DE212593C

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Publication number: DE212593C
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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

V^ 212593 -KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. April 1907 ab.

Bei Wechselstrom - Kollektormaschinen mit Nebenschluß- oder Fremderregung genügt noch nicht, Ankerspannung und Feld ganz oder nahezu phasengleich zu machen, um der Maschine einen ähnlichen Charakter wie den einer Gleichstrommaschine mit derselben Schaltung zu geben, nämlich bei bestimmter Klemmenspannung unter allen Belastungen eine nur wenig veränderliche Geschwindigkeit zu erhalten. Der Grund dafür liegt im wesentlichen in dem verhältnismäßig großen induktiven Spannungsabfalle im Anker, der sich durch eine

. Kompensationswicklung nur unvollkommen aufheben läßt. Die hier maßgebenden Verhältnisse sind in der Einleitung zu der Beschreibung des Patents 205756: »Schaltung für Wechselstrom-Kollektormotoren« näher betrachtet, und es sind dort eine Reihe von Mitteln angegeben, um bei Phasengleichheit von Klemmenspannung und Feld oder bei bestimmter Phasenverschiebung zwischen beiden die Maschine besser auszunutzen und die sonst sehr bedeutenden Geschwindigkeitsänderungen der fremderregten Kollektormaschine und den übermäßig großen Leerlaufstrom zu vermeiden.

Denselben Zweck kann man auch erreichen durch Änderung der Phasenverschiebung zwischen Ankerspannung und Feld je nach der Belastung der Maschine, wie das' Diagramm Fig. ι zeigt. In diesem Diagramm bedeutet k die Klemmenspannung einer fremdeiregten Maschine, f das Feld, das um einen gewissen Winkel α von der Klemmenspannung abweicht, e die Gegenspannung des Ankers, die immer in Phase mit / ist. Die Resultierende aus der Klemmenspannung k und der Gegenspannung e ist gleichzeitig die Resultierende aus dem Ohmschen Spannungsabfall w i im Anker und dem induktiven ω I i. Bei einer bestimmten Belastung ist dann der Ankerstrom i in Phase mit dem Feld f. Diese Übereinstimmung der Phase von Ankerstrom und Feld bleibt aber bestehen für jede Belastung, wenn der Phasenwinkel zwischen Klemmenspannung und Feld angemessen verändert wird, wie beispielsweise punktiert für die halbe Belastung der Maschine angedeutet ist, wobei e_x die bei der dann herrschenden. Geschwindigkeit auftretende Gegenspannung bedeutet. Man kann auf diese Weise unter günstigen Umständen die Änderung der Geschwindigkeit der Maschine mit der Belastung in zulässigen Grenzen halten. Im allgemeinen aber und besonders bei relativ kleiner normaler Geschwindigkeit (vgl. Diagramm Fig. ia) ist die Änderung der Geschwindigkeit mit der Belastung bedeutend.

Es zeigt sich nun aber, daß durch besondere Bemessung der Phasenverschiebung zwisehen Klemmenspannung und Feld bei sonst geeigneter Ausführung des Motors die Geschwindigkeitsänderung der Maschine bei wechselnder Belastung beliebig verringert, sogar nach Bedarf mit der Belastung gesteigert 65' werden kann, ohne notwendig die Erregeramplitude ändern zu müssen.

Wie nämlich das Diagramm Fig. 2 zeigt, bei dem dieselben Bezeichnungen wie in Fig. 1 verwendet sind, kann man beispielsweise der

Claims

Bedingung für vollständig gleichbleibende Geschwindigkeit genügen, d. h. die Gegenspannung e gleich der Klemmenspannung k machen, wenn man zwischen dem Ankerstrom i und der Gegenspannung e, entgegen dem sonst Angestrebten, eine gewisse Phasenverschiebung β eintreten läßt. Der Beweis dafür ist unmittelbar aus dem Diagramm zu entnehmen, da nach der Bedingung das Dreieck zwischen

ίο k und e gleichschenklig ist und die beiden Komponenten der Ankerspannung senkrecht aufeinander stehen müssen. (Durch die punktierte Ergänzung gilt das Diagramm gleichzeitig für einen Motor wie für einen Generator.) Ersichtlich wird jeder Belastung ein anderer Phasenwinkel α entsprechen, wenn der Bedingung der Gleichheit von Klemmenspannung und Gegenspannung entsprochen werden soll. Dazu können die nachfolgend beschriebenen Mittel Anwendung finden.

Ein als Motorgenerator dienender Synchronmotor oder Asynchronmotor wird aus dem Netz gespeist und liefert von Anschlußpunkten des Stators aus den Erregerstrom für die Kollektormaschine. Durch Verschieben der Anschluß punkte läßt sich die Phase des Erregerstromes beliebig einstellen.

Zu demselben Zweck ist jeder Generator verwendbar, dessen Phase regelbar ist, im. besonderen auch ein Generator, an dessen induzierender Wicklung die Anschlußpunkte verschoben werden können. In diesem Fall wird man zweckmäßig die induzierende Wicklung ruhend ausführen, z. B. nach Art eines Gleichstromankers mit Kommutator, auf dem Bürsten als Zuführungskontakte verstellbar angeordnet sind, wodurch bei wenigen Kontakten eine allmähliche Verstellung der Wicklungsachse ermöglicht wird.

Ein weiteres Mittel zum Gewinnen des Erregerstromes besteht in der Anwendung einer Hilfsleitung, die etwa von einer. entsprechenden Hilfswicklung des Generators so gespeist wird, daß sie mit den Hauptleitungen ein Mehrphasensystem bildet in Verbindung mit einem verstellbaren Transformator. Der an die drei Leitungen angeschlossene verstellbare Transformator hat eine mehrphasige Primärwicklung und eine einphasige (bei Mehrphasenmaschinen eine entsprechend mehrphasige) Sekundärwicklung. Von dieser letzteren wird die Erregerwicklung der Maschine gespeist. Durch Verstellen des Transformators kann ersichtlich jede beliebige Phase des Feldes eingestellt werden, was von Hand oder selbsttätig durch ein vom Ankerstrom abhängiges Relais erfolgen kann. An Stelle der besonderen Hilfsleitung oder mehrerer Hilfsleitungen sind natürlich auch die entsprechenden Leiter in vollständigen Mehrphasennetzen zu benutzen. Durch eine auf dem drehbaren Transformator etwa angeordnete zweite Wicklung, mit deren Hilfe das Bürstenfeuer unterdrückt werden soll, die deshalb gegen die erste um annähernd 90 ° verschoben ist, wird die hier in Frage kommende Wirkung nicht verändert.

Die erforderliche Phasenverschiebung zwischen Ankerspannung und Erregerspannung läßt sich bei fester Erregerspannung auch durch einen vor den Anker geschalteten Motorgenerator erreichen, wenn dieser aus synchronen Maschinen besteht. Beim synchronen Generator verschiebt sich bekanntlich die Klemmenspannung gegen das Polrad mit der Belastung, aber nicht in einem für Kollektormotoren günstigen Sinne. Beim synchronen Motor tritt diese Verschiebung im entgegengesetzten Sinne ein und läßt sich durch Vorschalten von Drosselspulen noch vergrößern.

Die vorstehend genannten Mittel zum Ausüben des Verfahrens dienen nur als solche und können nach Bedarf durch andere ersetzt werden.

Paten τ-Α ν Spruch:

Verfahren zum Regeln von Wechselstrom-Kollektormaschinen mit Nebenschlußoder Fremderregung, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung zwischen Klemmenspannung und Feld nach Maßgabe der Belastung derart verändert wird, daß die Gegenspannung des Ankers für alle Belastungen annähernd gleich oder größer als die Klemmenspannung wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.