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Einrichtung zur Regelung von Wechselstrommotoren.
Gegenstand der Erfindung sind Regelungseinrichtungen für Kollektormotoren der
Klasse der Repulsionsmotoren, deren Anker einen sekundären, vom Verteilungsnetze ge- trennten, in sich geschlossenen Stromkreis bildet. Statt, wie es gewöhnlich bei Repulsion- motoren geschieht, das Feld mit Hilfe einer einzigen Magnetisierungswicklung bezw. eines einzigen Feldmagneten zu erzeugen, dessen magnetische Achse unter einem bestimmten
Winkel (450) gegen die Bürstenachse geneigt ist, werden beim Erfindungsgegenstand hiezu zwei Felder benützt, welche ein resultierendes Feld der gewünschten Richtung ergeben.
Durch Veränderung des einen der beiden Felder wird die räumliche Lage des resultierenden
Feldes rücksichtlich der Bürstenachse verschoben.
Dies kann geschehen, indem man die
Windungszahl der betreffenden Wicklung ändert, oder die Windungen teilweise oder ganz umschaltet, oder in Reihe oder im Nebenschluss zur Wicklung Selbstinduktion oder Kapazität oder Widerstände schaltet, oder auch die an die Wicklung angelegte Spannung ändert.
Die beiden Ständerwicklungen, deren magnetische Achsen einen beliebigen Winkel, am besten-,/2 einschliessen, sind voneinander räumlich getrennt und wenn sie auch wegen
Anschluss an die gemeinsame Stromquelle miteinander verbunden werden, so werden sie dennoch derart angeordnet, dass die Stärke und Phase des Stromes in einer von ihnen unabhängig von der anderen geregelt werden kann.
Insbesondere wird die Erregerwicklung des Kraftfeldes umschaltbar und veränderlich eingerichtet, damit man die Richtung und
Stärke dieses Feldes unabhängig von den Veränderungen des Ankerstromes regeln kann.
Damit sich jedoch die gute Übereinstimmung der Phasen der Ankerströme und der Erregrrströme des eigentlichen Kraftfeldes, nämlich des quer zu der Bürstenachse liegenden
Feldes, unter dem Einfluss der Ankerrückwirkung nicht gestört werde, wird auf die Phase des Magnetisierungsstromes in entsprechender Weise eingewirkt.
Der Ankerstrom hat beim Anlassen des Motors gleiche Phase mit dem Erregerstrom, welcher ihn induziert. Mit zunehmender Tourenzahl stellt sich jedoch unter dem Einflusse der Ankerrückwirkung ein Phasenunterschied zwischen beiden Strömen ein. Soll daher die
Phasengleichheit des Ankerstromes und des Querfeldes bei jeder Tourenzahl aufrecht er- halten werden, so müssen die Phasen der beiden Erregerfelder ebenfalls beim Anlassen des Motors gleich und mit zunehmender Tourenzahl immer mehr verschieden gemacht werden. Diese Phasenverschiedenheit hat jedoch nicht den Zweck, ein Drehfeld herzustellen, daher ist es nicht notwendig, dass die zwei Felder gleiche Stärke haben, noch dass sie zueinander rechtwinklig liegen.
Will man die zwei Wicklungen unabhängig voneinander mit bestimmten Spannungen speisen, so muss zwischen den zwei Spannungen jedesmal die der Geschwindigkeit angemessene Phasenverschiedenheit eingestellt werden. Dann ist es möglich, den Motor mit ähnlicher Wirkung arbeiten zu lassen, wie die im Nebenschluss oder von aussen erregten
Gleichstrommotoren.
In Fig. 1 ist die Anordnung eines regelbaren Motors durch das Wicklungs-und
Schaltungsschema dargestellt. R ist der Anker mit Kollektor C und Bürsten B, B. Der Ständer S, welcher die für Induktionsmotoren gebräuchliche geschlossene Form hat, ist mit zwei Wicklungsgruppen versehen, deren Achsen rechtwinklig zueinander liegen. Die mit 1 bezeichnete Wicklung mit den Enden p und p und der magnetischen Achse P-P
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stell t dM Primärwicklung eines Transformators vor, dessen sekundäre die Ankerwicklung bildet. Die Bürstenachse, welche die magnetische Achse des Ankerfeldes bestimmt, fällt
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sind, dient zur Erregung eines Querfeldes mit'der magnetischen Achse M-M. Letzteres Feld ist das eigentliche Kraftfeld, weil seine Kraftlinien die Ankerströme senkrecht schneiden.
Der Anker ist zwischen den Borsten kurzgeschlossen. Die zwei Wicklungen sind hier zwar in Reihe geschaltet, jedoch so angeordnet, dass durch den Umschalter L die Stromrichtung in m-m gewechselt worden und durch den veränderlichen SelbstinduktionsWiderstand JV, der im Nebenschluss zu m-m liegt, der Erregerstrom des Kraftfeldes in der Wicklung 2 von dem Strom in der Wicklung 1 verschieden gemacht werden- kann.
Für die Darstellung wurde die zweipolige Anordnung und die Ringwicklung gewählt, die Anwendung auf mehr Pole und andere Wicklungsarten ergibt sich von selbst.
. Wie man durch verkettet Schaltung jede der zwei Ständerwicklungen an eine besondere Leitung mit gleicher oder verschiedener Spannung und Phase anschliessen kann, zeigt in einem Beispiele die Fig. 2. Der Anker ist auch hier zwischen den Bürsten kurzgeschlossen.
(Die Ständerwicklungen sind hier der besseren Übersicht wegen als einseitig angeordnete Spulen, jedoch mit gleicher Bezeichnung wie in Fig. 1 dargestellt. ) Die im Punkte o ver- l {etteten Wicklungen 1 und 2 sind mit den äusseren Enden p und m an die Polklemmen a und beines zweiphasigen, bei c verketteten Transformators angeschlossen. Die Verbindung zwischen den Verkettungspunkten c und o wird durch den Widerstandsschalter K hergestellt. Mit zunehmender Tourenzahl werden die Widerstände stufenweise ausgeschaltet.
Auf diese Art sind die Wicklungen 1 und 2 beim Anlassen des Motors in Reihe geschaltet, d. h. das Kraftfeld A I wird durch den Hauptstrom erregt. Je mehr die Tonren zunehmen, desto mehr verschiebt sich die Phase der Erregerspannung von der Phase der den Ankerstrom induzierenden Spannung, so dass schliesslich das Kraftfeld durch eine unabhängige Spannung mit stark verschobener Phase erregt wird. Anstatt durch Zweiphasenströme kann man die erwünschte Phasenverschiedenheit auch durch Kunstphase herstellen.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel, wonach der regelbare Phasenunterschied durch Benützung von Querbürsten am Kollektor hergestellt wird. Es sind zwei Bürstensätze rechtwinklig zueinander angebracht. Das eine Bürstenpaar B und B ist über veränderliche Widerstände W und das andere und BI über die Erregerwicklung 2 geschlossen. Zwischen letzteren Bürsten entsteht infolge der Drehung des Ankers eine mit der Tourenzahl wechselnde Spannung, deren Phase gegen die Phase der in B-B entstehenden elektromotorischen Kraft verschoben ist.
Bei Beginn des Anlaufs werden die Bürsten soweit verdreht, dass die Bürsten Bu und in der Achse P liegen und zwischen ihnen durch das Feld P eine elektromotorische Kraft induziert wird. welche das Kraftfeld erregen kann. während die Bürsten Rund und-ss, zwischen denen der grösste Widerstand eingestellt wurde, sich in der Querlage M-M befinden. Mit wachsender Tourenzahl dreht man die Bürsten allmählich in die gezeichnete Lage zurück und vermindert allmählich den Widerstand W : Bei Vollgeschwindigkeit liegen die kurzgeschlossenen Bürsten B und B in der Achse P und die Bürsten BI und in der Achse Jtf, wie die Figur zeigt.