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Mehrphasen-Kollektormaschine mit mehreren BOratensMten für jedes Polpaar.
Bekanntlich lässt sich die Drehzahl gewisser Kollektormaschinen für Mehrphasenstrom durch Bürstenverschiebung regeln. Diese Regelung kommt immer dadurch zu Stande, dass mit der Biirstenverschiebung das Feld des Motors oder wenigstens die Komponente des Motorfeldes, die das Drehmoment erzeugt, nach Grösse, häufig auch nach Phase geändert wird. Dabei ist es gleichgiltig, ob das Feld von dem Anker der Maschine allein, oder gemeinsam von Anker-und Statorwicklung hervorgebracht wird. Bürstenverschiebung ist also in allen Fällen, wo nicht etwa das Feld durch eine in der Feldachse gelegene, unmittelbar von einer Spannungsquelle gespeiste Wicklung unbedingt konstant gehalten wird, gleichbedeutend mit Feldänderung.
In der Praxis hat sich als ein Nachteil herausgestellt, dass die Regelung durch Bürstenverschiebung, die sich durch grosse Einfachheit und Billigkeit vor anderen Regelmethoden auszeichnet, verhältnismässig grob ist, d. h. dass einer kleinen räumlichen Verschiebung der Bürsten schon eine erhebliche Geschwindigkeitsänderung entspricht. Beispielsweise entspricht einer Änderung der Drehzahl im Verhältnisse 10 : 4 bei einem normalen Drehstromserienmotor von sechs Polen ein räumlicher Verschiebungswinkel von nur etwa 150.
Die Ursache dieser Erscheinung liegt darin, dass aus anderen Gründen alle Anker für Mehrphasen-Kollektormaschinen viele Anker-Amperewindungen führen müssen, während andererseits die magnetischen Felder schwach sind. Denkt man sich nun zuerst die Bürsten aus einer Stellung, wo sie nichts zum Felde beitragen- (der sogenannten Kurzschlussstellung, in der sich Anker und Stator völlig kompensieren),-in eine andere verschoben, so werden bereits viele Amperewindungen feldbildend wirken und schon nach einer geringen Verschiebung nähert sich das Feld seiner Sättigung, womit natürlich die Möglichkeit des Regelns aufhört. Diesem Mangel abzuhelfen, ist der Zweck der nachfolgend beschriebenen neuen Einrichtung.
Ihr Kennzeichen besteht im wesentlichen darin, durch mehrere (meist zwei) Bürstensätze denselben Anker mehrere Achsen ungleich grosser magnetomotorischf. r Kraft zu geben und diese Achsen mit Hilfe der Bürstensätze, die alle oder teilweise beweglich angeordnet sind, gegeneinander derart zu verstellen, dass die resultierende magnetomotorische Kraft des ganzen Ankers gleichfalls räumlich mit verstellt wird, doch in anderem Masse als die räumliche Bürstenverschiebung beträgt.
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Der Einfachheit halber sei angenommen, Ja und ia' seien gleichphasig. Der Bürstensatz a', b', c' möge gegen den Bürstensatz a, b, c um den Winkel (X verstellt sein.
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ganzen Ankers.
Die räumliche Verschiebung y von OM gegen DA ist je nach Wahl des Verhältnisses
DA : OA'verschieden, immer aber kleiner als x. Man erreicht mithin durch Anwendung mehrerer geeignet gespeister Bürstensätze bei grosser Bürstenverschiebung eine verhältnismässig geringe Verschiebung der gesamten resultierenden MMK des Ankers.
Gleichzeitig ändert sich die Grösse der resultierenden MMK. Nun ist nach den oben ge- gebenen Erläuterungen zu einer verhältnismässig starken Beeinflussung des Feldes bzw. einer seiner Komponenten, nur eine geringe Verdrehung der resultierenden MMK notwendig. Dieser
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des Stators gebildet wird.
Der Winkel wächst natürlich nur so lange, als x noch unterhalb 90 ist, und erreicht endlich den Wert ss für a 900. Im allgemeinen erreicht man also durch Drehen des Bürstensatzes a', b', c'
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Die Regelung des Winkels y ist also je nach Wahl des Verhältnisses OA. OA'beliebig.'Die nx'ehanische Bürstenverschiebung kann dabei immer so eingerichtet werden, dass sie volle 180
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In Fig. 3 bedeuten A den Anker und S die Wicklungen des Stators eines gewöhnlichen Drehstromserienmotors. Die Bürsten a, b, c sind unmittelbar in Serie mit dem Stator geschaltet, die Bürsten a', b', c' mittelbar durch, einen kleinen Serientransformator t. Mit z x ist die magnetische Achse des Drehfeldes der Statorwicklung S in bezug auf den Anker A bezeichnet, für den Augenblick, in dem der Strom in der Bürste a sein negatives Maximum hat. Zu weiterer Erläuterung dienen die in Fig. 4 dargestellten Diagramme I, II, 111. Zuerst mögen die Bürsten a', b', c' (Fig. 3) ausgeschaltet sein, so dass allein durch Verschieben der Bürsten a, b, c in bekannter Weise geregelt werden soll.
Die Vorteile der neuen Einrichtung treten durch die Gegenüberstellung deutlich hervor. Steht Bürste a in der Linie x, x, so heben sich die MMKe 0 des Stators und OA des Ankers auf (Fig. 4 I, Kompensations-oder Kurzschlussstellung), es gibt kein Feld im Motor. Durch Verdrehen der Bürsten a, b, c um 2 ss entsteht nach Fig. 4 II die resultierende MMK OR. Das Feld möge dabei schon so stark sein, dass der Motor bereits an seiner zulässigen
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tierende MMK OM.. Diese liegt 80, dass sie den Stator kompensiert, die Verhältnisse entsprechen also Fig. 4 I. Nimmt aber OA'die Lage + α ein, so ergibt sich OM als resultierende MMK für den Anker. Dieses OM bildet mit OS die resultierende MMK OR der ganzen Maschine, die Verhältnisse entsprechen also Fig. 4 II.
Statt also den Motor mit der kleineren Verschiebung 2 ss zu regeln, hat man jetzt für denselben Regelungsbereich die grosse Verschiebung 3 o : zur Verfügung.
Die Diagramme I, II, III der Fig. 4 entsprechen ungefähr den wirklichen Grössenordnungen.
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Baut man nun-aus anderen Gründen-Widerstände zwischen die Rotorwicklung und den Kommutator ein, so werden die Widerstände nur mit dem halben Strome beansprucht, wie bei den bekannten Ausführungen, können also schwächer gehalten werden bzw. sicherer sein.
Die erforderlichen Transformatoren t können natürlich auch in Sparschaltung verwendet werden und auch selbst wieder regelbar sein.
PATENTANSPRüCHE :
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