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Durch Bürstenverschiebung geregelter Repulsionsmotor.
Der bekannte, in Fig. 1 schematisch dargestellte Einphasen-Repulsionsmotor ist in sehr einfacher Weise anzulassen und zu regeln. Es bedeuten in Fig. 1, für einen zweipoligen Motor, s die Statorwicklung, r die Rotorwicklung, b1 b1 die miteinander verbundenen Bürsten und α den Winkel der Bürstenverschiebung. Bekanntlich wird in einer Achse, die um 900 (elektrisch) gegen die Achse der Statorwicklung verdreht ist, ein magnetisches Feld #p durch die innerhalb des Winkels 2 a gelegenen Rotorleiter hervorgebracht, das mit den in dem Winkel (180 -2 α) gelegenen übrigen Rotrleitern das Drehmoment des Rotors ergibt.
Die magnetisierenden Leiter innerhalb 2 IX sind in Fig. 1 durch dicke, die das Drehmoment gebenden Leiter innerhalb (180-2 α) durch doppelte Bogenstücke angedeutet.
Die Regelung erfolgt bekanntlich durch Verschieben der Bürsten, wodurch das Rotorfeld #p gestärkt oder geschwächt wird und dementsprechend der Motor langsamer oder schneller läuft, solange die Spannung an der Statorwicklung konstant ist. Diese Regelungsweise zeichnet sich durch ihre Einfachheit aus, so dass man für viele Zwecke gern den Repulsionsmotor anwendet. Störend ist dabei aber sein niedriger Leistungsfaktor.
Zweck der nachfolgend beschriebenen Erfindung ist es nun, dem Repulsionsmotor einen guten Leistungsfaktor zu geben, ohne die Regelung in mechanischer und elektrischer Hinsicht zu ändern.
Um das Wesen der neuen Einrichtung klarzulegen, muss auf das Arbeitsdiagramm des gewöhnlichen Repulsionsmotors kurz eingegangen werden. In Fig. 1 ist die räumliche Lage des Rotorfeldes #p und des Statorfeldes #s, das durch die Klemmenspannung Es am Stator gegeben ist, eingezeichnet ; in Fig. 2 die zeitliche Lage beider Felder. Es erzeugen : #p in den Rotorleitern innerhalb (180-2 α) durch Rotation die EMK Erp #p # # 2 α# Transformation # # Etp
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gegeben durch die Wicklungsanordnung in Rotor und Stator und nicht viel voneinander verschieden.
Die genannten 4 EMK treten im Rotor in Wirklichkeit nicht auf, sondern nur ihre Re8ultantl'E. Diese muss so gross sein, dass sie den Rotorstrom JR durch dem Rotor treibt, ist also durch den induktiven und Ohmschen Widerstand des Rotors nach Grösse und Phase bestimmt.
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Rotorfelde #p um mehr als 900 voreilen.
Der Rotorstrom-Tp wird nun durch einen Statorstrom JR.m hervorgerufen, wobei m das Übersetzungsverhältnis zwischen Stator und Rotor ist, Ausserdem nimmt der Stator noch einen Magnetisierungsstrom iu zum Erzeugen seines Feldes < I auf. Der so entstehende wirkliche Statorstrom Js hat gegen die EMK des Stators, die dem Statorfeld de #s um 90 voreilt, eine erhebliche Nacheilung.
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zu sehen ist.
Gemäss der Erfindung wird dies durch eine in den Rotorkreis eingeführte EMK von einer mit Eu im wesentlichen gleiche Phase erreicht. Eine solche Spannung erhält man durch eine zweite Wicklung k, die man am Stator in solcher Lage anbringt, dass
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braucht dann nur im richtigen Sinne in den Kurzschlusskreis der Dürsten b1 61 eingeschaltet zu werden. Diese Schaltung lässt sich aber nicht ohneweiters vornehmen, weil eine solche Wicklung, da sie dann vom Rotorstrome JR durchflossen wird, das Feld < & p aufheben würde.
Um das zu verhindern, wird die Wicklung k nicht unmittelbar in den Kreis der Bürsten bl geschaltet, sondern zunächst in Reihe mit dem Anker r mittels zweier weiteren Bürsten b2 b2, und zwar so, dass ihre magnetomotorische Kraft völlig aufgehoben wird durch die des Ankers. Die Bürsten b2 b2 werden zu diesem Behufe so gestellt, dass ihre Verbindungslinie (90-a, elektrisch) im Sinne der Rotation des Motors gegen die Bürsten b1 bl verschoben ist. Ausserdem wird die Wicklung so ausgebildet, dass sie für den durch die Bürsten b2 b2 angeschlossenen Ankerstromkreis eine vollständige Kompensation bildet.
Es wird also dadurch erreicht, dass irgendwelche Ströme, die an den Bürsten b2 b2 in den Anker eintreten und zugleich die Wicklung k durchfliessen, in der Richtung der Bürsten b2 b2 weder selbst ein Feld zu erzeugen, noch auch das daselbst
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und der Wicklung k braucht nicht genau mit der Richtung von (Dp übereinzustimmen.
Die so geschaffene Strombabn kann allerdings nun nicht mehr direkt in den Kreis der Bürsten b1 b1 eingeschaltet werden, das muss vielmehr durch einen Transformator t erfolgen.
Dass in der neuen Strombahn, trotzdem die Wicklung k und der Anker r einander in magnetischer Hinsicht kompensieren, eine EMK der gewünschten Art und Richtung auftritt, folgt aus der bekannten Tatsache, dass die EMK zwischen den Bürsten b2 b2 bei einer gewissen Geschwindigkeit des Rotors r verschwindet. Daher bleibt in der neuen
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Die Rolle, welche die Bürsten b2 b2 hier spielen, ist eine wesentlich andere, als die der Bürsten eines zweiten Satzes in bisher bekannt gewordenen Anordnungen. Während sie bei diesen dazu dienen, eine Komponente des gesamten Motorfeldes hervorzubringen, die so gerichtet ist wie (I) p in Fig. 3, wird hier gerade durch die Kompensationswicklung k das Auftreten eines derartigen Feldes verhindert, und zwar sowohl für den Anker wie für
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KM K Ek Es ist der Einfachheit halber angenommen, dass der Transformator t keine Spannungen für sich verbraucht. Man sieht, dass die Zusatzspannung EK die Phase der Spannungen Ets und Ers um einen gewissen Winkel dreht.
Da aber die Rotationsspannung Ars stets phasengleich mit dem Hauptfelde ist. von dem sie ja erzeugt wird, so dreht sich auch der Vektor < t über denselben Winkel bis in die in Fig. 4 gezeichnete Lage.
Wie ersichtlich, ist Es jetzt praktisch phasongleich mit Js geworden. Mit Hilfe des gegebenenfalls regelbaren Transformators t kann der den Leitungsfaktor bedingende Phasenwinkel nacheilend oder voreilend gemacht und auch bei Abnahme und Zunahme der Drehzahl nachreguliert werden, indem man die Übersetzung an t ändert. Im Gegensatze zu dem beispielsweise in der D. R. -Patentschrift Nr. 186463 angegebenen Transformator, kann hier die Regelung des Transformators keinen Einfluss auf die Drehzahl des Motors haben oder wenigstens nur einen sehr kleinen. Diese Eigenschaft bleibt auch dann bestehen, wenn man den Transformator in den Statorkreis einschaltet und die Btirsten bl b, wieder kurzschliesst, wie die Fig. 5,6 und 7 zeigen.
Eine weitere günstige Eigenschaft des Motors ist die, dass durch die Verschiebung der Phase von #s statt eines kleinen schädlichen, ein nützliches Drehmoment auftritt. Denn wie man beim Vergleiche der Fig. 2 und 3 erkennt, hat sich die Projektion von #@ auf. IR umgekehrt.
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Der Transformator t ist nur fr etwa ein Drittel der Motorleistung < u bhomessen, ebenso entspricht die neue Wicklung k ungefähr einem Drittel der Hauptstatorwicklung s,
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wird. Endlich können andererseits Bürsten dadurch erspart werden, dass man eine der Bürsten b2 fortlässt und ihren Anschluss an die Mitte der Kurzschlussverbindung der
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liegt und in Fig. 8, wenn t, wie bei Fig. 3, im Rotorkreise liegt. Hier muss der Anschluss in'der Mitte des Transformators erfolgen.
Da ersichtlich die Verbesserung des Leistungsfaktors eine Folge der Vergrösserung des Vektors a (Fig. 4) ist, so kann man eine mässige Verbesserung noch auf andere Weise erzielen und damit das beschriebene Mittel noch unterstützen. Wenn beispielsweise die Statorwicklung s eine den Polboden nur teilweise, etwa zu drei Vierteilen bedeckende Wicklung ist, so hat das Statorfeld (D. die Verteilung nach Fig. 9. Die Spannung Ers wird nun innerhalb des schraffierten Gebietes erzeugt. Konzentriert man jedoch die Wicklung
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Die Sättigung einerseits, die ungünstigen Feldformen andererseits setzen natürlich diesem Mittel zur Verbesserung des Leistungsfaktors weit engere Grenzen, als sie für das zuerst beschriebene Mittel gezogen sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Durch Bürstenverschiebung geregelter Repulsionsmotor, dadurch gekenzeichnet, dass durch einen zweiten Bürstensatz (b2 b2) und eine zweite vom Querfolde transformatorisch beeinflusste Statorwicklung (k) ein in sieh magnetisch kompensierter Kreis gebildet ist. dessen Gesamtspannung durch einen Transformator (t) entweder dem ersten (kurzgeschlossenen) Bürstensatze (b, bl) oder der Hauptstatorwicklung (s) zugeführt wird, zu dem Zwecke, den Leistungsfaktor des Motors zu verbessern.
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