DE451675C - Laeufergespeiste Wechselstromkollektormaschine - Google Patents

Laeufergespeiste Wechselstromkollektormaschine

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DE451675C
DE451675C DEK86260D DEK0086260D DE451675C DE 451675 C DE451675 C DE 451675C DE K86260 D DEK86260 D DE K86260D DE K0086260 D DEK0086260 D DE K0086260D DE 451675 C DE451675 C DE 451675C
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collector
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K27/00AC commutator motors or generators having mechanical commutator
    • H02K27/12AC commutator motors or generators having mechanical commutator having multi-phase operation
    • H02K27/18AC commutator motors or generators having mechanical commutator having multi-phase operation in shunt connection with rotor feeding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Description

  • Läufergespeiste Wechselstromkollektormaschine. Die Erfindung betrifft eine läufergespeiste Wechselstromkollektormaschine, deren Ständerwicklung über Bürsten mit Schleifringen i#erbunden ist, die je an die Lamellen eines Kollektors angeschlossen sind, wobei Schleifringsystem und Kollektor mit einer Geschwindigkeit sich drehen, die von der Tourenzahl des Läufers abhängig ist.
  • In den gewöhnlichen Wechselstromkollektormaschinen ist die pro Polpaar entwickelte elektromotorische Kraft beschränkt, und eine Erhöhung der Leistung kann nur durch die Anwendung einer größeren Polpaarzahl erreicht «-erden. Will man aber die dadurch bedingte schwere und kostspielige Konstruktion der Maschine vermeiden, so muß man die Umdrehungszahl steigern. Bei rasch laufenden Maschinen von großer Leistung wird jedoch die Ausführung des Kollektors sehr schwierig, denn um die allgemein übliche Stromdichte nicht zu überschreiten, muß man entweder seinen Durchmesser oder seine Länge vergrößern. Der Durchmesser ist aber durch die höchst zulässige 'Umfangsgeschwindigkeit begrenzt, während die Länge so zu halten ist, daß die Lager noch in einer Entfernung voneinander stehen, welche die Kommutation durch ein etwaiges Schwingen der Bürsten nicht beeinflußt. Die Schwierigkeit kann umgangen und somit ein Kollektor mit großer Oberfläche gebaut wie auch ein schwingungsfreies Arbeiten der Bürsten erzielt werden, sofern die Maschine: i. einen rasch laufenden, mit wenigen Polpaaren versehenen Läufer und 2. einen langsam laufenden Kollektor mit zahlreichen Spannungskurven erhält.
  • Die Maschine nach der Erfindung entspricht beiden Bedingungen vollkommen. Daß die Anbringung von zusätzlichen Schleifringen, Bürsten und Verbindungen keine erhebliche Erschwerung und Verteuerung der Ausführung bedingt, ergibt sich aus der überlegung, daß die Anzahl der Schleifringe, Bürsten und Verbindungen nicht größer als diejenige der für ein Polpaar der Spannungskurve bestimmten Kollektorlamellen zu sein braucht. Die Wirkungsweise der Maschine nach der Erfindung ist von der in Abb. 2 der amerikanischen Patentschrift Nr. 843 774 dargestellten vollständig verschieden. Wenn auch in beiden Fällen die Primärspannung an den umlaufenden Teil gelegt wird, so sind die Kollektorlamellen gemäß der Erfindung an den Ständer, dagegen dort an den Läufer angeschlossen.
  • In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen der neuen Maschine dargestellt. In der Ausführungsform nach Abb. i sind die Abteilungen i, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 der StänderwicklungS je mit einer Bürste verbunden, die auf den Ringen I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII eines Schleifringsystems O aufliegen. jeder Schleifring ist mit einer Lamelle i, 2, 3, 4, 5, 61 7, 8 des Kollektors K verbunden. Der Schleifringsatz 0 und der Kollektor k sitzen auf der gleichen Welle wie der Läufer R und drehen sich mit der :gleichen Geschwindigkeit. Auf dem Umfange des Kollektors K schleifen nun drei Bürsten, die mit drei anderen Bürsten verbunden sind, welche j e auf einem der drei äußeren Schleifringe R aufliegen. Die Klemmen I, II, III der Maschine sind durch drei Bürsten mit den drei inneren Bürsten B verbunden. Die drei Wicklungen des Läufers sind mit ihren Enden je mit einem inneren Ring B und einem äußeren Ring R verbunden.
  • Die Pfeile in Abb. z zeigen die Bewegungsrichtung des magnetischen Feldes. Die Bezugszahlen der Ständeranschlüsse und der Kollektorlamellen sind nicht im gleichen Umlaufsinn aufgetragen, weil der Läufer und der Kollektor sich in entgegengesetztem Sinn drehen, In dieser Ausführungsform bildet die theoretische Spannungskurve des Kollektors K nur eine Welle, d. h. eire Sinusoide mit einer einzigen Periode, aber man erhält, wie in den üblichen - Generatoren, mehrere Spannungs-\vellen, wenn man jeden Schleifring des Satzes 0 mit mehreren Lamellen des Kollektors K verbindet. Dies zeigt Abb. 2. Jeder der sechszehn Ringe des Schleifringsatzes 0 ist mit drei Lamellen des Kollektors h verbunden, z. B. der Ring I mit den drei Lamellen i, i', i", die voneinander um i2o° entfernt sind, usw. Die nachfolgenden Betrachtungen zeigen, mit welcher Geschwindigkeit sich Ringe 0 und Kollektor K drehen müssen, damit die Maschine richtig arbeitet.
  • Ist Nm die sekundliche ,Tourenzahl des Drehfeldes, NR die sekundliche Tourenzahl des Läufers und N, die sekundliche Tourenzahl des Kollektors, so ist die Frequenz FR der EMK innerhalb der Läuferwicklung: FR -P-N., worin P die Anzahl der Polpaare bezeichnet. Die Frequenz Fs der EMK in dem Ständer, den Ringen 0 und dem Kollektor K wird dann sein Fs = P - (Nm -f- NR).
  • Das Zeichen -f-- ist für den Fall zu gebrauchen, wo der Läufer im gleichen Sinne wie das Feld sich dreht, das Zeichen - für die umgekehrte Richtung.
  • Die EMK des Läufers und des Ständers haben also verschiedene Frequenzen. Soll nun die Maschine normal laufen, so müssen der Kollektor und seine Bürsten, die als Frequenzumformer arbeiten, die Frequenz des Ständers so ändern, daß sie der des Läufers gleich wird. Wenn R die Anzahl der Wellen der Spannungskurve bezeichnet, ist die Frequenz Fb auf den Kollektorbürsten: Fb-Fs±R-N,-P- (Nm+R'R)TR-N, Das zweite Zeichen - gilt für den Fall, daß der Kollektor sich im umgekehrten Sinne der Spannungskurve dreht, das zweite Zeichen + für gleichen Drehsinn von Kollektor und Spannungskurven. Man muß also haben: .Fb = FR, d. h.
  • P-Nm=P-(Nm±NR) +RN, P-NR-RN, - d. h. daß, wenn der Läufer sich gegen das Feld dreht, der Kollektor K sich im gleichen Sinne drehen muß wie die Spannungskurve, und umgekehrt. Wenn man mit i, a, 3, 4, 5, 6, 7, 8 die Wicklungsteile des Ständers der Wechselstrommaschine der Abb. i bezeichnet und mit den :gleichen Ziffern die entsprechenden. Lamellen des Kollektors K, so sieht man, daß es zwei Arten gibt, die Verbindung zwischen diesen Abteilungen und den Lamellen vorzunehmen: Wenn man beim Durchlaufen der Lamellen des Kollektors in der Reihenfolge der Zahlen sich im gleichen Sinne bewiegt wie die Wicklungsteile des Ständers bezeichnet sind, so muß der Kollektor K sich im umgekehrten Sinne drehen wie der Läufer. Wenn man aber beim Durchlaufen der Kollektorlamellen in derselben Richtung sich entgegen der Reihenfolge bewegt, in der die Ständerteile numeriert sind, so müssen sich Kollektor und Läufer im .gleichen Sinne drehen.
  • In der Ausführungsform nach Abb.2 ist Ä M Daraus folgt, daß die Läuferwelle mit derjenigen des Schleifringsatzes O und des Kollektors K durch eine Übersetzung verbunden werden muß, die eine Geschwindigkeitsverminderung von einem Drittelverursacht.
  • An die benachbarten Lamellen des Kollektors kann man auch nur einen Teil j edel Ständerleiters anschließen. Dies ist besonders vorteilhaft für schnell laufende und mit großer Nuten Spannung arbeitende Maschinen, in welchen zwischen die in jedem Leiter erzeugte Spannung die zwischen zwei Ko1lelctorlamellen zulässige Spannung überschreiten kann. Des Weiteren ist der Ständer unbeweglich, so daß man seine turn Bürstensatz O führenden Durch die Lüftungskanäle hindurchleiten scann. Wird die Maschine für sehr große Leistungen gebaut, so kann es vorteilhaft lehr, wie es in Abb. 3 gezeigt wird, auf ihrem Ständer zwei voneinander unabhängige Wicklungen 0, bzw. OZ anzuordnen. Jede Wicklung wird dann mit einem besonderen Schleifringsatz O bzw. 02 und mit einem besonderen Kollektor hl bzw. h'2 versehen lein. In Abb.3 bilden Wicklungen ein Mehrphaensyltem, das in Reihenschaltung dem Läufer noch besonders in Abb. 3a gezeigt ist. Die Wicklungen können, wie in Ab . 3b ist, auch parallel geschaltet werden. In diesem Falle wird der durch die Schleifringbürsten gehende Strom zweimal so groß sein als der im Falle der Schaltung nach Abb. 3 und 3a durch die Ringe des Läufers fließende. Die Ausführungsform nach Abb. d. zeigt einen Wechselstromerzeuger, dessen Wicklung ES mit dem Schleifringsatz Q verbunden ist und dessen Ringe selbst an den Kollektor K, auf welchem r2o° elektrisch voneinander stehende Bürsten schleifen, angeschlossen sind. Der Läufer hät eine Wicklung Er mit drei voneinander unabhängigen Phasen, die mit den sechs Ringen R des Läufers verbunden sind. Auf diesen Rungen schleifen einerseits die mit den Bürsten des Kollektors h: verbundenen Bürsten, andererseits die mit den äußeren Ktemraren des Wechselstromerzeugers verbundenen Bürsten. Diese speisen den Asynchronmotor A, dessen Geschwindigkeit durch nderung der Frequenz des Wechselstromerzeugers geregelt werden soll. Der Wechselstromerzeuger wird durch eine besondere aschine B, welche durch einen Motor 11T angetrieben ist, erregt.
  • Bei Wechselstrommaschinen, deren Schleifringsatz O eine sehr große Anzahl von Ringen aufweist, ist es unmöglich, alle diese Ringe nebeneinander, längs einer gemeinsamen Welle, anzuordnen, weil sie zuviel Platz beanspruchen würden. Wie die Abb. 5 und 6 zeigen, werden auf die Welle F des Schleifrin.gsatzes und des Kollektors Scheiben A und B aufgekeilt, die in ihrer Mitte eine tiefe Rille e besitzen. Auf der Stirnseite dieser Scheiben sind konzentrische Ringe f aufgesetzt; in Abb. 6 sind z. B. fünfzehn solcher Ringe eingezeichnet. Die Verbindungen der Ringe werden in untergebracht, die der Welle und den Scheiben ausgespart sind und führen von da in die Rille e. Die Bürsten für diejenigen Ringe, die sich auf der linken Stirnseite der Scheiben befinden (s. Abb. 6), sind durch Bürstenträger g getragen, die oberhalb der Welle F angeordnet sind; die Bürsten für diejenigen Ringe, die auf der rechtem Stirnseite angeordnet sind, sind durch Bürstenträger h gehalten, die unterhalb der Welle F angeordnet sind.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE Geschwindigkeit r. Läufergespeiste Wechselstromkollektormaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklung über Bürsten mit Schleifringen verbunden ist, welche je an die Lamellen eines mit der Läuferwicklung über Bürsten verbundenen Kollektors angeschlossen sind, und daß Schleifringe und Kollektor mit einer von der Tourenzahl des Läufers abhängigen Geschwindigkeit sich drehen.
  2. 2. Wechselstromlcollektormaschine nach Anspruch r, bei welcher die Anzahl der Polpaare verschieden ist von der Wellenzahl der Spannungskurve des Kollektors, gekennzeichnet durch ein bestimmtes Verhältnis zwischen der des Kollektors und der Schleifringe und der Geschwindigkeit des Läufers, bei dem die Tourenzahl des Rotors pro Zeiteinheit multipliziert mit der Anzahl der Polpaare gleich ist der Tourenzahl des Kollektors und des Schleifrngsatzes pro Zeiteinheit multipliziert mit der Wellenzahl der Kollektorspannungslcurve.
DEK86260D 1923-06-19 1923-06-19 Laeufergespeiste Wechselstromkollektormaschine Expired DE451675C (de)

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DE451675C true DE451675C (de) 1927-11-03

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