AT126416B - Einphasenkollektormotor. - Google Patents

Description

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  Einphasenkollektormotor. 



   Bei Einphasenvollbahnen konnte bisher die Netzfrequenz nicht über 25 Hertz gesteigert werden. Es gibt wohl vereinzelte Ausführungen von Einphasenbahnen bis 50 Hz, diese sind aber Nebenbahnen mit kleinen Motorleistungen. Der   Einphasenvollbahnbetrieb   musste sich dagegen bisher mit wesentlich niedrigerer Frequenz   (16%   Hz) begnügen. Eine der   Hauptursachen   hiefür liegt wohl in den Bedingungen für gute Stromwendung. Die   transiormatorische Funkenspannung   zwischen zwei Kollektorlamellen, die dem Kraftfluss und dessen Frequenz proportional ist, lässt sich mit den heutigen Mitteln nur   für   jeweils eine einzige bevorzugte Betriebsdrehzahl des Motors kompensieren und kommt mit bis zum Stillstand abnehmender Motordrehzahl zu immer stärkerer Auswirkung.

   Ein solcher Motor würde also zwar auch bei 50 Hz einem bestimmten Drehzahlbereich entsprechen können, nicht aber für die gleichen Anfahrverhältnisse ausreichen wie die heute   gebräuchlichen     16 2/3-Hertz-Motoren.   



   Der zweite Grund gegen die höhere Frequenz liegt in der Forderung nach möglichst hohem Leistungsfaktor. Der induktive Spannungsabfall nimmt mit der Netzfrequenz verhältnisgleich zu, ist also bei 50 Hz dreimal so gross wie bei   16 % Hz.   Der Leistungsfaktor ist dann entsprechend schlechter. 



   Vom Leistungsfaktor und vom induktiven Spannungsabfall hängt die   Drehzahlcharakteristik   des Motors besonders ab. Je grösser der induktive Spannungsabfall ist, bei um so kleinerem Drehmoment wird bei gegebener Spannung für die Drehzahl Null der Kurzschlusspunkt erreicht und um so grösser sind demnach die Drehzahländerungen bei Lastschwankungen. In der Drehzahl allzu nachgiebige Motoren erfordern für das Einhalten eines erwünschten Beharrungszustandes dauernd   Überwachung   und   Nachsteuerung,   was im Vollbahnbetrieb mit stark wechselndem   Fahrwiderstand unerfüllbar wäre.   



   Die Erfindung betrifft nun einen Einphasenkollektormotor für Netzfrequenzen über   25 Hz.   insbesondere einen   Beihenschlusskollektormotor für   50 Hz, der die erwähnten Forderungen befriedigt. Erfindungsgemäss erhält der Motor in Kombination eine an sich bekannte Schleifenwicklung mit vermehrter Lamellenzahl, daneben ausgeprägte Wendepole und phasenverschobenes Wendefeld, wobei die transformatorische Spannung zwischen benachbarten Kollektorlamellen gleich oder kleiner als die Stromwendespannung pro Stab für die bevorzugte Betriebsdrehzahl gemacht werden kann. Hiebei wird die transformatorische Funkenspannung beschränkt, anderseits guter Leistungsfaktor und damit eine befriedigende Drehzahlcharakteristik erreicht.

   Mit den gewöhnlichen Ankerwicklungen, die bei Frequenzen über 25 Hz viel zu hohe transformatorische Funkenspannungen ergeben, lässt sich die Erfindung allerdings nicht verwirklichen. Es gibt aber besondere Wicklungsarten, die nun in der   erfindungsgemässen   Kombination bei   Einphasenkollektor-   motoren über   25 Hz   angewendet werden sollen. Es sind dies die Wicklungen mit vermehrter Lamellenzahl, das sind solche mit mehr als einer Lamelle pro Windung des geschlossenen Wicklungszuges. Hiezu gehören z. B. die vom Gleichstrommaschinenbau her bekannten und nur vereinzelt für wendepollose Kollektormotoren zur Behebung anderer Schwierigkeiten benutzten Schleifenwicklungen mit Zwischenverbindungen zwischen den Spulenköpfen und den in der Zahl vermehrten Kollektorlamellen.

   Bei diesen Wicklungen   umschliesst   beispielsweise der zwischen zwei benachbarten Kollektorlamellen angeschlossene Teil der Ankerwicklung nur eine halbe   Polfläche.   Zwischen zwei Nachbarlamellen kommt daher nur die halbe transformatorische 

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 Windungsspannung des ganzen Polfeldes zur Auswirkung. In Fig. 1 ist eine derartige Wicklung mit vermehrter Lamellenzahl wiedergegeben. Jede zweite   Kollektorlamelle   ist mittels eines Zwischenverbinders a durch die Ankerblechringe hindurch an die Abzweigstellen   I, ZT, IT   usw. der Spulenköpfe angeschlossen. Die Wicklung hat wegen der unter dem Blechpaket hindurchzuführenden Zwischenverbindungen eine gewisse Verwandtschaft zur Ringwicklung.

   Um bei 50 Hz einen guten Leistungsfaktor zu erreichen, ist noch ein hoher Ankerstrombelag bei möglichst grosser Ankerumfangsgeschwindigkeit notwendig. Es muss also mit der Wicklung eine hohe Stromwendespannung erreicht werden können. Die Wicklung kann also für den Erfindungszweck nur mit ausgeprägten Wendepolen und phasenverschobenen Wendefeldern verwendet werden, ausserdem müssen sämtliche   Bürstenkurzsehlusskreise   möglichst gleiche Induktivität erhalten. Die Anzahl der Zwischenverbindungen a entspricht der halben Kollektorlamellenzahl. In diesem Falle beteiligt sich jede Kollektorlamelle voll an der Stromwendung, die für jeden Stab gesondert vor sich geht, wodurch sich die Stromwendespannung beträchtlich ermässigt. Ausgleichsverbindungen A sorgen für gleichmässige Stromverteilung. 



   Die Anzahl der Zwischenverbindungen kann verringert werden, indem auf beiden Seiten des Ankers Ausgleichsverbindungen nach Fig. 2 angebracht werden. Die Zahl der Zwischenverbindungen a beträgt nunmehr die Zahl der Kollektorlamellen für ein Polpaar. 



   Diese Wicklungen werden nach der weiteren Erfindung wesentlich verbessert, indem die mit allen Nachteilen der Ringwicllung behafteten unter dem Paket durchgeführten Zwischenverbindungen beseitigt werden. Erfindungsgemäss erhalten nämlich die Pole eisenfreie und damit praktisch feldfreie Zonen, durch die die jeweils kommutierenden Zwischenverbindungen geführt werden. Diese müssen also nicht mehr durch die Ankerblechringe durchgeführt werden, sondern können am Ankerumfang, d. i. in der genuteten Zone des Ankers, vorzugsweise in den Wicklungnuten verlaufen. Fig. 3 zeigt das Wicklungschema mit den nunmehr unterteilten Polen, Fig. 4 einen Nutenquerschnitt. Die eisenfreien bzw. feldfreien Zonen in den Hauptpolen haben annähernd gleiche Breite wie die am Ankerumfang gemessenen Wendefelder.

   Die Zwischenverbindungen werden zweckmässig nach Fig. 4 unmittelbar an die Nutöffnung gelegt, darunter liegt die als Stabwicklung ausgebildete zweischichtig Arbeitswicklung. Um die geringstmögliche Leiterzahl zu erreichen, enthält jede Ankernut höchstens drei Leiter : zwei   Wicklungsstäbe   s und t und eine Zwischenverbindung a. Damit die eisenfreien Zonen auch wirklich feldfrei bleiben, werden ferner die Erregerwicklungen der Teilpole voneinander gesondert, die Trennungzonen sind also von keinen Erregerwicklungen umschlungen. 



   Die Spaltung der Pole kann noch weiter getrieben werden. Die Pole zerfallen dann nicht nur in je zwei, sondern in mehr Teilpole. Gegenüber einer gewöhnlichen Schleifenwicklung erhält der Kollektor soviel mal mehr Lamellen, als Unterteilungen des Hauptpoles vorgenommen wurden. Die transformatorische Funkenspannung zwischen benachbarten Lamellen ermässigt sich im gleichen Verhältnis wie der   Kraftfluss   des Teilpoles. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einphasenkollektormotor für Netzfrequenzen über 25 Hertz, gekennzeichnet'-durch die Kombination einer Schleifenwirkung mit vermehrter Lamellenzahl (vorzugzweise einer Wicklung mit Zwischenverbindungen von den Spulenköpfen zum Kollektor) mit ausgeprägten Wendepolen mit phasenverschobenen   Wendefeldern,   zum Zwecke, die transformatorische Spannung zwischen benachbarten Kollektorlamellen gleich oder kleiner zu machen als die Stromwendespannung pro Stab für die bevorzugte Betriebsdrehzahl.

Claims (1)

1. 2. Einphasenkollektormotor, insbesondere für höhere Netzfrequenzen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole, z. B. in den Polmitten, eisenfreie (feldfreie) Zonen enthalten und dass die Zwischenverbindungen (a) in der genuteten Zone des Ankers, vorzugsweise durch Wieklungsnuten verlaufen.

   3. Einphasenkollektormotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eisenfreien Zonen annähernd gleiche Breite wie die am Ankerumfang gemessenen Wendefelder haben.

   4. Einphasenkollektormotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptpole mehrfach durch eisenfreie Zonen unterteilt sind, unter denen kommutierende Zwischenverbindungen verlaufen.

   5. Einphasenkollektormotor nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenverbindungen nahe der Nutöffnung der Wicklungsnuten liegen.

   6. Einphasenkollektormotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ankernut höchstens drei Leiter enthält, nämlich zwei Wicklungsstäbe und eine Zwischenverbindung.

   7. Einphasenkollektormotor nach einem der Ansprüche l bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die eisenfreien Zonen getrennten Teilpole gesonderte Erregerwicklung besitzen.