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Einrichtung zum Unterdrücken der Lamellenoberwellen bei kommutierenden elektrischen Maschinen.
Der Strom einer kommutierenden Wechsel-oder Gleichstrommasehine weist praktisch immer höhere Harmonische auf, und zwar vorzugsweise von Periodenzahlen, die in einfacher Beziehung zur Anzahl der Kommutatorlamollen stehen, die in der Sekunde eine Bürste passieren.'Diese Harmonischen
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soll der Strom in der zwischen den Lamellen liegenden Spule seine Richtung ändern. Während der Um- kehrungsperiodeist dieSpule durchdieBürstekurzgeschlossen, wodurch mehr oder weniger unregelmässige Spannungsabfälle in letzterer entstehen. Die Gesamtspannung von Bürstenhalter zu Bürstenhalter wird durch diese Spannungsabfälle beeinflusst, wodurch (primäre) Lameuenoberwellen einer Art in der Maschinen- spannung bzw. im Strom entstehen.
Oberwellen zweiter Art, die noch bedeutend ernster sein können, entstehen sekundäringewissen Maschinen. Die während der Kommutation kurzgeschlossene Spule umschliesst im allgemeinen den ganzen Eisenkern eines Polpaares der Maschine. Der Eisenkern ist auch mit der Erregerwicklung verkettet, die zusammen mit der kurzgeschlossenen Spule als eine Art Transformator betrachtet werden kann, dessen Primärstrom ein hochfrequenter Wechselstrom ist. In der Sekundärwicklung-der Erregerwicklung der Maschine-, die eine grössere Windungszahl besitzt, wird deshalb verhältnismässig hohe Spannung erzeugt, die die Lamellenoberwellen sekundär bedeutend verstärkt.
Bei Gleichstrommaschinen, bei denen ein wesentlicher Teil des magnetisehen Kreises im allgemeinen aus massivem Eisen besteht, wirkt dieser infolge der induzierten Wirbelströme gewissermassen dämpfend
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der Hauptgrund liegen, weshalb die Lamellenoberwellen, die sich vorwiegend als Quellen von Schwach- stromstörungen im Eisenbahnbetrieb bemerkbar gemacht haben, im allgemeinen bei WechselstromKommutatormaschinen gefährlicher als bei Gleichstrommaschmen sind.
Die in der Erregerwicklung erzeugte Spannungsoberwelle schickt eine entsprechende Stromoberwelle durch die Leitung, die die unmittelbare Quelle der meisten Störungen ist. Um sowohl die erste (primäre) als auch die zweite (sekundäre) Wolle zu unterdriicken, wird nach der Erfindung einkapazitativer Nebenschluss zur Erregerwicklung vorgesehen, der solche Kapazität besitzt, dass er diese Wicklung für Frequenzen von der Grössenordnung der Lamellenfrequenz praktisch kurzschliesst, während er für die niedrige Maschinenfrequenz als ein grosser (bzw. bei Gleichstrom unendlicher) Widerstand wirkt. Da die in Betracht kommenden Maschinen, vorzugsweise Bahnmotoren, oft mit sehr veränderlicher Geschwindigkeit arbeiten, ist auch die Lamellenfrequenz sehr veränderlich.
In solchen Fällen ist es von besonderer Wichtigkeit, dass der Nebenschluss einen niedrigen Widerstand für die Frequenzen besitzt, die sich als besonders störend für das Telephongespräch erwiesen haben, nämlich etwa 800 pro Sekunde oder mehr.
In manchen Fällen ist es vorteilhaft, eine Kapazität und eine Induktanz zwischen den Klemmen der Erregerwicklung in Reihe zu schalten, die derart bemessen werden können, dass eine Resonanz bei etwa 800 Perioden eintritt. Ist C die Kapazität in Farad und L die Induktanz in Henry, so soll
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sein. In vielen Fällen kann aber eine derartige besondere Induktanz entbehrt werden. Die Kapazität soll jedenfalls grosser sein. als die, die mit der Streuinduktanz der Erregerwicklung bei den wichtigsten vorkommenden Oberwellen in Resonanz ist, aber nicht so gross, dass sie mit jener Induktanz beigewöhnlicher Maschinenfrequenz, etwa 15-25 pro Sekunde, Resonanz bildet. Die Resonanzfrequenz für die Kapazität und die genannte Streuinduktanz soll etwa zwischen 50 und 500 liegen.
Durch den Kurzschluss wird die Sekundärspannung des aus der kurz geschlossenen Ankerspule und der Erregerwicklung gebildeten Transformators sehr niedrig und deshalb nicht imstande sein, merk-
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stärkeren Ladestrom hervorruft. Der entsprechende Primarstrom wird im Verhältnis zum Ladestrom nochmals vergrössert, entsprechend der Übersetzung des Transformators, so dass bei gleicher Spannung auf der Erregerwicklung und gleichem Kondensator der kondensatorisch abgeleitete Strom durch den Transformator im Verhältnis des Quadrates seiner'Übersetzung verstärkt wird.
Die transformierte
Spannung der Oberwellen wird in der Praxis jedenfalls nicht so hoch, dass sie den Kondensator gefährdet ; dagegen kann dies mit gleichzeitig transformierter Erregerspannung gewöhnlicher Periodenzahl, der
Fall sein, wodurch eine praktische obere Grenze der Übersetzung des Transformators gesetzt wird.
Falls die Schaltung einer Induktanz in Reihe mit dem Kondensator zur Schaffung einer Resonanz erwünscht ist, kann die Streuindukianz des Transformators leicht für diesen Zweck hinreichend gross bemessen werden.
Obwohl die Erregerwicklung, wie dargelegt, die Hauptquelle der Oberwellen in der Leitung sein dürfte, können solche unter Umständen auch in den übrigen festen Wicklungen der Maschine, nämlich in der Kompensations-und Wendepolwieklung, entstehen. Zur Unterdrückung der Wellen können auch diese Wicklungen mit kapazitativen Nebenschlüsse versehen worden, die dann aber von denen der Er- regerwicklung getrennt-sein sollen. Im Gegenfalle kann es nämlich eintreten, dass Spannungsoberwellen in jeder Wicklung für sich entstehen, die sich zwar in bezug auf die unmittelbare Wirkung nach aussen aufheben, gleichzeitig aber infolge ihrer verschiedenen magnetischen Beziehung zum Ankerstromkreis tertiäre Oberwellen in letzterem hervorrufen.
Falls bei mehrpoligen Maschinen die Erregerspulen für sich in Reihe geschaltet sind, können sie zusammen an einem gemeinsamen Kondensatorkreis angeschlossen sein. Zwar können dann die
Lamellenoberwellen der verschiedenen Spulen in verschiedenen Phasen liegen, aber die äussere Wirkung ihrer Resultierenden wird doch unterdrückt. Das Gleiche gilt auch für die übrigen Wicklungen, falls sie mit kapazitativen Nebenschlüssen versehen sind.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zum Unterdrücken der Lamellenoberwellen bei kommutierenden elektrischen
Maschinen, bei denen die auf die Erregerwicklung a gedrückte Spannung eine andere als die Maschinen- spannung ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Klemmen der Erregerwicklung ein eine Kapazität enthaltender Nebenschluss geschaltet ist.