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Anordnung zur Kompensation der transformatorischen
Funkenspannung bei einem Einphasenkollektormotor
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3. Jene Spannung Ekr, die infolge der Rotation der Windung innerhalb der gewöhnlichen, dem Be- lastungsstrom proportionalen Komponente #w des Wendepolflusses entsteht. Die Spannung Ekr ist daher dem Produkt aus Belastungsstrom und Tourenzahl proportional und bei richtiger Schaltung geeignet, die im Punkte 1. genannte Spannung Er - bei Vernachlässigung der Sättigung - bei jeder Stromstärke und Tourenzahl zu kompensieren.
4. Jene Spannung Ekt, die infolge der Rotation der Windung innerhalb der zweiten Komponente $ des Wendepolflusses induziert wird und-sofeme sie eine bestimmte Phasenlage besitzt und sich nach entsprechenden Gesetzmässigkeiten automatisch ändert - zur Kompensierung der im Punkt 2. genannten Spannung Et dienen kann.
Die im Punkte 3. genannte Spannung Ekr wird gemäss der Erfindung im allgemeinen ähnlich wie in
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die vom Belastungsstrom durchflossene Reihenwicklung erzeugt wird. Hiebei wird ihre Windungszahl derart gewählt, dass Ekr - Er = 0 ist, was in diesem Falle für beliebige Belastungsströme und Tourenzahlen zutrifft. Es sind also die Spannungen Er und Ekr immer gleich gross und einander entgegengesetzt und die
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b) Ekt womöglich Et an Grösse gleich ist, d. h. dass Et bei jeder Tourenzahl kompensiert wird. Es muss hiebei darauf hingewiesen werden, dass zwar
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ist.
Bekanntlich ist bei gegebener Frequenz
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wobei K eine Konstante ist.-
Aus (1), (2) und (3) folgt, dass
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Daraus ergeben sich als Bedingungen der idealen Kompensation sowohl der Reaktanzspannung En, als auch der transformatorischen Spannung Et. dass sowohl eine dem Hauptstrome proportionale Durchflutung ew als auch eine solche Durchflutung 6w zu erzeugen ist, welche zumindestens annähernd der Gleichung {7} entspricht.'
Gemäss (7) soll sich 6w gemäss einer Hyperbel mit n ändern. Es wurde jedoch festgestellt, dass es ge-
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zeugt, von denen der eine nur von # abhängt und die Durchflutung jKs4 > hervorruft, während der andere von #, n abhängt und die Durchflutung iKn b erzeugt.
Hiebei wird der erstere Strom von einer um 90 voreilenden und # proportionalen Spannung C1# erzeugt, die von der zweiten Wicklung des Phasenschiebers abgenommen wird. Der zweite Strom wird von der in der Phase um 90 voreilenden und 4 > . n proportionalen Rotationsspannung C . n gebildet.
Es ist zwar bereits bekannt, bei einer Einzelphasenkollektormaschine eine zweite Wendepolwicklung von der Ankerspannung zu erregen, aber in diesem Falle entsteht nicht eine Durchflutung nach der Gleichung (8), sondern nach
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derlichem Drehmoment arbeitet. Demgegenüber zeigt die Formel (8), dass, wenn bei gegebenem n und irgendeinem cl die Kompensation vollkommen war, dies für alle beliebigen Werte von # und daher auch des Drehmomentes der Fall sein muss.
Bei einer weiteren bekannten derartigen Konstruktion musste beim Übergang vom Motorbetrieb zum Generatorbetrieb das Schaltungsschema geändert werden. Demgegenüber kann das Schaltungsschema gemäss der vorliegenden Erfindung ohne Umschaltung sowohl für Motor- als auch Generatorbetrieb verwendet
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abhängig ist. Die Vermeidung einer Umschaltung beim Übergang vom Motor- zum Generatorbetrieb stellt einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar.
Im Rahmen der Erfindung kann die Anordnung so getroffen sein, dass die zwischen den Hauptbürsten des Fahrmotors entstehende Spannung als die gennnte Spannung entgegengesetzter Richtung verwendet ist.
Erfindungsgemäss kann auch in den Stromkreis der zweiten Hilfspolwicklung einkleiner Transformator geschaltet sein, durch dessen Sekundärwicklung der Fahrmotorstrom bzw. ein demselben proportionaler Strom fliesst.
Schliesslich ist im Rahmen der Erfindung auch jene Lösung möglich, gemäss welcher die Windungszahl der Sekundärspule des Transformators dermassen erhöht wird, dass in der zweiten Hilfspolwicklung ausser der durch sie selbst bewirkten Hilfspolflusskomponente auch noch eine dem Belastungsstrom proportionale Flusskomponente von einer derartigen Grösse und Richtung auftritt, dass die Reihenwicklung des Hilfspols überflüssig wird.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Grundgedankens der Erfindung stellt Fig. 1 dar, in welcher 1 den Rotor des Einphasenkollektormotors, 2 und 3 die Bürsten, 4 die Kompensationswicklung, 5 die Hilfspolreihenwicklung, 6 die Erregerspule bedeuten. Auf dem Hilfspol ist ausser der Spule 5 auch eine zweite, mit 7 bezeichnete Spule angeordnet, welche durch eine, untenstehenden Bedingungen entsprechende Spannung U gespeist wird. Die Spannung U ist aus der Differenz zweier Spannungen gebildet, von welchen
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Die andere entgegengesetzte Spannung ist die zwischen den Arbeitsbürsten des Fahrmotors entstandene
Spannung, welche praktisch gleich C $ n ist. Auf diese Weise ruft also der in der Wicklung 7 des Hilfspols auftretende Strom eine zweite Komponente des Hilfsflusses hervor, welche ungefähr jC, (C-C n) gleich ist, also dem Fluss gegenüber um 900 zurückbleibt, demselben proportional ist und sich mit an- wachsender Geschwindigkeit entsprechend vermindert.
Da die Erfüllung dieser drei Anforderungen, wie allgemein bekannt, die Hauptbedingung für eine entsprechende Kommutation des Einphasenkollektor- motors innerhalb eines breiten Geschwindigkeits-bzw. Umlaufzahlgebietes ist, ist aus dem Obengesagten klar, dass bei einer richtigen Dimensionierung der erwähnten Asynchronmaschine die Geschwindigkeits- grenze, unterhalb deren das konstante Arbeiten desFahrmotors unmöglich wird, praktisch beinahe ohne
Verluste stark herabgesetzt werden kann. Es wird somit die Sicherung der Kommutation von der Sättigung und auch von einer etwaigen Rekuperation praktisch ganz unabhängig.
Um eine Rückwirkung der der Kompensation der Reaktanzspannungen des Hilfspols dienenden Wicklung 5 auf die Wicklung 7 des Hilfspols zu vermeiden, kann in den Stromkreis der letzteren die Primärspule T eines kleinen Transformators eingeschaltet werden, wobei durch die Sekundärspule T der Fahrmotorstrom bzw. ein demselben proportionaler Strom in entsprechender Richtung fliesst.
Es ist aber auch möglich, die Wicklung 5 des Hilfspols ganz zu beseitigen und die Wicklung 7 dazu zu benützen, dass in derselben ausser dem die transformatorische Funkspannung kompensierenden Strom noch eine dem Belastungsstrom proportionale und demzufolge zur Kompensation der Reaktanzspannung geeignete zweite Stromkomponente erzeugt wird, welche die Rolle des Stromes der Wicklung 5 spielt.
Zu diesem Zweck genügt es, die Windungszahl der Sekundärwicklung T, des erwähnten Transfprmators zu erhöhen und auf diese Weise die'in derselben induzierte, dem Belastungsstrom proportionale elektromotorische Kraft in'entsprechendem Grade zu erhöhen.
Selbstverständlich kann die zwischen denBürsten des Fahrmotors abgenommene Spannung, wenn dies zweckmässig erscheint, auch gleich Null gemacht werden, was am einfachsten durch Abschaltung des Fahrmotors vom Stromkreis der zweiten Hilfspolwicklung erfolgen kann. Dies kann z. B. beim Anlassen zweckmässig sein.
Da beim Anlassen der induktive Spannungsabfall der Erregerspule des Fahrmotors von der Netzspannung phasenmässig nur wenig abweicht, kann man im letzten Fall die Primärwicklung 7 der Hilfsmaschi ne an Stelle der Erregerspule unmittelbar an das Netz oder an eine in Phase damit zusammenfallende Spannung schalten.
Ist es beabsichtigt, die erwähnte Zweiphasenmaschine A bei einem Einphasenkollektormotor zu verwenden, welcher beim Anlassen mit einer niedrigeren Periodenzahl gespeist wird, so ist es zweckmässig, die Zweiphasenmaschine mit einer den beiden Periodenzahlen entsprechenden polumschaltbaren Wicklung zu versehen. Handelt es sich demgegenüber darum, dass in der Umschaltperiode für eine längere Zeit beide Penodenzahlen gleichzeitig arbeiten, ist es zweckmässig, sowohl die Primär-als auch die Sekundärwicklung als je zwei polumschaltbare Wicklungen auszubilden, von welchen beide bloss auf die eine oder bloss auf die andere Periodenzahl geschaltet sind, falls die Speisung bloss mit der einen oder bloss mit der andern Periodenzahl erfolgt. Wenn aber zugleich mit beiden Periodenzahlen gespeist wird, sind sie bei verschiedener Polzahl in Reihe geschaltet.
Das Wesen des Arbeitens der obenerwähnten Asynchronmaschine gemäss Fig. 1 ist, dass durch dieselbe die auf die eine Statorwicklung geschaltete Spannung mit Hilfe der zweiten Statorwicklung in eine dazu senkrechte Spannung umgeändert wird, wobei die Aufgabe des Rotorteiles bloss darin besteht, dass seine kurzgeschlossene Wicklung den Inversen Fluss dämpft, also als Phasenverdreher arbeitet. Demzufolge ist es klar, dass es keine wesentliche Änderung für die Arbeit der Maschine bedeutet, falls dieselbe z. B. mit Hilfe eines kleinen Synchronmotor mit Synchrongeschwindigkeit gedreht wird. Hiezu kann man auch die Synchronhilfsmaschinengruppe verwenden, welche in dem österr. Patent Nr. 206535 beschrieben ist.
Es ist weiters klar, dass es für das Arbeiten der erwähnten, mit synchroner Umlaufzahl laufenden Asynchronmaschine keine wesentliche Änderung bedeutet, falls auf ihren Rotor ausser der kurzgeschlosse- nen Wicklung noch eine weitere Erregerspule angeordnet wird, d. h., dass die Maschine gleichzeitig auch als eine der Erregerspule des Fahrmotors angeschaltete Einphasensynchronmaschine arbeitet. Hieraus folgt, dass an Stelle der im Rahmen der Erfindung beschriebenen asynchron- oder synchronlaufenden Maschine auch der Einphasensynchrongenerator der obenerwähnten Synchronmaschinengruppe verwendet werden
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