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Einrichtung an elektrischen Maschinen zur Kommutierung von Gleichstrom in einer Mehrphasen- wicklung.
Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Einrichtung an elektrischen Maschinen zur Kommutierung von Gleichstrom in einer Mehrphasenwicklung, bei der die verschiedenen Speisepunkte nacheinander unter Umgehung mechanischer Kommutatoren über Ventile oder Lichtbogen mit der Gleichstromzu-oder Ableitung verbunden werden und bei der dem in den Ventilanoden fliessenden Arbeitsstrom ein Wechselstrom überlagert ist, dessen Frequenz grösser ist als die Frequenz der Grundharmonischen des gleichzeitig in der Mehrphasenwicklung erzeugten Mehrphasenstromes. Diese Einrichtung hat den Zweck, den Summenstrom aus Gleichstrom und Hilfswechselstrom periodisch auf den Wert Null zu bringen, um die Quecksilberdampfventile steuerfähig zu machen.
Die Mehrphasenwicklung, der der Gleichstrom und der Hilfswechselstrom zugeführt wird, besteht aus einer einzigen Wicklung.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Einrichtung zur Kommutierung von Gleichstrom in Mehrphasenwicklungen der oben angegebenen Art, bei der die Mehrphasenwicklung in mindestens zwei Teilwicklungen aufgelöst ist, die unter sich gleich und magnetisch verkettet sind.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch in den Fig. 1-4 dargestellt, u. zw. zeigen die Fig. 1 und 2 die Verwendung des Gleichstromes zur Drehmomentbildung, während in Fig. 3 und 4 der eingeführte Wechselstrom hiefür benutzt wird.
In allen Figuren bedeuten Wi, die Teilwicklungen eines Motors, F dessen Feldwicklung. D sind Dämpferwicklungen in Form von Käfigwicklungen, welche die resultierende Reaktanz des kommutierenden Wicklungssektors auf einen Bruchteil vermindern und damit auch die für den Hilfswechselstrom notwendige Scheinleistung. T ist ein Transformator, der mit einer Wechselspannung entsprechender Frequenz gespeist wird, K ist der Kontaktapparat mit so viel Segmenten, als Gitter bzw. Anoden im Ventil vorhanden sind, dessen einzelne Segmente über Widerstände E1 mit den Gittern der Anoden des Ventils V verbunden sind. Die Segmente des Kontaktapparates sind ausserdem über Widerstände R2 mit dem Minuspol der Stenerbatterie B verbunden.
Leitet man den Plus-und Minusklemmen einen Gleichstrom zu, legt den Transformator T an eine Wechselspamumg passender Frequenz und setzt gleichzeitig den Kontaktgeber IsT mit einer solchen Geschwindigkeit in Rotation, dass je während einer halben Periode des Wechselstromes die Bürste um eine Segmentteilung vorschreitet, so erzeugt der in jeder Sechsphasenwicklung fliessende Gleichstrom ein Drehfeld, dessen Frequenz gleich der sekundlichen Drehzahl des Kontaktapparates ist. Die Steuerung der Gitter kann auch über einen Hilfsgleichrichter erfolgen, dessen Kathode mit der Kathode des Ventils V und dessen Anoden mit den Gittern des Ventils F verbundes sind.
Damit die einzelnen Anoden nacheinander den Gleichstrom durchlassen, müssen auch die Gitter nacheinander einen positiven *) Erstes Zusatzpatent Nr. 118534, zweites Zusatzpatent Nr. 118967, drittes Zusatzpatent Nr. 119426, viertes Zusatzpatent Nr. 120331, fünftes Zusatzpatent Nr. 121207, sechstes Zusatzpatent Nr. 123327, siebentes Zusatzpatent Nr. 125590.
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Impuls erhalten, in dessen Folge unmittelbar auch der Strom der dem Gitter zugeordneten Anode einsetzt. Zwischen je zwei Arbeitsintervallen einer Anode muss die Spannung GitterKathode negativ gehalten werden, so dass die Anode nach erfolgter Kommutierung trotz zunehmender positiver Anodenspannung nicht mehr einsetzen kann.
Die Steuervorrichtung für die Gitter muss somit den den aufeinanderfolgenden Anoden zugeordneten Gittern in der gleichen Reihenfolge einen positiven Spannungsimpuls erteilen. Die Teilwicklungen TV1, W"2 sind so geschaltet, dass sich im Drehfeldsystem die Wechselkomponenten, in der Wechselstromquelle aber die Gleichstromkomponenten gegenseitig entgegenwirken und je nach dem Grad der gegenseitigen Kopplung sich gegenseitig aufheben. Hiebei können die verschiedenen Mehrphasenwicklungen desselben Drehfeldsystems elektrisch gegeneinander phasenverschoben sein wie in Fig. 1 oder gleichphasig sein, wie in Fig. 2.
Zerlegt man den von den beiden Systemen aufgenommenen pulsierenden Strom in seine Gleichstrom-und Wechselstromkomponente, so ist die Gleichstromkomponente zur Bildung des Drehfeldes erforderlich, während die Wechselstromkomponente nur zur Steuerung der Anoden, olso aus rein elektrischen Gründen, erforderlich ist. Das von dieser Wechselstromkomponente erzeugte Wechselfeld hat nun ausser erhöhten Eisenverlusten auch die Bildung einer induktiven Gegenspannung zur Folge, welche eine gewisse Scheinleistung für die Durchleitung des Hilfswechselstromes durch die Mehrphasenwicklung erfordert.
Um das von der Wechselkomponente erzeugte Wechselfeld möglichst zurückzuhalten, dient die zweite Mehrphasenwicklung, die mit der ersten Mehrphasenwicklung möglichst eng gekoppelt ist und welche eine der Wechsel-MMK der ersten Mehrphasenwicklung entgegengerichtete und ihr gleiche Wechsel-MMK erzeugt. Da aber der pulsierende Gleichstrom auch durch die Wechselstrom quelle fliesst, wird wiederum die Wechselkomponente die bekannte normale Rückwirkung auf diese Wechselstromquelle ausüben, während aber hier die Gleichstromkomponente sehr unerwünscht ist. Denn diese Gleichstromkomponente erzeugt eine konstante Grundmagnetisierung des Eisens der Wechselstromquelle. Ist diese letztere ein Generator, so treten darin unter anderm vor allem erhöhte Kompensationsströme und damit erhöhte Verluste im Feldsystem auf.
Im Falle eines Transformators als Wechselstromquelle hat die Gleichstromkomponente infolge der durch sie bewirkten unsymmetrischen Magnetisierung des aktiven Eisens erhöhte Eisen-und Kupferverluste zur Folge. In beiden Fällen ergibt die Gleichstromkomponente höchst unerwünschte Nebenwirkungen, die eine magnetische Kompensation derselben erfordern.
Dies wird durch die Verwendung von Doppel-bzw. Mehrfachwicklungen sowohl in der Wechselstromquelle als auch im Drehfeldsystem erreicht.
Die Unterteilung der Mehrphasenwicklung in Teilwicklungen kann sowohl bei Motoren als auch bei Umformersystemen von Gleichstrom auf Mehrphasenstrom angewendet werden.
Anstatt in der beschriebenen Weise den Gleichstrom zur Drehmomentbildung zu benutzen, kann auch der eingeführte Wechselstrom hiefür ausgenutzt werden. In diesem Fall muss auch die Feldwicklung mit Wechselstrom gespeist werden. Dies kann entweder wie in Fig. 3 an einem Seriemotor direkt erfolgen oder Lransformatorisch gemäss Fig. 4, die einen Repulsionmotor mit gespeistem Stator und kurzgeschlossenem Rotor dargestellt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung an elektrischen Maschinen zur Kommutierung von Gleichstrom in einer Mehrphasenwicklung nach Patent Nr. 115165, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrphasenwicklung in mindestens zwei Teilwicklungen aufgelöst ist, die unter sich gleich und magnetisch verkettet sind.