DE563705C - Anordnung zur Reihenschlusserregung von Drehstromkommutatormaschinen mit ausgepraegte Erregerpolen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 8. NOVEMBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 563705 KLASSE 21 d² GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Juli 1929 ab

Drehstromkommutatormaschinen mit ausgeprägten Polen besitzen den Vorteil, daß man in den feldffeien Zonen zwischen den Polen Wendepole anbringen und damit die Kommutierung verbessern kann. Solche Maschinen werden vorzugsweise als Hintermaschinen in Drehstromkaskaden verwendet und können Nebenschluß-, Kompound- oder Reihenschluß verhalten besitzen. Reihenschluflverhalten wird dort gewünscht, wo Schwungmassen zum Belastungsausgleich herangezogen werden sollen. Die Erregung der Maschine zu diesem Zweck ist sehr einfach, man braucht nur die Erregerwicklung mit der

¹S Kompensationswicklung und der Ankerwicklung in Reihe zu schalten und erhält dann den gewünschten Drehzahlabfall bei Belastung. Die Achse der Erregerwicklung schließt hierbei mit der Achse der Anker- und Kompensationswicklung einen Winkel von 90 ° ein. Die Folge davon ist, daß Kommutatorstrom und erzeugte Spannung in Phase bzw. in Gegenphase sind, so daß also die Spannung der Hintermaschine nur auf die Drehzahl der Hauptmaschine einwirkt. Meist ist es jedoch erwünscht, daneben noch den Leistungsfaktor der Hauptmaschine zu verbessern. Zu diesem Zweck muß eine Phasenverschiebung zwischen Kommutatorstrom und erzeugter Spannung auftreten, was mit der bisherigen Schaltung der Reihenschlußerregerwicklung infolge der ausgeprägten Pole nicht möglich ist.

Die vorliegende Erfindung erreicht dieses Ziel dadurch, daß die ausgeprägten Pole einer Phase mit dem Strom von mindestens zwei Phasen erregt werden. Die Rotationsspannung ist in Phase mit der resultierenden Erregung, so daß sich also durch entsprechende Kombination der Erregerströme aus zwei oder mehr Phasen beliebige Phasenwinkel zwischen Kommutatorstrom und -spannung erreichen lassen. Man unterteilt zweckmäßig die Erregerwicklung in zwei Systeme, derart, daß auf einen Pol verschiedene Phasen einwirken können, und regelt die Stromstärke in den einzelnen Systemen durch vorgeschaltete Ohmsche Widerstände. Letztere können gleichzeitig dazu dienen, Ausgleichsströme zu vermindern, die sich aus der Anordnung der Erregerwicklungen einer Phase auf verschiedenen Polen infolge der vom Hauptfeld herrührenden induktiven Spannungen ergeben können. Man kann es freilich auch vorziehen, beide Erregersysteme auf magnetisch getrennten Kreisen, z. B. durch axiale Unterteilung des Blechpakets, anzuordnen.

An sich ist es bereits bekannt, an einer Kommutatorhintermaschine mit ausgeprägten Polen auf einem Erregerpol zwei Wicklungen βο

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Hermann Harz in Berlin-Siemensstadt.

vorzusehen und diese mit dem Strom zweier verschiedener Phasen zu beschicken. Es handelt sich dabei aber um eine Kommutatorhintermaschine mit Nebenschlußerregung, wobei die Erregerwicklung in Reihenschaltung von der Schleifringspannung der asynchronen Vordermaschine und von der Spannung einer Erregermaschine gespeist wird. Die Erregung eines Erregerpoles mit dem Strom ίο zweier Phasen erfolgt hier zu dem Zweck, eine o.ogradige Phasenverschiebung zwischen der von der Kommutatorhintermaschine gelieferten Spannung und den die Erregerwicklung der Kommutatorhintermaschine speisenden Spannungen zu erzielen. Diese 90 gradige Phasenverschiebung ist notwendig, da sowohl die die Erregerwicklung speisenden Spannungen als auch die von der Kommutatorhintermaschine zwecks Drehzahlregelung gelieferte ao Spannung mit der Schleifringspannung der asynchronen Vordermaschine in Phase bzw. in Gegenphase sind. Außerdem sollen die die Erregerwicklung speisenden Spannungen in der Hauptsache zur Aufhebung des induktiven Spannungsabfalles in der Erregerwicklung dienen.

Demgegenüber bezieht sich die Anordnung nach der Erfindung auf eine Drehstromkommutatormaschine mit ausgeprägten Polen und mit Reihenschlußerregung, und die Beschikkung eines Erregerpoles mit dem Strom zweier Phasen dient hier dazu, einen Nachteil •der Reihenschlußerregung zu beseitigen, daß nämlich infolge der ausgeprägten Pole die Reihenschlußerregung in der Kommutatormaschine nur eine Spannung erzeugen kann, die mit dem Strom in Phase ist. so daß die Kommutatormaschine als Kommutatorhintermaschine nur auf die Drehzahl der asynchronen Vordermaschine einwirken kann. Bei der Anordnung nach der Erfindung kann hingegen die reihenschlußerregte Kommutatorhintermaschine auch eine der Phasenkompensie'rung dienende Spannung entwickeln. Die Zeichnung zeigt drei Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Abb. 1 bezeichnet 1 einen Asynchronmotor, an. dessen Schleifringe 2 eine Drehstromreihenschlußhintermaschine3 mit ausgeprägten Polen angeschlossen ist. Diese besitzt im Ständer eine bezüglich der Wicklungen dreiphasig gezeichnete Kompensationswicklung 4 und zwei Erregerwicklungen 5 und 6, welche unter Vorschaltung rege^lbarer Widerstände 7 und 8 parallel zueinander in den Hauptstromkreis eingeschaltet sind. Beide Wicklungen sind in die Summe der Phasen auf denselben Polen angeordnet und können magnetisch verkettet oder auch durch axiale Teilung des Ständerblechpakets magnetisch getrennt sein. Die magnetische Trennung ist nicht unbedingt erforderlich, da durch die zur Regelung dienenden vorgeschalteten Widerstände 7 und 8 eine gegenseitige induktive Beeinflussung praktisch unterbunden wird. Der Strom einer Phase, der die Wicklung 5 durchfließt, erzeuge z. B. ein Feld, das nur auf die Drehzahl einwirkt, der Strom der gleichen Phase in der Wicklung 6 erzeugt dagegen ein Feld, das mit dem Feld in der Wicklung 5 einen bestimmten Winkel, im dargestellten Fall einen Winkel von 90 °, einschließt. Dies geschieht in der Weise, daß der Strom einer Phase in der Erregerwicklung 6 nicht die gleichen Pole wie in der Erregerwicklung 5 erregt, sondern die beiden Nachbarpole, und zwar in Zickzackschaltung. Auf diese Weise entstehen" Felder, die senkrecht aufeinanderstehen. Man hat es nun in der Hand, je nachdem ob man mittels der Widerstände 7 und 8 den Strom einer Phase mehr durch die Erregerwicklung 6 oder 5 leitet, das resultierende Feld in der Maschine räumlich zu verstellen und damit den zeitlichen Winkel zwischen Kommutatorstrom und Kommutatorspannung zu verändern. Es ist dann ohne weiteres möglich, außer der Drehzahl auch dte Blindleistung der Hauptmaschine zu beeinflussen. Die Drehstromreihienschlußhintermaschine 3 kann in bekannter Weise elektrisch oder mechanisch mit der Hauptmaschine gekuppelt sein.

Es ist auch möglich, die Verstellung des dem Ankerstrom proportionalen Erregerfefdes gegenüber der Ankerachse durch außerhalb der Maschine liegende Mittel zu erreichen. Ein solches Mittel ist z. B. ein Drehtransformator, der primär in den Ankerstromkreis der Hintermaschine eingeschaltet ist und dessen Sekundärwicklung die Erregerwick- 1°° lung der Hintermaschine speist. Abb. 2 zeigt eine derartige Anordnung bezüglich der Kommutatorhintermaschine.· 3 und 4 bezeichnet wieder die Hintermaschine und ihre Kompensationswicklung, 9 ist die Erregerwicklung, i°5 die in diesem Fall nicht unterteilt ist, 10 ist die Primärwicklung des Drehtransformators und 11 die Sekundärwicklung desselben. Der Drehtransformator ist zweckmäßig nicht rückwirkungslos, da es nur darauf ankommt, "° daß der Strom in der Erregerwicklung dem Ankerstrom proportional oder annähernd proportional ist, was durch entsprechende Bemessung leicht erreicht werden kann. . Ein weiteres Beispiel der Erfindung zeigt »15 Abb. 3. Die mit Abb. 2 übereinstimmenden Zahlen bedeuten dasselbe wie zuvor. Die Erregerwicklung 9, ist in normaler Weise mit dem Ankerstromkreis (Anker und Kompensationswicklung) direkt in Reihe geschaltet "0 und würde ohne besondere Mittel nur auf die Drehzahl des Hauptmotors einwirken, d. h.

also eine Rotationsspannung in der Maschine zur Folge haben, die in Phase bzw. Gegenphase mit dem Strom ist. Um die zur Verbesserung des Leistungsfaktors des Hauptmotors erforderliche Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung der Hintermaschine zu schaffen, ist ein Zusatzstromtransformator 12 vorgesehen, dessen Primärwicklung 13 vom Hauptstrom durchflossen wird und dessen Sekundärwicklung 14 in offener Schaltung parallel zur Erregerwicklung 9 der Hintermaschine liegt. Die Sekundärwicklung ist nun so geschaltet, daß der zusätzliche Strom, den sie durch die Erregerwicklung treibt, gegen den Hauptstrom in dieser Wicklung zeitlich verschoben ist, im allgemeinen um 90 °. Dies ist im dargestellten Fall dadurch erreicht, daß die Sekundärwicklung in Zickzack geschaltet und zyklisch vertaucht an die Erregerwicklung angeschlossen ist, derart, daß sich dem Strom einer Erregerphase ein Strom unter 90 ° hinzufügt, der der geometrischen Summe der in den beiden Nachbarphasen fließenden Ströme proportional ist. Wird die Sekundärwicklung nicht in Zickzack geschaltet, sondern offen und nur zyklisch vertauscht, so beträgt der Winkel zwischen beiden Strömen 60 ° bzw. 120°. Die Regelung des Zusatzstromes kann dadurch erfolgen, daß die Primärwicklung 13 des Stromtransformators Anzapfungen erhält. Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, daß die Hintermaschine völlig normal ausgeführt werden kann, und daß ein kleiner Zusatztransformator für einen Bruchteil der ganzen Erregerleistung genügt, um die gewünschte Verbesserung des Leistungsfaktors am Hauptmotor zu erzielen.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Reihenschlußerregung von in den Sekundärstromkreis von Asynchronmaschinen eingeschalteten Drehstromkommutatormaschinen mit ausgeprägten Erregerpolen, bei der die ausgeprägten Pole einer Phase mit dem Strom von mindestens zwei elektrischen Phasen erregt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Stärkeverhältnis der auf den ausgeprägten Polen von der einen Phase stammenden Erregung zu der von der anderen Phase stammenden Erregung einstellbar ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschlußerregerwicklung je Phase in zwei Teile (5 und 6 in Abb. 1) aufgeteilt ist, die parallel in den Hauptstromkreis eingeschaltet sind, und daß in einem oder in beiden Teilen der Stromverzweigung regelbare Ohmsche Widerstände eingeschaltet sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden parallel geschalteten Teile der Erregerwicklung auf Erregerpolen untergebracht sind, die bei gleicher räumlicher Phasenlage magnetisch voneinander getrennt sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung an den Sekundärteil eines Drehtransformators angeschlossen ist, dessen Primärteil vom Ankerstrom der Drehstromkommutatormaschine durchflossen ⁷S wird.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Stromtransformator, dessen Primärwicklung mit der Ankerwicklung der Drehstromkommutatorma'schine über die Erregerwicklung in Reihe geschaltet ist und dessen Sekundärwicklung unter zyklischer Vertauschung der Phasen parallel zu der Erregerwicklung der Kommutatormaschine geschaltet ist.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des Stromtransformators in Zickzack geschaltet ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des Stromtransformators Anzapfungen besitzt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen