DE479687C - Wechselstrom-Repulsionsmotor - Google Patents

Wechselstrom-Repulsionsmotor

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DE479687C
DE479687C DEN27738D DEN0027738D DE479687C DE 479687 C DE479687 C DE 479687C DE N27738 D DEN27738 D DE N27738D DE N0027738 D DEN0027738 D DE N0027738D DE 479687 C DE479687 C DE 479687C
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02Asynchronous induction motors
    • H02K17/04Asynchronous induction motors for single phase current
    • H02K17/06Asynchronous induction motors for single phase current having windings arranged for permitting pole-changing

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)

Description

  • Wechselstrom-Repulsionsmotor Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Wechselstrom-Kollektormotor mit der Eigenschaft, daß sein Ankerstrom nicht wie in gewohnter Weise vermittels zweier Schleifbürsten pro Polpaar durch den Kollektor. zu- oder abgeleitet wird, sondern von einer einzigen Bürste direkt umgeleitet wird. Naturgemäß eignet sich hierfür nur der Repulsionsmotor mit Ankerkurzschluß, insbesondere der unter dem Namen »Atkinson-Motor« bekannte, indirekt gespeiste W.echselstrommotor sowie der Sonderfall eines Mobars mit Läufererregung. -Beim Vergleich zwischen Einphasen-Asynchronmotor und Einphasen-Kollektormotor fällt immer zuungunsten des letzteren hauptsächlich die aus verschiedenen Gründen nachteilige Wirkung der Bürsten ins Gewicht. Es treten am Kollektor .leicht Funken auf, die einen zerstörenden Einfluß ausüben und über kurz oder lang Wiederinstandsetzungskosten verursachen. In dieser Beziehung ist de. baulich sonst sehr einfache Repulsionsmotor seiner verwickelten Kommutationsverhältnisse halber besonders empfindlich.
  • Ohne an dieser Stelle auf diese Verhält= nisse näher einzugehen, sei vorerst an Hand der Abb. t dargestellt, welchen Weg der Ankerstrom in einem gewöhnlichen. zweipoligen Repulsiorismotor außerhalb des Ankers (Rotors) durchläuft. Es ist daraus ersicht-]ich, daß der Ankerstrom, J die beiden Bürsten der Länge nach durchfließen muß und hierbei einen nutzlosen Spannungsverlust erleidet, welcher dem Ankerstrom und dem Längswiderstand der beiden Bürsten proportional ist und den Wirkungsgrad verschlechtert. Mit Rücksicht hierauf darf deshalb das Bürstenmaterial einen nicht zu hohen spezifischen. Widerstand haben. Im Interesse einer günstigen Kommutation wäre aber erforderlich, daß das Bürstenmaterial einen möglichst hohen spezifischen Eigenwiderstand hätte, um die schädlichen Kurzschlußströme der Ankerspulen möglichst klein zu halten, was jedoch mit dem Vorhergesagten nicht im Einklang steht.
  • In Abb. 2 ist schematisch eine neue Ankerschaltung dargestellt, welche zeigt, wie der Ankerstrom im Anker, selbst für einen bestimmten Moment, vermittels Diametralverbindungen umgeleitet werden kann. Diese Verbindung ist keine Äquipotentialverbindung, sondern eine Diapotentialverbindung, d. h. sie verbindet Punkte entgegengesetzten Potentials der Ankerwicklung unter einer einzigen Bürste B. Vom Punkte d der Ankerwicklung fließen die Ankerströme J/2 zusammen durch diese Diapotentialverbindung in das Segment b, welches zwischen zwei aufeinander,-folgenden Segmenten a und c liegt, die zum entgegengesetzten Wicklungsabschnitt gehören. Punkt d braucht nicht genau in der Mitte der Wicklung, d. h. symmetrisch zu a und c liegen, sondern kann je nach dem zu erreichenden Zweck links oder rechts verschoben werden.
  • Abb.3 ist eine Weiterbildung von Abb. 2 und zeigt, wie sich die Stromumleitung (nicht Stromwendung in den einzelnen Ankerspulen) im Anker während dessen Drehung stetig vollziehen kann. Im Prinzip wird also bei einem gewöhnlichen Anker mit geschlossener Wellen- oder Schleifenwicklung anstatt jede Ankerspule an zwei benachbarten Kolle'ktorsegmenten anzuschließen, nur jede zweite Spule angeschlossen und dabei ein Kollektorsegment übersprungen. Das zwischenliegende Segment wird alsdann durch eine Verbindung mit einem um z8o elektrische Grade von dessen bisher üblichen Anschlußpunkt entfernt liegenden Punkt der Ankerwicklung verbunden. Dieses Verfahren wird rings der ganzen Ankerwicklung ausgeführt, so daß. auf dem Kollektor Segmente entgegengesetzten Potentials aufeinanderfolgen. Durch den Ankerkurzschluß ist das Potential der induzierten Ankerwicklung ohnehin annähernd Null, d. h. bis auf den Spannungsabfall unter und in der Bürste, welcher unabhängig vom Strom J ist und etwa z bis 3 Volt beträgt.
  • Unter der Annahme, daß die nun erforderliche einzige Bürste in Abb. 4 gleichzeitig genau drei Segmente bedecken würde, ergäbe -sich alsdann das darin dargestellte Strombild. Der Ankerstrom J, welcher in, Verbindung mit dem Erregerfluß das Drehmoment des Ankers bildet, teilt sich nach Verlassen des Segments b in der Bürste (z. B. Kohle) in zwei Teile und fließt alsdann durch die Segmente a und c in die Wicklung -zurück. Der Ankerstrom J hat also wie bisher zweimal den Übergangswiderstand zu überwinden und zum Teil das sehr kurze Stück Bürstenmatterial von Segment -zu Segment. Aus der Bürste fließt daher kein Strom ab, und diese benötigt dann auch keine Verbindung nach außen vermittels Kabel, sondern braucht auf dem Kollektor nur richtig aufzuliegen. Hat die Bürste, wie in Abb.4, eine Breite vors gleich drei Segmenten, so ergibt sich beim Übergang auf das vierte Segment naturgemäß eine andere Stromverteilung, welche ohne Berücksichtigung der Stromwendeströme eine maximale Belastung von etwa J/--> .pro -Segment ergäbe. Diese Stromverteilung wird aber aufgehoben, da sich zu den Ankerströmen in der Bürste und den Segmentery die Wendeströme geometrisch addieren.
  • Wie aus Abb. 5 ersichtlich ist, haben beispielsweise die Wendeströme im gleichen Moment, wie in Abb. 4, den punktierten Verlauf. Im Falle, daß die .Bürste wiederum drei Segmente bedeckt, wird gleichzeitig nur -eine Spule kurzgeschlossen, und die resultierende Kurzschlußwende EMK erzeugt eben diesen Strom, welcher in diesem Falle zwei parallele Wege hat. Weg l geht quer durch die ganze Bürste und Weg II über das mittlere Segment mit vier Übergangsstellen. Wären diese beiden Wege gleichwertig, so würde sich der Kurzschlußstrom ungefähr in zwei gleiche Teile teilen, wenn nicht auch noch die Anker-. ströme vorhanden wären.
  • Hätte nun die Bürste einen sehr hohen, aber stetigen Querwiderstand, so würde der TeilI des Wendestromes sehr klein und nur Teil II, dessen Widerstand sich aus vier übergangswiderständen und zwei kurzen überbrückungswiderständen in der Bürste selbst zusammensetzt, würde den Wendestrom in seiner Stärke herabsetzen. Damit wäre der Zweck der Schaltung erreicht, die überaus schädlichen Wendeströme zu dämpfen, ohne indessen den Ankerstrom zu beeinflussen, denn dieser braucht, wie gezeigt, die einzige Bürste nicht der Länge nach (radial) durchfließen. Der hohe spezifische Widerstand der Bürste hat somit einen verschwindend kleinen Einfluß auf den Wirkungsgrad. Durch geschickte Anordnung der Ankerwicklung und entsprechend genauer Bürstenbreite kann zudem eine teilweise Kompensafion zwischen Ankerstrom und Wendestrom erreicht werden, so daß die Wirkung dieser Schaltung noch erhöht wird.
  • Grundsätzlich sind zwei Schaltungen möglich, welche nur wenig voneinander abweichen. In Abb. 5 sind die sogenannten Diapotentialverbindungen jeweils in der Mitte einer gegenüberliegenden Ankerspule angezapft, was jedoch nicht .Bedingung »ist. Zu einem ;ähnlichen Resultat kommt man, wenn dieser Anzapfpunkt direkt mit einem -links -oder rechts davon liegenden Segment verbunden wird oder sonst zwischen den Segmenten e und g.
  • Vorstehend beschriebene Anordnung läßt sich zweckentsprechend nicht nur für zweipolige Maschinen anwenden, sondern sinngemäß auch für mehrpolige Maschinen mit Schleifen- oder Wellenwicklung. Wie eingangs erwähnt, eignet sich diese Anordnung der Ankerschaltung auch für einen Motor mit unabhängiger Läufererregung, indem durch eine weitere (zweite) Bürste C, Abb. 6, welche um 9o° elektrisch gegen die Hauptbürste B (Arbeitsbürste) verschoben ist, -der nötige Erregerfluß vom Anker aus erzeugt werden kann. Dieser Motor erreicht alsdann nur mit zwei Bürsten das, was sonst mit vier -Bürsten (bei zweipoligem Motor) erreicht wird, nämlich Nebenschlußcharakterstik bei sehr günstigem cos y.. Zum Anlauf kann die Erregerbürste C abgehoben und -zugleich die Arbeitsbürste B in eine günstigere Arbeitsstellung verschoben werden. Nach dem Anlauf wird B wieder in die Arbeitsstellung verschoben und gleichzeitig C aufgelegt.
  • Durch diese Schaltungsanordnung mit Diapotentialverbindungen bei Repulsionsmotoren wird neben einer Vereinfachung eine bedeutende Steigerung der spezifischen Polbelastung von Wechselstrommotoren .erreicht, und außerdem werden die Betriebskosten verringert.
  • Eine Abänderung der erstbeschriebenen Schaltung eignet sich besonders für größere Motoren und bietet gewisse Vorteile.
  • In Abb. i sehen wir, daß sich die Ankerspannung auf dem Kollektor von einer Bürste zur anderen ungefähr gleichmäßig verteilt. Die Segmentspannung erreicht dabei einen Wert, welcher bekanntlich aus verschiedenen Gründen eine bestimmte Größe nicht überschreiten darf. Maßgebend hierfür ist vor allem das Bürstenmaterial und der Abstand der einzelnen Segmente voneinander.
  • Wir können uns nun eine bestimmte Ankerwicklung (z. B. zweipolige), wie in Abb.7 dargestellt, in zwei kongruente Wicklungen zerlegt denken, von denen jede einen besonderen Kollektor hätte. Der Ankerkurzschluß muß alsdann durch je zwei diametrale Bürsten bewerkstelligt werden. Es besteht aber bekanntlich die Möglichkeit, diese beiden Kollektoren zu einem Kollektor zu vereinigen und die beiden Ankerwicklungen, wie Abb. 8 zeigt, an diesen anzuschließen. Abwechslungsweise werden nun je zwei aufeinanderfolgende Segmente des gemeinsamen Kollektors mit einem Knotenpunkt der beiden Ankerwicklungen in der üblichen Weise verbunden. Es sind alsdann bei dieser Schaltung nur zwei Bürsten nötig, welche miteinander verbunden werden, um den Anker kurzzuschließen. Ist der Wicklungssinn beider Wicklungen gleich, so fließen die zugehörigen Ströme unter einer Bürste zusammen und nehmen den Weg von der einen Kurzschlußverbindung zur andern. Ist dagegen der Wicklungssinn der beiden Wicklungen entgegengesetzt, so verlaufen die Ströme, wie es in Abb. 9 für einen bestimmten Moment dargestellt ist, nicht mehr durch die äußere Bürstenverbindung, sondern nehmen den Weg unter den Bürsten, direkt von einer Wicklung zur andern. Es tritt der Fall ein, daß die EMK beider Wicklungen nicht, wie in Abb. 8, parallel, sondern in Serie geschaltet sind und zugleich kurzgeschlossen werden. Die äußere Verbindung der beiden. Bürsten muß somit weggelassen werden. Unter diesen j Umständen ergibt sich in den beiden Ankerwicklungen ein Strombild, wie es Abb. i o darstellt. In Wirklichkeit brauchen es nicht zwei besondere Wicklungen zu sein, sondern der Anker wird mit einer gewöhnlichen Wicklung versehen, bei der jedoch die einzelnen Ankerspulen abwechslungsweise zu je einer Wicklung verbunden werden, so daß das Strombild Abb. 9 entsteht.
  • Die Kommutationsverbältnisse bleiben hierbei die nämlichen, wie vorstehend eingehend beschrieben, mit dem einzigen Unterschied, daß sie sich unter zwei Bürsten abspielen anstatt unter einer, und daß dadurch das Maximum der Anker-EMK halbiert und somit auf die Hälfte der Kollektorsegmente verteilt wird. Die Bürsten müssen auf dem Kollektor sorgfältig aufliegen, was durch bekannte Konstruktionen sehr gut erreicht werden kann.

Claims (3)

  1. PA TI:NTANSPRÜci-ir: i. Wechselstrom-Repulsionsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine einzige Bürste pro Polpaar vorgesehen ist, und daß von je zwei aufeinanderfolgenden Kollektorsegmenten das eine Segment mit der Ankerwicklung in der üblichen Weise, das andere Segment mit einem um i 8o elektrische Grade von dessen bisher üblichen Anschlußpunkt entfernt liegenden Punkt der Ankerwicklung verbunden ist.
  2. 2. Wechselstrom-Repulsionsmotor, auf dessen Anker zwei gleiche, an einen einzigen Kollektor angeschlossene Wicklungen mit entgegengesetztem Wicklungssinn vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß pro Polpaar zwei voneinander isolierte Bürsten vorgesehen sind, und daß je zwei aufeinanderfolgende Kollektorsegmente abwechselnd mit einer der beiden Ankerwicklungen in der üblichen Weise verbunden sind.
  3. 3. Wechselstrom-Repulsionsmotor mit unabhängiger Läufererregung nach Anspruchi, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite um 9o elektrische Grade gegen die Arbeitsbürste verschobene Bürste pro Polpaar den beim Betrieb des Motors nötigen Erregerfluß vom Anker aus erzeugt und während des Motoranlaufs abgehoben ist. q.. Wechselstrom-Repulsionsmotor nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, da,ß die kurzschließende'-Bürste aus einem Material mit sehr hohem spezifischen Widerstand besteht.
DEN27738D 1927-02-11 1927-08-26 Wechselstrom-Repulsionsmotor Expired DE479687C (de)

Applications Claiming Priority (1)

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CH479687X 1927-02-11

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DE479687C true DE479687C (de) 1929-07-20

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ID=4516273

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DEN27738D Expired DE479687C (de) 1927-02-11 1927-08-26 Wechselstrom-Repulsionsmotor

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DE (1) DE479687C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1154565B (de) * 1959-07-16 1963-09-19 Heinrich Baumueller Fabrik Fue Repulsionsmotor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1154565B (de) * 1959-07-16 1963-09-19 Heinrich Baumueller Fabrik Fue Repulsionsmotor

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