DE237439C

DE237439C -

Info

Publication number: DE237439C
Application number: DENDAT237439D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 237439 KLASSE 21 d. GRUPPE

Zusatz zum Patente 153730 vom 16. November 1901.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Februar 1909 ab. Längste Dauer: 15. November 1916.

Im Patent 153730 ist eine Wechselstrom-Kommutatormaschine mit einphasigem Ständer und zweiphasigem (zweiachsigem) Läufer angegeben (s. Anspruch 3), bei welcher der Ständer und der Läufer in der Ständerachse an Spannungen gelegt werden und der Läufer in der zur Ständerachse senkrechten Achse erregt wird. Es ist dort auch angegeben, daß die Erregung möglichst in Phase mit den Arbeitsströmen gehalten werden soll. In dem diesem Patent und dem Zusatzpatent 175377 entsprechenden britischen Patent 23288/1902 ist auch ausdrücklich gesagt, daß die Erregung durch eine Reihenwicklung hervorgerufen werden kann, die mit einem der Arbeitskreise verbunden ist. Bekanntlich werden diese Maschinen in der Praxis so ausgeführt, daß der Ständer wesentlich mehr Windungen erhält als der Läufer. Insbe-

ao sondere bei der direkten Reihenschaltung ist dies für ein günstiges Ergebnis erforderlich; hierbei gibt man dem Ständer gewöhnlich dreimal so viel effektive Windungen wie dem Läufererregerkreis.

Folgende Erfindung betrifft eine Weiterbildung des dort angegebenen allgemeinen Verfahrens. Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele. Nach Fig. 1 wird für die Erregung (Bürsten e) ein zweispuliger Reihentransformator P angeordnet, wobei die Ankerund Ständerarbeitsspannung (Bürsten b bzw. Ständerwicklung a) von derselben Sekundärwicklung eines Transformators t abgenommen und in beliebiger Weise geregelt werden können. Für die Anlaufsperiode wird der Anker vollkommen kurzgeschlossen und die Maschine beispielsweise nur durch die Ständerspannung geregelt, indem durch den Transformator t die der Ständerwicklung α in Reihe mit dem Erregertransformator ΐ zugeführte Spannung allmählich vergrößert bzw. verkleinert wird. Für höhere Tourenzahl wird dann der Läuferkreis b, b an eine Spannung gelegt, welche mit der eben genannten Spannung in Phase ist und deren Größe beliebig eingestellt werden kann. Gleichzeitig mit dieser an sich bekannten Umschaltung wird die Spannung an der Ständerwicklung α erniedrigt und hierdurch günstige Kommutierungsverhältnisse erzielt. Durch die Regelung beider Spannungen können nun Tourenzahl und Drehmoment der Maschine beliebig eingestellt werden.

Zur Erläuterung des angegebenen Verfahrens sei folgendes bemerkt: Sieht man zunächst von dem Einfluß der sogenannten Reaktanzspannung ab, welche bei den Wechselstromkollektormotoren ebenso wie bei den Gleichstrommotoren vorhanden und der zu komjnntierenden Stromstärke und der Drehzahl proportional ist, so ist die Kommutierung am günstigsten, wenn die beiden elektromotorischen Kräfte entgegengesetzt gleich sind, welche in den unter den Arbeitsbürsten kurzgeschlossenen Läuferwindungen transformatorisch durch das Magnetfeld F der Maschine bzw. durch die Rotation in dem in die Ar-

beitsachse fallenden Querfeld Φ induziert werden. Die erste dieser beiden elektromotorischen Kräfte ist — bis auf einen von den Abmessungen der Maschine abhängigen Proportionalitätsfaktor — gleich F co, die zweite gleich Φ η, wobei co die Periodenzahl und η die Tourenzahl der Maschine ist. Die Bedingung lautet also:

F co = c Φ η.

Die genannten Felder hängen nun mit den — auf gleiche Windungszahl bezogenen — Arbeitsspannungen E₁ des Ständers und E₂ des Läufers in folgender Weise zusammen, wobei c' und c" ebenso wie das frühere c und das folgende C Konstanten bedeuten:

F = '- (E₁ + E₂)

Φ= —E₁.

CX)

Setzt man diese Werte in die erste Gleichung ein, so erhält man nach einfacher Umformung:

E₁ + E₂

E₁

"2 C

Diese Gleichung bestimmt nur das Verhältnis der Arbeitsspannungen, nicht diese selbst. Es könnte daher günstige Kommutierung bei verschiedenen Werten der Arbeitsspannungen erzielt werden. Von der Summe E₁ + E₂ der Arbeitsspannungen hängt aber die Leistungsaufnahme des Motors ab. Ließe man nun bei der erwähnten Umschaltung des Läufers die Ständerspannung ungeändert, so fiele die Leistungsaufnahme des Motors, also die zu kommutierende Stromstärke zu groß aus, und es würde Funkenbildung infolge der entsprechend gestiegenen Reaktanzspannung eintreten. Dies wird vermieden, wenn man gleichzeitig gemäß der Erfindung die Ständerspannung erniedrigt.

Erforderlichenfalls können noch, um die Gefahr der Funkenbildung durch die Reaktanzspannung vollständig zu beseitigen, in bekannter Weise Wendespulen (A in Fig. 2) angeordnet werden, die in Reihe mit der Ständerwicklung liegen. Die richtige Einstellung des Querfeldes kann durch die Einstellung der Ständerspannung hervorgerufen werden.

Will man eine unmittelbare Reihenschaltung der Ankererregerwicklung mit der Standerwicklung herbeiführen, so kann man gemäß Fig. 4 die Sekundärwicklung, die die Ständer- und die Läuferspannung regelt, getrennt ausführen. In dieser Anordnung ist auch beispielsweise gezeigt, wie man ohne Erregertransformator die gewünschte Feldregelung durchführen kann. Für den Anlauf steht beispielsweise der Umschalter u in der unteren Lage. Es ist die halbe Erregerwindungszahl eingeschaltet; der Anker sei in der Arbeitsachse z. B. kurzgeschlossen. Die Ständerspannung wird dann allmählich erhöht. Nun wird der Umschalter in die höhere, gestrichelt gezeichnete Lage gedrückt, die Ständerspannung wird weiter erhöht. Dann wird auch der Anker an Spannung gelegt unter Erniedrigung der Ständerspannung und schließlich die Ankerspannung allmählich erhöht, wobei die Ständerspannung unverändert bleiben oder noch weiter vermindert werden kann.

Es sei noch besonders erwähnt, daß sich diese Anordnung auch auf solche Maschinen übertragen läßt, bei welchen mehrere parallele Kurzschlußachsen in Verwendung kommen, die voneinander unabhängig sein sollen, sei es, daß sie in verschiedenen parallelen Sehnen liegen, sei es, daß sie dhe Kurzschlußachsen verschiedener Feldpolsysteme vorstellen. Dieser Fall ist durch Fig. 3 erläutert.

Claims

Patent-Anspruch :

Verfahren zur Regelung von Wechselstrom-Kommutatormaschinen' nach Patent 153730, deren Läufer in unmittelbarer oder durch einen Transformator vermittelter Reihenschaltung mit der Ständerwicklung von wesentlich höherer Windungszahl erregt wird, und bei denen der Läuferarbeitskreis für einen gewissen Geschwindigkeitsbereich kurzgeschlossen und für einen anderen Geschwindigkeitsbereich an eine — gegebenenfalls regelbare —· Außenspannung gelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang von der ersten zur zweiten Schaltung die Ständerarbeitsspannung für sich verringert wird, zum Zwecke, unter günstigen Kommutierungsbedingungen die Zunahme der Leistungsaufnahme zu beschränken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.