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Es sind bereits mehrere Mittel angegeben worden, die dazu dienen können, durch Hilfswicklungen bei Wechselstrom-Kollektor-Maschinen ein Querfeld von solcher Phase zu erzeugen, lass in den jeweilig durch die Bürsten kurzgeschlossenen Ankerspulen, sowohl die Wendespannung, wie die dazu um Periode verschobene transformatorische Spannung aufgehoben werden.
Eines dieser Mittel besteht in der Schaltung der Hilfswicklungen im Nebenschlusse zu der Maschine.
Bei der üblichen Ausführung der Wechselstrom-Kollektor-Maschinen, mit in Reihe zum Anker geschalteter Erregerwicklung, erzeugt indessen die im Nebenschlusse zur Maschine geschaltet Hilfswicklung, nur bei einer bestimmten Belastung und Klemmenspannung ein Hilfsfeld von richtiger Phase, wie sich an Hand der Diagramme Fig. 1 und 2 ergibt.
In Fig. 1 ist durch k die Klemmenspannung, durch e die Spannung der Hauptfeld-Erregerwicklung, durch a die Ankerspannung dargestellt. Bedeutet dann ferner w die Wendespannung in einer kurzgeschlossenen Spule, die mit der Ankerspannung a gleiche Phase hat, u die dazu senkrechte transformatorische Spannung, r die Resultierende beider, so können die Verhältnisse so gewählt werden, dass durch das Hilfsfeld h, dessen Phase immer senkrecht zur Klemmenspannung k ist, die Resultierende r genau aufgehoben wird.
Soll nun aber beispielsweise bei gleichem Drehmomente die Geschwindigkeit des Motors verdoppelt werden, wird also durch Vergrösserung der Klemmenspannung die Ankerspannung verdoppelt, so ändern sich die Verhältnisse nach dem Diagramme (Fig. 2), so dass die Phase des Hilfsfeldes nicht mehr mit der Resultierenden r zusammenfällt. Denn die Wendespannung w ist jetzt verdoppelt, die transformatorische Spannung u behält den früheren Wert, infolge der veränderten Neigungen von k und r, weichen r und h nach entgegengesetzten Seiten auseinander.
Ersichtlich kann auch durch Veränderung der Amplitude von h, ein Zusammenfallen von r und h nicht erzielt werden.
Das bezieht sich auch auf Schaltungen bekannter Art, beispielsweise auf die nach E. T. Z. 1906,
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zwischen h (Fig. 2) und u verändern.
Nachfolgend ist nun eine neue Schaltung beschrieben, die innerhalb der erforderlichen
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erlaubt, dass dieses seiner Bestimmung vollkommen genügt.
Die neue Schaltung besteht in der Anwendung einer Hilfstransformators zum Erregen der Hilfswicklung, der seinerseits im wesentlichen von der Ankerspannung erregt wird. In dem Schaltungsschema (Fig. 3) bedeutet a den Anker eines Motors, e dessen Erregerwicklung, c die übliche Kompensationswicklung, t einen Anlasstransformator, A die Hilfswicklung zum Stromwenden, t, einen Hilfstransformator. Die Hilfswicklung h ist einerseits an eine Motorklemme angeschlossen, und kann andererseits durch einen Gleitkontakt mit einem beliebigen Punkte des Hilfstransformators verbunden werden.
Das eine Ende von t1 ist an eine Ankerklemme angeschlossen, ein Punkt zwischen seinen Enden, etwa der Mittelpunkt m, an die gegenüberliegende Maschinenklemme.
Ist der Gleitkontakt der Hilfswicklung h an den Punkt Mt des Hilfstransformators t1 gelegt, so entspricht die Schaltung vollständig dem Diagramme (Fig. 1), d. h. die Hilfswicklung wird von der vollen Klellllllspannung erregt. Durch den Gleitkontakt an dem Hilfstransformator
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lässt sich nun aber ersichtlich die Phase von k so ändern, dass sie bei einer anderen Belastung und Klemmenspannung ebenfalls mit der Resultierenden r der Spannungen in der kurzgeschlossenen Spule übereinstimmt.
Das ergibt sich aus dmJMagramme (Fig. 4), das dem Diagramme (Fig. 2) entspricht, nur dass die Spannung an der HuwMung A nicht mehr die Klemmenspannung k ist, sondern die nach Phase und Grosse veränderte Spannung 9, die wie erforderlich, senkrecht zu r, bezw. zu A steht. In dem angenommenen Falle, wo die Geschwindigkeit des Motors über die normale vergrössert wurde, ist die einstellbare Spannung an der Hilfswicklung kleiner als die Klemmenspannung, im umgekehrten Falle grösser, wie durch die punktierte Linie 91 in dem Diagramme (Fig. 4) angedeutet ist.
In dem angenommenen Falle, wo also der Motor bei gleichbleibendem Drehmomente mit veränderlicher Geschwindigkeit arbeiten soll, wird durch die beschriebene Einrichtung die resultierende Spannung in den kurzgeschlossenen Spulen für jede Geschwindigkeit aufgehoben. Denn aus dem Diagramme (Fig. 4) ergibt sich, dass nicht nur die richtige Phase, des Quernusses erzielt, sondern auch dessen Grösse nach Massgabe der Geschwindigkeit sinkt, bei kleiner Geschwindigkeit steigt sie, und zwar lässt sich leicht erweisen, dass sich die genau richtige Amplitude des Querflusses dabei von selbst auf dem beschriebenen Wege ergibt.
Eine solche genaue Regelung des Querflusses erhält man allerdings nicht, wenn der Motor bei konstanter Geschwindigkeit und veränderlichem Drehmomente arbeitet. Diese Ungenauigkeit ist hier indessen von geringer Bedeutung, da durch die Eisensättigung die resultierende E M K der kurzgeschlossenen Ankerwindungen bei veränderlichem Moment (d. h. bei veränderlichem Strome) aber konstanter Geschwindigkeit wenig geändert wird.
Dem Einflusse des Drehmomentes könnte man aber leicht Rechnung tragen, wenn man (etwa selbsttätig durch ein Relais) die Amplitude des Querfeldes ändern würde, beispielsweise so, dass bei zunehmendem Strome Drosselspulen allmählich ausgeschaltet oder kurzgeschlossen werden, die der Hilfswicklung h in Fig. 3 vorgeschaltet sind, oder indem die Erregung der Hilfspole verändert wird (Abschalten von Polen, Reihen und Parallelschaltung der Pole). Auch könnte man nach Fig. 5 einen zweiten Hilfstransformator t2 anwenden, durch den die Spannung an der Hilfswicklung h in Abhängigkeit vom Motorstrome allmählich oder sprungweise geändert wird.
Wenn, wie ja häufig der Fall, einer bestimmten Geschwindigkeit auch ein bestimmtes Drehmoment entspricht, so kann der Transformator t2 entbehrt werden, und der Kontakt an t, (Fig. 3) kann gleichzeitig mit dem Kontakte an t derart verstellt \verden, dass für alle Belastungszustände fast vollständige Vernichtung der resultierenden Spannung in den kurzgeschlossenen Spulen erreicht wird.
Statt die Hilfswicklung h an den Gleitkontakt des Anlasstransformators t anzuschliessen. wie in Fig. 3 angenommen war, kann sie an der betreffenden Stelle auch unmittelbar an das Netz gelegt werden, wie Fig. 6 darstellt, oder auch an einen anderen Punkt des Anlasstransformators, wie punktiert angedeutet ist.
In Fig. 3 ist ferner der Hilfstransformator t1 an die Ankerklemmen gelegt. Die Spannung des Hilfstransformators könnte aber ausserdem noch die Spannung der Kompensationswicklung und einen Teil der Erregerwicklung einschliessen, was in gewissen Fällen von Vorteil sein kann.
Im allgemeinen wird man indessen die Schaltung nach Fig. 3 vorziehen, weil sie die günstigste
Phase der Spannung ergibt, nämlich die mit dem Strome zusammenfallende. Durch über- kompensation des Ankers lässt sich auch eine Nacheilung der Ankerspannung gegenüber dem Strome erreichen.
Endlich ! ässt sich für die Hilfswicklung h auch eine höhere Spannung dadurch gewinnen, dal. l man auch um den Eisenkörper des Haupttransformators t noch eine Anzahl zusätzlicher
Windungen z legt, in dem durch Fig. 7 angedeuteten Sinne.
Selbstverständlich kann man in Wirklichkeit die Verstellung der Gleitkontakts an den Transformatoren durch eine gemeinschaftliche Schaltwalze, oder durch mehrere gekuppelte
Schaltwalzenausführen.