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Kompensierte Ein- oder Mehrphasen-Doppelkommutatormaschine zur Speisung
eines Stromkreises veränderlichen Widerstandes Um einen Ein- oder Mehrphasenstromkreis
veränderlichen, Ohmschen oder induktiven Widerstandes Z mit einem Strom J zu speisen,
der unabhängig von den Veränderungen des Widerstandes einem zweiten durch äußere
Ursachen gegebenen Strom! annähernd proportional ist, also ungefähr = k . i (k
= konstant) ist, kann man den Stromkreis an die Ankerklemmen einer gemischt erregten,
kompensierten Kommutatormaschine anschließen, die zwei Erregerwicklungen hat. Der
Strom i kann dabei konstante oder auch veränderliche Frequenz haben, stets aber
sind die Frequenzen beider Ströme gleich. Die eine Erregerwicklung der Kommutatormaschine
ist von ihrem Ankerstrom J durchflossen und so geschaltet, daß die vom Feld des
Stromes J durch Rotation im Anker induzierte Spannung gegen den Strom J um einen
Winkel phasenverschoben ist, der zwischen 9o und 27o° und vorzugsweise I8o° beträgt.
Die gleiche Schaltvorschrift soll auch im. folgenden für jede Reihenschlußerregerwicklung
bestehen. Die Windungszahl der Reihenschlußwicklung ist so groß zu wählen, daß beim
größten betriebsmäßig verlangten Strom J max =k₧i max ihre Durchflutung AWhm
ein Vielfaches der Durchflutung AWm ist, die erforderlich ist, um beim größten betriebsmäßig
auftretenden Wert Zm des veränderlichen Widerstandes im Anker eine Spannurig gleich
dem Spannungsabfall des Stromes Jm im gesamten Ankerkreis zu induzieren. Die Drehzahl
der Kommutatormascbine kann konstant oder veränderlich sein, nur darf sie nicht
so tief sinken, daß die Durchflutung AWm die Größenordnung von AWhm erreicht. Die
Windungszahl der zweiten Erregerwicklung der Maschine, die vom Strom!, dem »primären
Erregerstrom«, durchflossen ist, ist so zu bemessen, daß beim Strom im =
ihre Durchflutung awm gleich der geometrischen Summe aus den Durchflutungen AWhm
und AWm ist. Wir bezeichnen im folgenden stets die Durchflutung der Reihenschlußwicklung
als Reihenschlußdurchflutung, die Durchflutung des primären Erregerstromes als primäre
Durchflutung und die zur Induzierung der resultierenden, wirklich bestehenden Ankerspannung
erforderliche Durchflutung als resultierende Durchflutung. Da AWm klein gegen AWhm
ist, ist angenähert awm = - AWhm. Ist der veränderliche Widerstand kleiner als Zm,
so ist bei gleichem Strom die resultierende Durchflutung AW kleiner als AWm und
ebenfalls vernachlässigbar, es gilt also allgemein J=k i.
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Das für beide Erregerwicklungen der Kommutatormaschine erforderliche
Kupfergewicht entspricht der arithmetischen Summe AWhm+aw"; bei einer Maschine üblicher
Bauart würde es dagegen nur der resultierenden Durchflutung AW"1 entsprechen, also
nur einen Bruchteil des bei der betrachteten Erregermaschine erforderlichen Kupfergewichtes
betragen.
Gewicht und Raumbedarf der Erregerwicklungen der Maschine sind also außerordentlich
groß gegenüber denen einer Ma schine normaler Bauart und gleicher Leistung, wodurch
manchmal die Maschine wesentlich vergrößert und verteuert wird. Da ferner die primäre
Durchflutung des Stromes i ebenfalls ein Mehrfaches der resultierenden Durchflutung
ist, ist auch die der primären Erregerwicklung zuzuführende Erregerleistung ein
Mehrfaches des für Maschinen normaler Bauart üblichen Wertes. Damit auch bei veränderlicher
Frequenz, also wechselndem Widerstand der primären Erregerwicklung, der primäre
Erregerstrom von den Vorgängen in der Maschine unabhängig und beispielsweise der
speisenden Spannung proportional wird, kann man bekanntlich vor die Erregerwicklung
einen großen konstanten Widerstand schalten. Größe und Verlust dieses Widerstandes
wachsen nun mit der Erregerleistung der Kommutatormaschine.
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Da der Verlust manchmal unzulässig groß werden kann, hat man vorgeschlagen,
den primären Erregerstrom nicht über eine Erregerwicklung der Kommutatormaschine,
sondern über die eine Erregerwicklung einer nach gleichen Richtlinien gebauten Hilfsmaschine
zu leiten, deren Ankerkreis die primärc Erregerwicklung der Hauptmaschine speist.
Da die Erregerleistung der Hilfsmaschine viel kleiner als ihre Ankerleistung ist,
die gleich der Erregerleistung der Hauptmaschine ist, werden dadurch die Verluste
im vorgeschalteten konstanten Widerstand sehr verkleinert. Der außerordentlich hohe
Kupferaufwand für die Erregerwicklungen der Hauptmaschine bleibt aber bestehen.
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Erfindungsgemäß soll nun dieser Nachteil dadurch vermieden werden,
daß die Ankerkreise der beiden Kommutatormaschinen den veränderlichen Belastungswiderstand
in Reihe speisen und daß die erste Maschine durch ihren Ankerstrom und den primären
Erregerstrom i erregt wird, während die Erregerwicklung der zweiten Maschine in
Nebenschluß an den Belastungswiderstand angeschlossen ist. Die Schaltung zeigt Abb.
I, die sich auf ein Mehrphasensystem bezieht, in der aber der Einfachheit halber
nur eine Phase gezeichnet ist. I ist der veränderliche Widerstand, dessen Veränderlichkeit
bei konstanter Selbstinduktion beispielsweise durch eine Veränderung der Frequenz
bedingt sein kann. z und 3 sind die beiden Kommutatormaschinen, deren Ankerkreise
den Widerstand I in Reihe speisen. 4 ist die das Ankerfeld aufhebende Kompensationswicklung
und 5 die Reihenschlußerregerwicklung der Maschine z; 6 ist die vom primären Erregerstrom
durchflossene Erregerwicklung der gleichen Maschine. 7 ist die Kompensationswicklung
und 8 die Erregerwicklung der' Maschine 3, die an einen Punkt des Belastungswiderstandes
I, nämlich an die mit der Maschine a verbundenen Klemmen angeschlossen ist. Die
punktiert gezeichnete Verbindung wird später erläutert. 9 ist die Antriebsmaschine
der beiden Kommutatormaschinen, die von einem beliebigen Netz Io gespeist wird.
Die Drehzahl darf wieder in beliebigen Grenzen schwanken, solange nur die im folgenden
angegebenen Bedingungen eingehalten werden.
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Da die Maschine z über die Wicklung 6 durch den primären Erregerstrom
erregt wird, fließt in ihrem Ankerkreis ein Strom, der sich teils über den Ankerkreis
I-7 der Maschine 3 und teils über deren Erregerkreis 8 schließt. Die Summe der Spannungen
in dem geschiossenen Stromkreis 8-I-7 muß Null sein. Der im Erregerkreis 8 fließende
Ström ist- also durch die Bedingung festgelegt, daß die von ihm im Anker der Maschine
induzierte Spannung gleich dem gesamten Spannungsabfall im Kreis 7-I-8 ist. Die
Maschine 3 ist nun so zu bemessen, daß bei jedem betriebsmäßig auftretenden Spannungsabfall
im Widerstand I der Erregerstrom der Wicklung 8 -der Maschine 3, deren Ankerspannung
die Summe der Spannungen im Kreis 7-I-8 zu Null werden läßt, klein gegenüber dem
Strom der Wicklung I ist. Zur Vermeidung der Selbsterregung muß ferner auch Wicklung
8 einen solchen Wickelsinn besitzen, daß ein in dem genannten Kreis fließender Strom
im Anker der Maschine 3 eine Spannung induziert, die zwischen 9o und 27o° und vorzugsweise
I8o° gegen den Strom phasenverschoben ist. Wird nun ferner die Maschine 3 so entworfen,
daß bei jedem betriebsmäßig auftretenden Zustand ihre Erregerspannung, also die
Klemmenspannung der Wicklung 8, klein gegenüber der Ankerspannung der Maschine ist,
so ist die Ankerspannung der Maschine 3 annähernd gleich dem Spannungsabfall im
Widerstand I. Die Klemmenspannung der Maschine z ist bei Schaltung nach Abb. I gleich
der Erregerspannung der Wicklung 8, also viel kleiner als der Spannungsabfall im
Widerstand I. Würde dieser Widerstand nurvon der Maschine z gespeist, so wäre dagegen
ihre Klemmenspannung gleich dem Spannungsabfall. im Widerstand. Durch die vorgeschlagene
Schaltung wird also die im Anker der Maschine 2 zu induzierende Spannung und damit
ihre resultierende Durchflutung und ihre Erregerleistung außerordentlich verkleinert.
Die Windungszahl der Reihenschlußerregerwicklung 5 ist wieder so zu bemessen, daß
ihre Durchflutung stets ein Mehrfaches der resultierenden Durchflutung ist. Die
Durchflutung der Wicklung 5 ist dabei ange#
nähert entgegengesetzt
gleich der Durchflutung der Wicklung 6. Es ist also auch der Strom der Wicklung
5 und damit auch der des Widerstandes I angenähert proportional dem primären Erregerstrom
der Wicklung 6. Die erforderliche Durchflutung der Wicklungen 5 und 6 ist infolge
der Verkleinerung der resultierenden Durchflutung der Maschine viel kleiner als
bei einer Erregermaschine der bisher bekannten Schaltung. Der für die Erregerwicklungen
der Maschine 2 erforderliche Kupferaufwand ist also viel kleiner als bei der Haupterregermaschine
der bisher bekannten Bauart. Das gleiche gilt für die Maschine 3, deren gesamte
erregende Durchflutung ihrer Ankerspannung entspricht.
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In der Schaltung nach Abb. I stören zwei Nebeneinflüsse die verlangte
Proportionalität zwischen dem Strom der Wicklung 6 und dem des Widerstandes I. Beide
Störungseinflüsse können durch geeignete Bemessung zwar klein gehalten, aber nicht
ganz beseitigt werden. Der Strom des Widerstandes I unterscheidet sich nämlich von
dem der Wicklung 5 um den Strom in der Erregerwicklung 8, und ferner unterscheidet
sich die Durchflutüng der Wicklung 5 von der der Wicklung 6 um die resultierende
Durchflutung der Maschine z. Beide Störungseinflüsse können durch zusätzliche Maßnahmen
annähernd beseitigtwerden. Wenn nämlich die Maschinengruppe mit konstanter Drehzahl
läuft und wenn die Maschine 3 unterhalb der Sättigungsgrenze arbeitet, ist der Strom
der Wicklung 8 der im Anker der Maschine 3 induzierten Spannung, also angenähert
auch der an ihren Ankerklemmen bestehenden Spannung, proportional. Der durch den
Strom der Erregerwicklung 8 bedingte Störungseinfluß kann deshalb beseitigt werden,
wenn nach Abb. 2 eine weitere Erregerwicklung II der Maschine 2 mit einem der Ankerspannung
der Maschine 3 proportionalen Strom gespeist wird. Die Proportionalität zwischen.
Spannung und Strom kann durch Zwischenschaltung eines konstanten Widerstandes I2
entsprechender Größe erreicht werden. Im übrigen gelten für Abb. 2 die gleichen
Bezeichnungen wie für Abb. I. In beiden Abbildungen ist die Durchflutung der Wicklung
6 durch die gleiche äußere Ursache festgelegt und demnach bei den Anordnungen der
beiden Abbildungen gleich. Dasselbe gilt für die resultierende Durchflutung der
Maschine, welche durch die zu induzierende Ankerspannung festgelegt ist. Deren geringe
Änderungen infolge der geringen Änderung des Ankerstromes, welche der Schaltungsunterschied
zwischen den Abb. I und 2 bedingt, können vernachlässigt werden. Die Durchflutung
der Wicklung 5 unterscheidet sich also in Abb. 2 von der nach Abb. I um den Durchflutungsbeträg
der Wicklung II. Es unterscheidet sich also bei Abb.2 der Strom der Wicklung 5 vom
gleichen Strom der Abb. I um einen der Ankerspannung der Maschine 3 proportionalen
Betrag, und dieser Betrag ist bei entsprechender Bemessung gleich dem Strom der
Wicklung B. Um den gleichen Betrag ändert sich auch der Strom des Widerstandes I
in Abb. 2 gegenüber dem in Abb. I. Da nun bei Schaltung nach Abb. I der Strom des
Widerstandes I sich um diesen Betrag von dem verlangten Wert entfernte, wird der
Fehler, den in Abb. I der Strom der Wicklung 8 verursacht, durch die Erregerwicklung
II der Abb. 2 ausgeglichen. Der durch die resultierende Durchflutung der Maschine
2 bedingte Fehler kann dadurch vermieden werden, daß eine Erregerwicklung 13 der
Maschine über einen großen konstanten Widerstand I4 mit einem der Ankerspannung
der Maschine proportionalen Strom erregt wird. Wird durch entsprechende Bemessung
des Widerstandes I4 und der Windungszahl der Wicklung 13 deren Durchflutung für
einen Betriebspunkt gleich der resultierenden Durchflutung der Maschine 2 eingestellt,
so gilt dies, solange Maschine 2 mit konstanter Drehzahl und unterhalb der Sättigungsgrenze
arbeitet, für alle Werte des primären Erregerstromes und des veränderlichen Widerstandes
I. Wenn aber die Durchflutung der Wicklung I3 gleich der resultierenden Durchflutung
der Maschine 2 ist, ist die geometrische Summe der Durchflutungen der Wicklungen
5, 6 und II gleich Null, und der störende Einfluß der resultierenden Durchflutung
der Maschine ist beseitigt. Oft genügt es, nur einen der genannten Störungseinflüsse
auszuscheiden. Die Ströme der Wicklungen II und I3 können vernachlässigbar klein
gehalten werden. Der Strom der Erregerwicklung 8 der Maschine 3 kann schließlich
noch dadurch verkleinert werden, daß eine weitere Erregerwicklung der Maschine 3
mit einem der Ankerspannung der Maschine proportionalen-Strom gespeist wird.
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Bei Schaltung nach Abb. i ist, wie erwähnt, die Ankerspannung der
Maschine 3 annähernd gleich dem Spannungsabfall im Widerstand i, die Ankerspannung
der Maschine 2 ist gleich der Erregerspannung der Maschine 3, also außerordentlich
klein. Es kann nun vorteilhaft sein, die Spannungsbelastung der Maschine 3 zu verkleinern
und die der Maschine 2 zu vergrößern, beispielsweise deshalb, weil sonst die Spannung
der Maschine 3 unzulässig groß würde. Eine beliebige Aufteilung des Spannungsabfalles
im Widerstand i auf beide Maschinen kann dadurch erreicht werden, daß die Erregerwicklung
8 nicht an die mit den Ankerklemmen
der Maschine 2 verbundenen Klemmen
des Widerstandes, sondern an irgendeinen Punkt des Widerstandes angeschlossen ist.
Da die Erregerspannung der Wicklung 8 stets verschwindend klein ist, ist auch die
Spannung zwischen den Anschlußpunkten der Erregerwicklung verschwindend klein. Wird
also die Erregerwicklung 8, wie in Abb. I punktiert angedeutet, in der Mitte des
Widerstandes I angeschlossen, so wird die Ankerspannung der Maschine 3 gleich dem
halben Spannungsabfall des Widerstandes I, die andere Hälfte des Spannungsabfalles
wird durch die Maschine 2 gedeckt.
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Ebenso wie die bisher bekannte Einzelkommutatormaschine, eignet sich
auch die neu vorgeschlagene Doppelkommutatormaschine besonders als Doppelerregermaschine
zur Speisung der Erregerwicklung von Kommutatorhintermaschinen, die an die Schleifringe
von Asynchronmaschinen angeschlossen sind. Der primäre Erregerstrom der Doppelerregermaschine
ist dadurch festgelegt, daß ihre primäre Erregerwicklung von der Schleifringspannung
des Hauptmotors oder auch eines asynchronen Hilfsmotors oder von der Kommutatorspannung
eines Frequenzwandlers über Ohmsche oder induktive Widerstände gespeist wird. Die
primäre Erregerwicklung kann auch in Reihen oder Parallelschaltung von zwei oder
mehr der genannten Spannungsquellen gespeist oder auch schließlich in einzelne Wicklungen
unterteilt sein, die von einzelnen der genannten Spannungen gespeist werden.
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Die Klemmenspannung jeder Erregerwicklung der Kommutatorhintermaschine
verläuft (vgl. Patent 241 188), in Abhängigkeit von der Schlüpfung .aufgetragen,
nach einer Kurve, welche von der der Schleifringspannung des Hauptmotors zwar verschieden
ist, aber doch so gelegt werden kann, daß der Maximalwert der Abweichung beider
Spannungen im ganzen Regelbereich viel kleiner als die maximale Erregerspannung
der Hintermaschine ist. Erfindungsgemäß soll deshalb die Spannung, welche die Doppelerregermaschine
zur Speisung der Erregerwicklung liefern muß, dadurch verkleinert werden, daß in
Reihe zum Ankerkreis der Doppelerregermaschine die gegebenenfalls zweckmäßig transformierte
Schleifringspannung des Hauptmotors geschaltet wird, so daß diese einen Teil der
Erregerspannung der Hintermaschine deckt. Die Schaltung zeigt Abb. 3, in der der
primäre Erregerstrom der Doppelerregermaschine von der Kommutatorseite eines Frequenzwandlers
über einen konstanten Widerstand zugeführt wird; der primäre Erregerkreis kann aber
auch in einer der anderen oben angegebenen Schaltungen erregt werden. I ist das
primäre Netz, 2 die Asynchronmaschine, 3 deren Kommutatorhintermaschine mit der
das Ankerfeld aufhebenden Kompensationswicklung 4 und der Reihenschlußerregerwicklung
5. Diese letzte Erregerwicklung kann bei manchen Ausführungen auch wegfallen. 6
ist die von der Doppelerregermaschine 7-8 gespeiste Erregerwicklung. 9 ist die Kompensationswicklung
der Maschine 7 und IO ihre Reihenschlüßerregerwicklung, II die vom primären Erregerstrom
gespeiste Erregerwicklung. 12 ist die Kompensationswicklung der Erregermaschine
8 und 13 ihre Erregerwicklung. Die Wicklung II ist über einen konstanten großen
Widerstand 16 an die Kommutatorseite eines Frequenzwandlers 17 angeschlossen, der
primär über einen Transformator 18 von der Netzspannung gespeist wird. Der Strom
dieses Kreises ist also konstant, auch wenn sich der -Widerstand der Wicklung -
II bei einem Wechsel der Schlupffrequenz des Hauptmotors ändert. Der Strom kann
aber, z. B. durch übersetzungsänderung des Transformators 18, nach Größe und Phasenlage
auf jeden Wert eingestellt werden. Diesem Strom ist, wie früher erläutert, der Strom
der Wicklung 6 annähernd proportional, auch wenn deren induktiver Widerstand bei
wechselnder Schlüpfung des Hauptmotors stark schwankt. Durch Regelung des primären
Erregerstromes der Maschine 7 können also der Strom der Wicklung 6 und damit die
Schlüpfung und die Phasenkompensation des Hauptmotors beliebig geregelt werden.
Mit der Schlüpfung ändert sich die Klemmenspannung der Wicklung 6. Wenn diese Spannung
bei großer Schlüpfung sehr groß wird, muß auch, solange der noch zu erläuternde
Transformator fehlt, die Doppelerregermaschine sehr reichlich bemessen werden, damit
die früher erläuterten, für ihre Wirkungsweise unerläßlichen Bedingungen eingehalten
werden können. Eine wesentliche Verkleinerung der Doppelerregermaschine ist aber
möglich, wenn in ihren Ankerkreis über den Transformator 14 die Schleifringspannung
des Hauptmotors eingeschaltet wird. Auch wenn der -Transformator 14 konstantes Übersetzungsverhältnis
hat, können seine Schaltung und sein Übersetzungsverhältnis so gewählt werden, daß
bei einer bestimmten Schlüpfung des Hauptmotors die Sekundärspannung des Transformators
gleich und entgegengerichtet der Erregerspannung der Wicklung 6 ist, so daß bei
dieser i Schlüpfung die Ankerspannung der Maschine 8, die zur Aufrechterhaltung
des Stromes der Wicklung 6 erforderlich ist, annähernd zu Null wird. Beträgt die
Schlüpfung, bei der dies der Fall ist, etwa ''1g der i maxünalen Schlüpfung des
Hauptmotors, so ist bekanntlich im ganzen Regelbereich zwisehen
maximaler
Schlüpfung und Schlüpfung o die Differenz zwischen der Erregerspannung der Wicklung
6 und der Sekundärspannung des Transformators 14 viel kleiner als die größte in
diesem Bereich auftretende Erregerspannung der Wicklung 6. Es ist also auch in diesem
Bereich die maximale Spannung der Erregermaschine 8, die zur Aufrechterhaltung des
durch den primären Erregerstrom der Maschine 7 vorgeschriebenen Stromes der Wicklung
6 notwendig ist, viel kleiner, als wenn der Transformator i4 nicht vorhanden wäre.
Wird mit veränderlicher Schlüpfung die Übersetzung des Transformators 14 geändert,
-so kann die erforderliche Ankerspannung der Maschine 8 noch weiter verkleinert
werden. Wenn aber die Schlüpfung ihr Vorzeichen wechselt, ist bei unveränderter
Schaltung die Differenz aus Erregerspannung der Wicklung 6 und Sekundärspannung.
des Transformators 14 größer als die Spannung der Wicklung 6. Bei wechselndem Vorzeichen
der Schlüpfung ist also die Einschaltung des Transformators 14 zwecklos, wenn nicht
bei jedem Durchgang durch die synchrone Drehzahl der Wickelsinn seiner primären
oder seiner sekundären Wicklung umgekehrt wird, so daß seine Sekundärspannung sowohl
über- wie untersynchron der Erregarspannung der Wicklung 6 entgegengerichtet ist.
In Abb.3 ist zu diesem Zweck die Sekundärwicklung des Transformators I4 für das
doppelte der erforderlichen Spannung bemessen, und es ist das eine Ende des äußeren
Stromkreises an die Mitte der Wicklung, das andere Ende je nach Stellung der Schalter
i 5a und 15b an das eine oder das andere Ende der Wicklung angeschlossen.
Die entsprechende Schaltung ist für die Umschaltung der Primärwicklung möglich.
Durch den Schalter 15c kann der Transformator überbrückt werden, was in der Nähe
der synchronen Drehzahl vorteilhaft sein kann. Die Schalter 15a und 15 b werden
dabei zweckmäßig geöffnet. Statt den Transformator sekundär zu überbrücken, kann
auch seine Primärwicklung im Bereich des Synchronismus von den Schleifringen abgeschaltet
und kurzgeschlossen werden. I9 ist die Antriebsmaschine der Doppelerregermaschine.
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Die Wendepole der Kommutatorhintermaschine werden bekanntlich oft
von einem Strom erregt, welcher der resultierenden erregenden Durchflutung der Hauptpole
der Hintermaschine proportional ist. Für gegebene Phasenlage der Durchflutung der
Hauptpole muß der Strom der Wendepole bei negativer Schlüpfung entgegengesetzte
Richtung haben als bei positiver Schlüpfung. Setzt sich die Durchflutung der Hintermaschine,
wie in Abb. 3, aus den Durchflutungen der Wicklungen 5 und 6 zusammen, muß auch
der Strom der Wendepole entsprechende Komponenten führen. Dem Strom der Wicklung
6 ist in Abb.3 der Primärstrom des Transformators 14 proportional, und dieser Strom
hat infolge der Umschaltung im Sekundärkreis des Transformators, verglichen mit
dem Strom der Wicklung 6, bei negativer Schlüpfung entgegengesetzte Richtung als
bei positiver Schlüpfung. Wird der Transformator I4 nicht sekundär, sondern primär
umgeschaltet, so gilt das gleiche für den vor dem Schalter fließenden Primärstrom
des Transformators. Der Primärstrom des Transformators 14 kann deshalb zur Erregung
der Wendepole der Hintermaschine dienen. Eine Umschaltung der Wendepolwicklung bei
Durchgang durch Synchronismus ist nicht erforderlich. Schließlieh kann der Primärstrom
des Transformators 14 um eine der Durchflutung der Erregerwicklung 5 der Hintermaschine
proportionale Komponente vergrößert werden, so daß er der gesamten erregenden Durchflutung
der Kommutatorhintermaschine 3 proportional ist. Dies ist der Fall, wenn der Transformator
14 mit einer dritten, vom Ankerstrom des Hauptmotors durchflossenen Wicklung ausgestattet
wird. Da, von der magnetisierenden Durchflutung abgesehen, die Durchflutung der
Primärwicklung des Transformators entgegengesetzt gleich der geometrischen Summe
der Durchflutungen der Sekundär- und der Tertiärwicklung ist, ist auch der Primärstrom
des Transformators der resultierenden Durchflütung der Hintermaschine proportional,
wenn sich die Windungszahlen der Sekundär- und Tertiärwicklung des Transformators
wie die Windungszahlen der Wicklungen 6 und 5 der Hintermaschine verhalten. Erfolgt
die Umschaltung des Transformators 14 auf der Sekundärseite, so muß, wenn das Vorzeichen
der Schlüpfung wechselt, auch die Stromrichtung der Tertiärwicklung umgekehrt werden.
Da der Strom des Hauptmotors meist sehr hoch ist, wird die Änderung der Stromrichtung
leichter ausführbar, wenn der Ankerstrom nicht unmittelbar über die Tertiärwicklung
geleitet, sondern vorher durch einen weiteren Transformator auf kleineren Strom
transformiert wird. Statt den Ankerstrom einer dritten Wicklung des Transformators
14 zuzuführen, kann er schließlich in dessen Sekundärwicklung über den Strom der
Wicklung- 6 der Hintermaschine überlagert werden. Damit ergibt sich die Schaltung
der Abb. 4, in welcher der Einfachheit halber die Doppelerregermaschine weggelassen
und nur der äußere Teil ihres Ankerkreises gezeichnet ist. Die Bezeichnungen sind
die gleichen wie in Abb. 3. 22 ist der Transformator, der den Ankerstrom des Hauptmotors
auf
kleineren Wert transformiert. Seine Sekundärwicklung ist offen geschaltet und mit
einem Ende an den Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators 14, mit dem
anderen Ende an die gemeinsame Klemme der Schalter i 5a und i 5b angeschlossen.
Die Größe des Stromes in der Wicklung 6 ist durch die Erregermaschinen festgelegt.
Der Sekundärstrom des Transformators 22 schließt sich also, je nach Lage der Schalter,
über den Schalter 15a und IS b. ES überlagert sich also in der einen Hälfte der
Sekundärwicklung des Transformators 14 über den Strom der Wicklung 6 ein Ström,
der sich bei entsprechender Bemessung des Transformators 22 zum Strom der Wicklung
6 verhält wie die Durchflutung der Wicklung 5 zu der der Wicklung 6. Der Primärstrom
des Transformators 14 ist also der resultierenden Durchflutung der Hintermaschine
3 proportional; wenn das Vorzeichen der Schlüpfung wechselt, kehrt der Strom infolge
der Betätigung der Schalter I 5a und 15v seine Richtung gegenüber der resultierenden
Durchflutung der Maschine 3 um, er kann also ohne zusätzliche Umschaltungen über
die Wicklung 2o die Wendepole der Hintermaschine erregen. Durch öffnen des Schalters
21 kann in der Nähe des Synchronismus die Wendepolerregung unterbrochen und der
Transformator I4 wirkungslos gemacht werden. Zweckmäßig wird dabei gleichzeitig
entweder seine primäre oder seine sekundäre Wicklung kurzgeschlossen. Die Betätigung
der Schalter 15 und 21 kann selbsttätig erfolgen, z. B. durch einen Asynchronmotor,
der an die Schleifringe des Hauptmotors angeschlossen wird, so daß sein Drehmoment
mit dem Vorzeichen der Schlüpfung des Hauptmotors seine Richtung ändert. Soll die
Betätigung der Schalter erst oberhalb einer bestimmten Schlüpfung erfolgen, so darf
das Drehmoment des Motors erst bei dieser Schlüpfung den zur Betätigung des Schalters
erforderlichen Wert erreichen. Da in Abb.3 der primäre Erregerstrom der Wicklung
II dem Strom der Wicklung 6 proportional ist, kann auch dieser primäre Erregerstrom
mittelbar oder unmittelbar zur Erregung der Wendepole herangezogen werden.
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Zur Erreichung günstiger Kommutierung können die Wendepole der Hintermaschine
auch mit einem Strom erregt werden, welcher der Erregerspannung der Hintermaschine
proportional ist. Die Erregerwicklung der Wendepole kann zu diesem Zweck unter Zwischenschaltung
von konstantem Widerstand an die Klemmen der Erregerwicklung 6 (Abb. 3) der Hintermaschine
angeschlossen werden, so daß sie im Nebenschluß zum Erregerkreis der Hintermaschine
liegt. Da oft der Strom der Wendewicklung nicht vernachlässigbar klein ist, ist
dabei darauf zu achten, daß durch den Anschluß dieser Wicklung sich der Erregerstrom
der Wicklung 6 nicht von dem durch die Doppelerregermaschine vorgeschriebenen Wert
entfernt. Diese Gefahr wird vermieden, wenn die Wendepolwicklung an diejenigen Klemmen
der Erregerwicklung 6> angeschlossen wird, welche mit dem Anker der Erregermaschine
8 (Abb. 3) verbunden sind, wenn die Erregerwicklung der Wendepole also an die Verbindungsleitungen
der Wicklungen 6 und I2 angeschlossen wird. Der Strom der Wicklung 6 soll ja proportional
dem primaren Erregerstrom der Wicklung II sein, der selbst dem Strom der Wicklung
IO wenigstens angenähert proportional ist. Da durch die Abzweigung eines Stromes
beliebiger Größe zwischen der Wicklung 6 und der Wicklung I2 das Verhältnis der
Ströme der Wicklungen 6 und IO nicht beeinflußt wird, kann also an der genannten
Stelle ein Strom beliebiger Größe zur Speisung der Wendepole abgezweigt werden,
ohne daß sich dadurch der Strom der Wicklung 6 ändert. Da die Klemmenspannung der
Wicklung 13 sehr klein ist, ist in Abb.3 bei geschlossenem Schalter 15c die Spannung
an der Verbindungsleitung 6-1z annähernd gleich der Spannung der Wicklung 6. In
einem an die Verbindungsleitung 6-12 angeschlossenen Stromkreis konstanten Widerstandes
fließt also ein der Spannung der Erregerwicklung 6 proportionaler Strom. Wird dagegen
der Schalter 15c bei geschlossenem Schalter i 5a oder 15b geöffnet, so unterscheiden
sich die Spannung der Wicklung 6 und die Spannung an der Verbindungsleitung 6-I2
um -die Sekundärspannung des Transformators I4, so daß auch der an die Verbindungsleitung
6-I2 angeschlossene Wendepolerregerkreis konstanten Widerstandes nicht einen der
Erregerspannung der Hintermaschine proportionalen Strom führt; der Strom ist vielmehr
der Differenz aus der Erregerspannung der Wicklung 6 und der Sekundärspannung des
Transformators I4 proportional. Der Einfuß der Sekundärspannung des Transformators
I4 auf den Strom des Wendepolerregerkreises der Hintermaschine, der an die Verbindungsleitung
6-i2 angeschlossen ist, wird aber beseitigt, wenn der Transformator 14 nicht, wie
gezeichnet, zwischen die Wicklungen 6 und i o, sondern zwischen die Anschlußpunkte
des Wendepolerregerkreises und die Wicklung 12 eingeschaltet wird. In diesem Fall
ist die Spannung an den Klemmen des Wendepolerregerkreises angenähert gleich der
Spannung der Erregerwicklung 6, unabhängig von der Größe der Sekundärspannung des
Transformators 14.
In einzelnen Fällen kann es vorteilhaft sein,
den Ankerstrom des Hauptmotors über eine weitere Erregerwicklung der Erregermaschine
7 (Abb. 3) zu führen. Da die Durchflutung der Wicklung II durch äußere Ursachen
gegeben und die resultierende Durchflutung der Maschine 7 stets klein ist, muß sich,
wenn durch eine weitere Erregerwicklung eine dem Ankerstrom des Hauptmotors proportionale
Durchflutungskomponente in der Maschine erregt wird, die Durchflutung der Reihenschlußwicklung
Io um den gleichen Betrag ändern; der Strom der Wicklung 6 der Hintermaschine wird
also vom Ankerstrom des Hauptmotors abhängig, wodurch auch ohne besondere Reihenschlußerregerwicklung
der Hintermaschine deren Durchflutung vom Ankerstrom des Hauptmotors abhängig wird.
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Ein besonderer Vorteil der Schaltung nach Abb.3 und 4 besteht noch
darin, daß dabei die primäre Erregerleistung der Maschine 7 oft außerordentlich
klein ist, so daß der primäre Erregerstrom durch unmittelbare Einschaltung von Schnellreglern
gesteuert werden kann, auch wenn diese nur für geringere: Steuerleistung bemessen
sind. Beispielsweise kann dadurch die Leistung des Hauptmotors von der Schlüpfung
unabhängig und konstant gehalten werden.