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Fig. 14 ist ein anderer Vier-Bürston-Einphasenmotor, der mit der Einrichtung nach der Erfindung ausgestattet ist.
Fig. 17 ist ein Drei-Bürsten-Einphasenmotor, der mit der Einrichtung nach der Erfindung ausgestattet ist.
Fig. 18, 19, 20 und 21 sind vereinfachte Schaltungen, nach der Erfindung in Anwendung auf kompensierte Einphasenmaschinen.
Fig. 22 und 23 sind Verteilungen des Eisens des Kommutierungsmagnetsystems nach Fig. 6, mit einer auf den Jochen der Kommutierungspole oder dem Hilfsanker verteilten Erregerwicklung.
Fig. 24 ist die ausführliche Schaltung nach Fig. 22.
Fig. 26 eine solche nach Fig. 23.
Fig. 25 und 27 sind Hilfsankerwicklungen nebst Erregerwicklungen der Kommutierungspole.
Fig. 28 und 29 sind Schaltungen mit einer Verteilung des Eisens nach Fig. 7, in Anwendung auf einen dreiphasigen Periodenumformer.
Fig. 30 ist die Schaltung eines synchron rotierenden Einphasenumformers, auf den die Einrichtung nach der Erfindung angewendet ist.
Der Umformer nach den Fig. 4 und 5 besteht aus dem Hauptanker A, der mit einer geschlossenen Gleichstromwicklung irgendwelcher bekannten Ausführungsform versehen sein kann,
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abgenommen werden kann, sobald Synchronismus zwischen der Umlaufsgeschwindigkeit der Bürsten und der des Drehfeldes hergestellt ist. Für diesen Fall würden daher auch zwei Bürsten genügen, aber die Einrichtung nach der Erfindung ist zunächst nur auf solche Maschinen anwendbar, in denen wenigstens drei Bürsten vorgesehen sind.
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Kommutatorpotentia1kurve. Ihr gegenüber stehen die drei Bürsten B & B2, 33 in gleichen Abständen von je 1200 und über den Bürstenspitzen die Kommutierungspole B,, p, po, pa' und p3', p3''.
In Fig. 4 sind die Kommuticrungspole durch schraffierte Rechtecke angedeutet, die mit den betreffenden Bezugszeichen versehen sind. Indem die Vcrbindungsdrähte zwischen der Hauptankerwicklung A und den Kommutator C an diesen Kommutierungspolen vorbeilaufen, werden in denselben elektromotorischen Kräften induziert, deren Verlauf von der jeweiligen Erregung der Kommutierungspole bestimmt wird und die sich zu den elektromotorischen Kräften der zu- gehörigen Stellen des Ankers addieren.
Dadurch wird also an der betreffenden Stelle die Form der Kommutatorpotentialkurve verändert und wenn die Aufgabe gestellt ist, zu verhindern, dass zwischen den beiden Spit @ jeder Bürste ein Kurzschlussstrom entsteht, der Feuer verursachen würde, so muss diese Deformation der Kommutatorpotentialkurve so geleitet werden, dass sie sich in Fig. 1 als eine örtliche Abflachung der Kommutatorpontentialkm've darstellt, die sich nach beiden Seiten etwas über die Bürstenspitzen hinaus erstreckt.
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Zeitpunkten darstellen und alle ihre Scheitelpunkte durch eine einhüllende Kurve verbunden, so erhält man die in Fig. 2 durch strichpunktierte Linien angedeuteten zwei Kurven.
Die theoretische Erörterung des Vorganges ergibt, dass diese #einhüllenden" Kurven für eine sinusförmige Kommutatorpotentialkurve wieder Sinuskurven sind, die aber um 90 gegen die Kom- mutatorpotentialkurve verschoben sind.
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angegeben ist.
Um eine möglichst vollkommene Ausnutzung der die Kommutierungspole erregenden Ströme zu erhalten, ist es nötig, dass der in ihnen erzeugte magnetische Kraftnuss möglichst voll- kommen durch Eisen geschlossen werde und zu diesem Zwecke erhält jedes zusammengehörige Polsystem ein zugehöriges Joch, und die den Verbindungsleitungen zwischen dem und dem Kommutator zugekehrten wirksamen Polflächen werden durch einen besonderen Hilfs- ankereisenkern geschlossen, der etwa zwischen dem Hauptanker und dem Kommutator auf die Ankerwelle aufgekeilt sein kann und mit dem Anker umläuft. Für dieses Kommutierungsmagnetsystem ergibt sich also das Schema, das in Fig. 6 dargestellt ist.
Die Pole pi sind aussen durch das Joch J'geschlossen und die Pole p'' durch das Joch J", und im Innern sind alle Polfelder durch das Hilfsankereisen Ah geschlossen,
In Fig. 7 ist eine Anordnung des Kommutierungseisens dargestellt, welche dieselben Betriebsbedingungen ergibt, aber wesentlich einfacher zu bauen ist. Es ist nämlich hier jeder einzelne Pol durch ein besonderes Joch,/ und so fort geschlossen. Dadurch ergibt sich allerdings für jeden wirksamen Pol auch noch ein Nebenpol, welcher natürlich auf die ihm gegenüberstehenden Verbindungsdrähte wirken wird, wie der Hauptpol.
Da aber die'zugehörigen Kommutatorsegmente nicht durch die Bürsten kurzgeschlossen sind, so hat die dadurch erzeugte
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In den Fig. 8 und 9 ist A die Wicklung des Hauptankers, C der Kommutator und B die Bürste. p'und p'' sind die Kommutierungspole. Die beiden Figuren zeigen verschiedene Aus- führungsformen der Hilfsankerwicklung und zwar ist Fig. 8 das Schema einer Trommelwicklung
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unmittelbar an die gegenüberliegenden beiden Bürsten Bl und B3 angeschlossen, so erhält man eine Erregung, die nach einer"Einhüllenden"verläuft, die räumlich gegen die Potentialkurve um 900 verschoben ist.
Da es aber zur vollständigen Unterdrückung des Feuers an den Bürsten- spitzen notwendig ist, dass die örtliche Abflachung der Kommutatorpotentialkurve sich nach beiden Seiten etwas weiter erstrecke als die Bürstenspitzen selbst, so müssen die Achsen der beiden Pole p2' und p2'' auch nach beiden Seiten aus der Bürstenachse herausgerückt sein, und um diesen Betrag, der ¯# betragen möge, wird auch für die beiden Pole die zugehörige Ein- hüllende vor-und nacheilen. Diese Vor-und Nacheilung der beiden Einhüllenden ist in Fig. 3 angegeben und man sieht hier, dass der dadurch entstehende Fehler nicht sehr gross ist.
Soll der in Fig. 3 gekennzeichnete Fehler vermieden werden und will man die theoretisch
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den Transformator einpunktiert und mit den Bezugszeichen p1' und p1'' versehen sind. Die Anschlusspunkte der Wicklungen der übrigen Kommutierungspole sind auch eingezeichnet, . ober nicht besonders hervorgehoben, weil sonst die Darstellung nicht übersichtlich genug ausfallenwirde.
Durch dieses Mittel der Zwischenschaltung des Transformtors T zwischen die Bürsten
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Die so erhaltene Erregungskurve für die Kommutierungspole ist, wie oben erwähnt, in Fig. 2 punktiert gezeichnet und die nach diesen Kurven erregten Kommutierungspole würden also eine vollständige Unterdrückung der Ursache des Bürstenfeuers erzeugen, wenn die Kom- mutatorpotentialkurve nur aus der gezeichneten sinusförmigen Grundwelle bestände. Es wird durch diese Schaltung aber auch ein Teil der vorkommenden Oberwellen berücksichtigt.
Die Fig. 11 bis 17 stellen die Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung auf eine Auswahl von bekannten Wechselstrommotortypen beispielsweise dar.
Fig. 11 ist die bekannte Schaltung eines Vier-Bürsten-Einphasenmotors, Fig. 14 diejenige eines anderen Vier-Büscen-Einphasenmotors und Fig. 17 diejenige eines Drei-Bürsten-Motors.
Nach dem Gesagten werden diese Schaltungen ohne besondere Erklärung verständlich sein.
Die Bezugszeichen für homologe Teile sind dieselben, wie in den beschriebenen Schaltungen. Die Leitungen. die von den Bürsten abgezweigt sind, sind am Transformator nach demselben Schema, angeschlossen, nach welchem die Verbindung zwischen dem Anker und den Bürsten hergestellt ist, so dass in der Transformatorwicklung ein Abbild der Kommutatorpotentialkurve erzeugt wird. Wo vier Bürsten anstatt drei angewendet werden, sind entsprechend auch vier
Kommutierungspolaare p', p'' vorgesehen und nach der angegebenen Regel an die Trans-
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Um in diesem Falle eine möglichst gute Ausnutzung des Transformators zu erreichen, sind einige solche Punkte der Wicklung miteinander kurz verbunden, welche gleiches Potential haben.
Die in den Fig. 11, 14 und 17 angegebenen Schaltungen lassen sich auch noch vereinfachen.
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pole entsprechend über den Bürsten angeordnet sein. Somit werden in den beiden Hilfsankern oder Jochen rotierende oder pulsierende magnetomotorische Kraftkurven induziert, welche gegeneinander um 1800 räumlich verschoben sind.
Fig. 28 und 29 stellen die Schaltung eines mit der Einrichtung nach der Erfindung ausgestatteten Periodenumformers dar, dessen Umlaufsgeschwindigkeit beliebig ist.
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geteilt. Die Hilfsankerwicklung ist als eine nicht in sich geschlossene Spiralwicklung oder umlaufende Wicklung angenommen, deren Spulen abwechselnd, der Reihe nach auf zwei Teilanker Ah1', Ah1'' und Ah2', Ah2'' aufgebracht sind. Die Zahl der Teilanker kann auch grösser sein. Dann würde man auch die Spulen der Hilfsankerwicklung entsprechend verteilen müssen.
Die Erregerwicklungen EH und E sind als fortlaufende Spiralwicklungen ausgeführt, deren Spulen entsprechend denjenigen der Hilfsankerwicklung auf je zwei oder mehrere Teil- allier verteilt sind. Die Anschlusspunkte dieser Wicklungen sind gegen die Abzweigpunkte von der Hauptankerwicklung ausgeführt, wie in Fig. 23 und 26 gezeigt ist, das heisst, sie sind gccn die letzteren einmal im voreilenden und einmal im nacheilenden Sinne um 90 verdreht.
Durch die Unterteilung der Hilfsankerwicklung und Verteilung der einzelnen Spulen wird erreicht, dass zu gleicher Zeit nur eine Spule der Hilfsankerwicklung, sowie eine der Erregerwicklung sich unter einem Kommutierungspole befindet und dadurch möglichst vollkommene Pulsationen des Kraftflusses im Bereiche der Pole auftreten.
Sind nämlich mehrere benachbarte Spulen der Erregerwicklung, sowie der Hitfsanker- wicklung magnetisch miteinander verkettet, so werden die Pulsationen des sie durchsetzenden Kraftflusses in der Nähe des Synchronismus, das heisst bei kleinen Schlüpfungen kaum merklich sein, da sie dann durch gegenseitige Induktion dieser Spulen stark gedämpft werden. Die Kommutierungspole sind nach Fig. 9 ausgeführt, doch ist zwischen je einem Kom-
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geteilt sein.
Bei dieser Anordnung ist die abflachende Wirkung der Kommutierungspole von der Tourenzahl der Maschine vollständig unabhängig. Deswegen ist sie für Periodenumformer und verschiedene Arten von Wechselstrom-Gleichstrom-Umformern verwendbar.
Die Zahl der Polansätze über einem Teilanker muss im allgemeinen gleich der Zahl d der
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einzelnen Spulen bestehen, derl nschluHpunkte an die Hauptankerwicklung so gelegt sind, dass die Verbindungslinie zwischen denselben senkrecht auf einem durch die betreffende Spule gelegten Ankerdurchmesser steht. Nur ist dafür zu sorgen, dass immer eine von diesen Spulen sich unter einem Kommutierungspole befinde. Hier mussalso die Zahl der Pole gross sein. Ebenso ist es vorteilhaft. die Zahl der Bürsten zu Veigrossern.
In den Fig. 24 und 26 sind drei Polansätze über jedem Teilanker angenommen und somit
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besteht alsdann aus Spulen, die nicht in sich geschlossen und über den einen Teilanker rechtsund über den anderen linksläufig gewickelt sind, wie dies in Fig. 27 angegeben ist.
Um einen schädlichen Einfluss der dynamischen Induktion auf den Kommutierungsvorgang be) Anordnungen nach Fig. 24 und 26 zu vermeiden, ist es notwendig, dass die Kommutierungspote eine genügende Anzahl von Spulen in passender Entferung voneinander überdecken.
Bei mehrpoligen Maschinen ist es zweckmässig, bei allen Anordnungen, nach der Erfindung. die Kommutterungspole am Hilfsankerumfange möglichst gleichmässig zu verteilen.
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Bei allen beschriebenen Anordnungen kann der Einfluss des Bürstenstromcs, durch Anbringen von Kurzschlusswicklungen oder vom Bürstenstrome durchflossener Windungen auf die Kommutierungspole, behoben werden.
Die beschriebenen Einrichtungen sind auch für Gleitstrommaschinen anwendbar.
Bei Einphasenstrom-Periodenumformern nach Fig. 26 dürfen die Anschlusspunkte der
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phasenmaschinen.
Fig. 30 ist die Schaltung eines synchron rotierenden Einphasenstrom-GleichstromUmformers, auf den die Einrichtung nach der Erfindung angewendet ist. Wie bekannt, kann die Kommutatorpotentialkurve in zwei rotierende Sinuswellen zerlegt gedacht werden, von denen die eine gegenüber den Bürsten stillsteht, und die andere mit einer zweimal so grossen Umlauf- geschwindigkeit, wie der Anker selbst, rotiert.
Stehen die Bürsten in den Scheiteln der stillstehenden Kommutatorpotentialkurve. so verursacht dieselbe keine Funkenbildung. Die mit hoher Umlanfsgeschwindigkeit rotierende Kommutatorpotentialkurve ist dagegen für die Kommutation sehr schädlich.
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Fig. 30 ist das Schema eines Einphasenstrom-Gleichstrom-Drehfeldumformers, bei dem die Schaltung nach der Erfindung, vorgenommen ist.
Die Einrichtung sieht einen mit einer Hilfsankerwicklung ausgestatteten Hilísanker vor, auf den die Kommutierungspole einwirken. Derselbe ist in der Zeichnung als bekannt angenommen und der Deutlichkeit halber weggelassen.
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Kommutator C schleifen. I und Il sind die Nctzklemmen an der Gleichstromseite.
Der Stator ist mit einer Hilfswicklung HW ausgestattet, die als geschlossene Gleichstromwicklung ausgeführt ist. Im Kupfer derselben wird eine rasch rotierende Potentialkurve induziert, welche genau dem schädlichen Teil der Kommutatorpotentialkurve entspricht. Zwischen die
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Für den Fall, dass die gegenüber den Bürsten stillstehende Kommutatorpotentialkurve. zum Beispiel bei verschiedenen Belastungen, ihre Lage wechselt, sind noch zwei Bürsten mit einer entsprechenden Zahl von Kommutierungspolen erforderlich. Es könnten im ganzen auch drei Bürsten genügen. Von den Bürsten wird dann, nach Fig. 5, Gleichstrom zur Erregung der Kommutierungspole abgezweigt. Die Pole erhalten somit zwei getrennte.
Wicklungen, wobei die eine durch Transformatorwirkung und die zweite durch dynamische Induktion den Kom- mutierungsvorgang begünstigt ; natürlich können die beiden Wicklungen auch auf getrennte Kommutierungspol-Eisensystemeaufgebrachtsein.
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Falls die Abflachungen einer rotierenden Kommutatorpotentialkurve durch dynamische Induktion erzeugt werden sollen und Wechselstrom von konstanter PeriodenzaM zur Erregung der Kommutierungspole gebraucht wird, brauchen die Anschlüsse dieser Wicklungen nicht an
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