DE546767C - Einrichtung zur Verbesserung der Stromwendung von Gleichstrom-Hochspannungsmaschinen - Google Patents
Einrichtung zur Verbesserung der Stromwendung von Gleichstrom-HochspannungsmaschinenInfo
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- DE546767C DE546767C DE1930546767D DE546767DD DE546767C DE 546767 C DE546767 C DE 546767C DE 1930546767 D DE1930546767 D DE 1930546767D DE 546767D D DE546767D D DE 546767DD DE 546767 C DE546767 C DE 546767C
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
- H02K23/62—Motors or generators with stationary armatures and rotating excitation field
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
Description
AUSGEGEBEN AM
16. MÄRZ 1932
16. MÄRZ 1932
2Jd1 H 6j2.J0
Die Stromwendung von Kommutatormaschinen kann man außer mit den üblichen Mitteln,
wie Wendepole u. dgl., bekanntlich dadurch verbessern, daß man den Übergangswiderstand
zwischen Bürste und Segment möglichst groß macht oder durch andere Hilfsmittel den Widerstand des Kurzschlußkreises
erhöht.
Durch besondere Formung der Segmente
ίο oder der Bürsten läßt sich z. B. der Bürstenübergangswiderstand
so beeinflussen, daß ein gewollter Verlauf der Stromwendungskurve erzielt werden kann. Es ist auch schon vorgeschlagen
worden, die Bürsten mehrfach in Platten zu unterteilen, die voneinander isoliert
und untereinander über elektrische Widerstände verbunden sind. Die Stromwendung wird auch hier in der Hauptsache durch
den Bürstenübergangswiderstand beeinflußt.
Treten hohe Restspannungen in der Kommutierungszone auf, wie dies bei Gleichstrom-Hochspannungsmaschinen
der Fall ist, so sind diese Hilfsmittel ungeeignet, da sich im erste-.ren
Falle der Übergangswiderstand zwischen Bürste und Segment nicht beliebig vergrößern
läßt; im anderen Fall werden große zusätzliche Kurzschlußströme ihren Weg nicht nur über die Widerstände nehmen, sondern
zum großen Teil längs der Bürstenauflagefläche zum benachbarten Segment fließen.
Außerdem sind bei Gleichstrom-Hochspannungsmaschinen der Größe der Klemmenspannung
nicht nur bezüglich der Stromwendung·, sondern auch mit Rücksicht auf die Segmentspannung Grenzen gesetzt, da bei der
üblichen Kommutatorausführung mit schmalen Isolationssegmenten nur verhältnismäßig
niedrige Segmentspannungen zulässig sind.
Durch die Erfindung werden unter Abweichung von der normalen Stromwenderausführung
wesentlich bessere Kommutierungsverhältnisse erzielt, die gestatten, bedeutend höhere Spannungen aus der Maschine herauszuholen.
Die Stromwendung wird hierbei nicht mehr, wie bisher, durch den veränderliehen
Bürstenübergangswiderstand geregelt, sondern durch einen umlaufenden Kontakt bzw. einen Gleitwiderstand bewerkstelligt, der
aus einer größeren Anzahl von schmalen Segmenten besteht, die voneinander isoliert
und untereinander über Ohmsche Widerstände verbunden sind.
Die Ankerwicklung wird in bekannter Weise ruhend angeordnet, um die Isolation
nicht durch Fliehkräfte zu beanspruchen. Die Anzapfungen der Ankerwicklungen sind nun
nicht mit Stromwenderstangen, sondern mit Bürsten verbunden, die in der neutralen Zone
auf dem Gleitwiderstand schleifen. Von einem der Segmente des Gleitwiderstandes, dem
Anschlußsegment, aus erfolgt die Weiterleitung des Stromes zum äußeren Stromkreis
über Schleifringe. Eine allmählich und annähernd geradlinig verlaufende Stromwendung
wird nun dadurch erzielt, daß zwischen dem Anschlußsegment des Gleitwiderstandes
und den Bürsten der kurzgeschlossenen Ankerspule nacheinander Ohmsche Widerstände
ein- bzw. abgeschaltet werden. Der zusätzliche Kurzschlußstrom muß hierbei in jedem
Falle seinen Weg über die in Reihe geschalteten Widerstände nehmen und kann- nicht
mehr über die Bürste zum benachbarten-Segment fließen. Durch die Einrichtung wird
somit in doppelter Hinsicht eine Besserung erzielt; die Ohmschen Widerstände übernehmen
die Rolle des Bürstenübergangswider-Standes, und außerdem sind sie mit der kurzgeschlossenen Spule in Reihe geschaltet.
Aus der Zeichnung geht die allgemeine Ausführung und Wirkungsweise der Maschine
hervor. Nach Fig. ι bis 5 erfolgt die Stromabnähme
von der ruhenden geschlossenen Ankerwicklung mit den Spulen 4, 5, 6, 7 usw.
und den Bürsten 3 durch einen umlaufenden Kontakt bzw. einen Gleitwiderstand 1, der mit
einer großen Anzahl von Kontakten 2 versehen ist, die, voneinander isoliert, untereinander
aber durch Ohmsche Widerstände verbunden sind. Der Gleitwiderstand überdeckt nahezu zwei Felder oder Ankerspulen, die
zwischen drei aufeinanderfolgenden Bürsten 3 liegen. Von der Mitte 8 des Gleitwiderstandes
aus gelangt der Strom über die beiden Schleifringe 9 und 10 in den äußeren Stromkreis.
Bedingung ist, daß der Gleitwiderstand ein Vielfaches des Widerstandes einer Ankerspule ist.
Unter diesen Voraussetzungen muß nach Fig. ι bis 3 die Richtungsänderung des Stromes
in der kurzgeschlossenen Spule 5 allmählich und gleichmäßig, d. h. praktisch geradlinig,
in der Reihenfolge der abwechselnd von links und rechts überbrückten Kontaktsegmente
vor sich gehen. Der hohe Ohmsche Widerstand der umlaufenden Kontakteinrichtung bewirkt in der angegebenen Ausführung
erstens eine starke Dämpfung des zusätzlichen Kurzschlußstromes, da die ■ Hälfte der in
Reihe geschalteten Teilwiderstände dauernd in den Kurzschlußkreis eingeschaltet ist, und
zweitens wird eine allmähliche Stromwendung erzielt, deren Zeitdauer einer Bürstenteilung
entspricht. Bei geringen Stromstärken kann deshalb trotz der hohen Induktivität der
Spule, die bekanntlich quadratisch mit der Windungszahl wächst, sehr gut eine einwandfreie
Kommutierung erzielt werden. Es ist auch nicht unbedingt nötig, Wendepole anzubringen
oder das Hauptfeld zur Verbesserung der Kommutierung heranzuziehen, da eine entsprechende Vergrößerung des Gleitwider- '
Standes im gleichen Sinne wirkt. Die Neigung zum Bürstenfeuer ist ferner um so geringer,
je größer die Anzahl der Kontakte ist und je größer das Verhältnis vom Gleitzum
Spulenwiderstand ist. Die letztere Bedingung gilt besonders für das Ende der Kommutierungsperiode (Fig. 3), wenn der
letzte Kontakt des Gleitwiderstandes von der linken Bürste 3 abgleitet. Je kleiner der
Teilstrom ist, der in diesem Augenblick noch über die linke Hälfte des Gleitwiderstandes
zum Anschlußpunkt 8 fließt, um so weniger ist an dieser Stelle Bürstenfeuer zu erwarten.
Man wird deshalb zweckmäßig unter Mehraufwand von Material den Spulenwiderstand möglichst klein und den Ankerfluß möglichst
groß machen, um die Windungszahl pro Spule so klein wie möglich zu bekommen.
Je größer der Gleitwiderstand ist, um so stärker pulsiert der Gleichstrom, der in der
Stellung nach Fig. 1 seinen Höchstwert und seinen niedrigsten Wert in der Stellung nach
Fig. 2 hat, wo zwei gleich große und parallel geschaltete Teilzweige des Gleitwiderstandes
in den äußeren Stromkreis miteingeschaltet sind. Erfordert das Anwendungsgebiet einen Bo
konstanten Gleichstrom, so kann dies durch Kupplung mit einem zweiten gleich großen
Generator, der mit dem ersten in Reihe geschaltet ist, auf folgende Weise erreicht werden:
Hat z.B. der eine Generator bezüglich der Stromwendung die Stellung nach Fig. 1,
so besitzt im selben Augenblick der andere Generator die Stromwendestellung nach
Fig. 2, so daß dadurch die Spannungsdifferenzen fast ausgeglichen werden und die Klemmenspannung
nahezu konstant gehalten werden kann. Dasselbe kann man auch mit einem einzigen Generator erreichen, der zwei getrennte
Ankerwicklungen besitzt.
In Fig. 4 ist der allgemeine Aufbau der Maschine angedeutet,- Das umlaufende Magnetsystem
ist der Übersicht halber nicht eingezeichnet. Fig. 5 zeigt eine schematische Zusammenstellung. Die Ankerwicklung wird
mit Vorteil als Ringwicklung ausgeführt, deren Spulen einzeln und fertig isoliert in das
zweiteilige Gehäuse eingesetzt werden. Die Teilwiderstände können bei entsprechend geringer
Strombelastung evtl. aus nicht drahtförmigem Widerstandsmaterial bestehen, wodurch
die Herstellung des Gleitwiderstandes vereinfacht wird. Es liegt auch der Gedanke
nahe, bei sehr geringen Strömen den gesamten Gleitwiderstand unter Wegfall der einzelnen
Kontaktsegmente aus einem Streifen geeigneten Widerstandsmaterials zu machen. Das Material muß jedoch hart und glatt sein,,
da eine Ablagerung von Bürstenstaub unbedingt vermieden werden muß. Den Gleitwiderstand
wird man zweckmäßig auf einem Segmentstück 11 nach Fig. .4 anbringen, da
bei einem vollen Schleifringkörper die übrigen Bürsten unnötig mitschleifen würden und
außerdem Kriechwege zwischen den hohen Bürstenspannungen geschaffen wurden. Der
Bürstendruck muß sehr klein sein, da die Bürsten bei dieser Anordnung zum Springen
neigen. Bei den geringen Stromdichten, um die es sich hier handelt, genügt jedoch schon
ein ganz leichter Kontakt. Man wird deshalb nur sehr weiche Metallbürsten aus feinen
Metallblättchen verwenden und zweckmäßig die Bürsten in der Drehrichtung etwas schräg
stellen.
Die Gleichstrom - Hochspannungsmaschine kann mit Vorteil in der Röntgentechnik verwendet
werden, da hier pulsierender hochgespannter Gleichstrom benötigt wird; die beschriebene
Maschine ist insbesondere dann zu bevorzugen, wenn auf diesem Gebiete verhältnismäßig
hohe Leistungen verlangt werden. Die Maschine kann jedoch auch für die Gasreinigung verwendet werden.
Claims (3)
- Patentansprüche:i. Einrichtung zur Verbesserung der ίο Stromwendung von Gleichstrom-Hochspannungsmaschinen mit ruhender geschlossener Ankerwicklung, deren Anzapfungen mit Bürsten verbunden sind, von denen der Ankerstrom über umlaufende Kontakte und Schleifringe weitergeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Kontakte in eine Anzahl von Segmenten unterteilt sind, die untereinander durch Ohmsche Widerstände verbunden sind.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Kontakt nahezu zwei Felder bzw. Ankerspulen überdeckt, die zwischen drei aufeinanderfolgenden Bürsten liegen, und daß in der Mitte des unterteilten umlaufenden Kontaktes bzw. Gleitwiderstandes die Verbindungsleitung zu den Schleifringen angeschlossen ist.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der Klemmenspannung zwei gleich große und miteinander gekuppelte· Maschinen oder zwei getrennte Ankerwicklungen einer Maschine in Reihe geschaltet sind, und zwar derart, daß die Stromwendestellungen der beiden Maschinen bzw. der beiden getrennten Ankerwicklungen um eine halbe Kommutierungsperiode gegeneinander verschoben sind.Hierzu ι Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE546767T | 1930-10-11 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE546767C true DE546767C (de) | 1932-03-16 |
Family
ID=6561312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1930546767D Expired DE546767C (de) | 1930-10-11 | 1930-10-11 | Einrichtung zur Verbesserung der Stromwendung von Gleichstrom-Hochspannungsmaschinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE546767C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE745452C (de) * | 1940-12-18 | 1944-03-13 | Aeg | Gleichstrommaschine fuer grosse Leistungen mit stetiger Felderregung |
-
1930
- 1930-10-11 DE DE1930546767D patent/DE546767C/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE745452C (de) * | 1940-12-18 | 1944-03-13 | Aeg | Gleichstrommaschine fuer grosse Leistungen mit stetiger Felderregung |
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