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Einrichtung zur Erregung der Wendepole von mehrphasigen Kollektormaschinen.
Bei mehrphasigen Kollektormaschinen, die an ihren Kollektorbürsten und im Stator ver- änderliche Frequenz führen, muss man danach trachten, die Kommutierungseinrichtungen für die Funkenunterdrückung am Kollektor derart auszugestalten, dass sie in dem ganzen vor- kommenden Frequenzbereiche wirksam bleiben, und dass sie möglichst ohne äussere Nachregulierung bei jedem Belastungszustande automatisch richtig wirken. Durch die Anordnung nach dem
Stammpatente Nr. 48930 wird erreicht, dass die Reaktanzspannung der Kurzschlussspulen stets nach Massgabe der jeweiligen Stromstärke kompensiert wird.
Es ist nun wünschenswert, auch die Transformatorspannung der Kurzschlussspulen auto- matisch zu vernichten. Dies soll erfindungsgemäss dadurch erzielt werden, dass die den Wende- polkreisen zugeführte Spannung (Spannung e des Stammpatentes) solchen Wicklungen der
Maschine entnommen wird, die nahezu die erwünschte Veränderlichkeit der Spannungen von selbst aufweisen. Beim Drehfeldmotor kann man als Transformatorspannung die Spannung bezeichnen, die das Drehfeld in der kurzgeschlossenen Ankerspule bei seiner Rotation induziert.
Als Beispiel soll im folgenden die Kommutierung eines speziellen Drehstromfrequenz- wandlers betrachtet werden. der gegen seine synchrone Drehzahl um das Mass der Kollektor- frequenz schlüpft und dessen Kollektorspannung proportional der Schlüpfung ist. Die Er- scheinungen sind jedoch bei anderen Kollektormaschinen mit variabler Kollektorfrequenz ganz analog. Derartige Frequenzwandler sind beispielsweise beschrieben im österreichischen Patente Nr. 51236.
In Fig. 1 (vgl. auch Fig. 7) ist eine durch die Bürste kurzgeschlossene Rotorwindung r mit einer Weite gleich der Polteilung der Maschine dargestellt. Die eine Seite befindet sich unter einem Kommutierungspol ;/'und wird daher von einem Wendefelde beeinflusst, die andere Seite liegt im ungestörten Hauptfelde. Während Fig. 1 eine Abwicklung des Ankerumfanges zeigt, stellt Fig. 7 die entsprechende Anordnung bei einer zweipoligen Dreiphasenmaschine dar, die drei Wendfpole besitzt. Das Hauptfeld der Maschine durchströmt den ganzen Ankerumfang.
Dort, wo sich Wendepole befinden, überlagert sich der Induktion des Hauptfeldes ein Hilfsfeld.
Die Summe beider unter den Wendepolen ergibt das gesamte Wendefeld. Es werden somit beide
Seiten jeder Ankerspule im Augenblicke der Kommutierung vom Hauptfelde geschnitten. Die unter den Wendepolen liegende Seite wird ausserdem noch von dem zum Hauptfelde sich addierenden Hilfsfelde beeinflusst.
Bezeichnet ma. n mit BI den lokalen Momentanwert des ungestörten Hauptfeldes der Maschine über den Kurzschlussdrähten, mit Vd die Relativgeschwindigkeit des sinusförmig verteilten Dreh-
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Das gesamte Wendefeld erhalt man daher durch Einsetzen von Gleichung 5) in Gleichung 2) zu :
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Aus dieser Beziehung ist zu erkennen, dass das Wendefeld Bt zur Vernichtung der Transformatorspannung genau in Phase mit dem ungestörten Hauptfelde BI gehalten werden muss, das an der Wendestelle besteht, dass es ferner dem Hauptfelde entgegenwirken muss und unter Synchronismus grösser als dieses, über Synchronismus kleiner sein muss.
Die Phasengleichheit zwischen Wendefeld und Hauptfeld gilt ganz allgemein bei derartigen Kollektormaschinen. Es soll daher die Wendespule von einer Statorspule si aus erregt werden, deren Mitte mit einer Kommutierungszone (kommutierende Spulenseite) zusammenfällt, deren Seiten also symmetrisch zur Kommutierungszone liegen.
Fig. 1 zeigt eine derartige Anordnung.
Zu ihrem Verständnis sei daran erinnert, dass die Grösse und Phase des von einer beliebigen Spule umschlossenen Wechselstromfeldes sich allein nach der an die Spule angelegten Wechselstromspannung richtet und ganz unabhängig davon ist, was für magnetomotorische Kräfte ausser den Spulenströmen selbst noch auf das Feld wirken.
Da die Ohmschen Widerstände eines solchen Kreises stets ziemlich klein gehalten werden. so rufen sie keine ernstlich störende Phasenverschiebung der Felder hervor. Die Stärke des Wendefeldes, die ja der Spannung an der Wendepolwicklung proportional ist, lässt sich ausser durch passende Windungszahlen der Statorspulen auch durch eingeschaltete Drosselspulen 1 nach Bedarf regeln oder einstellen. Vor der Verwendung eines besonderen Transformators hat der Gebrauch der Statorspulen, also der Kollektormaschine selbst als Transformator, den besonderen Vorteil, dass man die starken Ströme, die für die meist geringe Zahl der Hilfspolwindungen erforderlich sind, nicht ausserhalb der Maschine zu leiten braucht.
Um eine geeignete automatische Regelung des Wendepolfeldes zu finden, muss auf das Gleichgewicht der Spannungen im Wendespulenkreise eingegangen werden Das Hauptfeld der
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die dem Wendefelde Bt entspricht und daher an der Wendewicklung erforderlich ist, dargestellt, sie ist ausser dem Quadrate der Schlüpfung-noch dem Faktor der Gleichung 6) proportional.
Aus diesen Diagrammen ist nun zu ersehen, dass man bereits eine vorzuguche automatische Regelung erhält, wenn man die Wendepolspannung E, direkt proportional der parabolisch verlaufenden Statorspannung E. macht, wenn man also die Wendepolwicklung direkt an die Statorwicklung oder unter Einschaltung einer konstant gehaltenen Drosselspule 1 anschliesst,
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Drehzahl fast völlige Vernichtung der Transformatokurzschlussspannung eintritt.
Wünscht man fmen noch grösseren Bereich zu überdecken, dann ist es zweckmässig, die Wendepolwicklung an eine Serie aus Statorspannung und Eollekt, orspannung zu legen, denn durch Addition einer quadratisch und einer linear veränderlichen Spannung, also der Parabel und der Geraden in Fig. 2, jede mit passendem Massstabe genommen, lässt sich eine Kurve zusammensetzen, die sich der Fig. 3 noch in dem Bereiche von etwa 50% Untersynchronismus bis etwa 40"/ Übersynchronismus sehr eng anschmiegt.
Wenn man nach Fig. 1 den Bürstenstrom zum Teil durch die Wendespulen, zum Teil durch eine Statorwicklung fliessen lässt, was auch den Anordnungen des Stammpatentes entspricht, dann beeiuflusst dieser letztere Teil in unerwünschter Weise das Hauptield der Maschine. Er bewirkt nämlich ein Drehmoment zwischen dem Rotor und der durchströmten Statorwicklung,
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Bgrstenstromes in die Statorspule selbst verlegt, wie Fig. 4 als Beispiel zeigt. Da dann die beiden Teile der Statorspule von entgegengerichteten Bürstenströmen durchflossen werden, so kann man es durch richtige Lage des Anschlusspunktes stets erreichen, dass insgesamt keine magnetische Wirkung und kein Drehmoment auftritt.
Eine Vereinfachung der ganzen Anordnung kann man unter Umständen dadurch erzielen, dass man die Statorwicklung mit künstlich vermehrter Streuung ausführt, um eine Drosselspule zum Abgleichen der Verteilung der Bürstenströme entbehren zu können. Man kann z. B. wie in Fig. 5 die Stirnverbindungen mit fast geschlossenen Eisenpaketen umgeben, oder auch die Nutenstreuung nach Fig. 6 durch grosse Tiefe des Nutenschlitzes stark vermehren. Die Windungs- zahl der Statorwicklung und die Leitfähigkeit der Streuwege können stets so ausgeführt werden, dass gerade die erwünschte Stromverteilung eintritt.
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Einrichtung zur Erregung der Wendepole von mehrphasigen Kollektormaschinen mit verändfrhcher Statorfrequenz, bei denen sich nach dem österreichischen Patente Nr. 48930 der Strom zur Vernichtung der Reaktanzspannung in zwei parallele Zweige gabelt, in deren einem sich die Wendespulen befinden, während einem anderen Zweige zur Vernichtung der Trans- formatorkurzschlussspannung eine besondere Spannung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewinnung dieser zusätzlichen Wendepolspannung für jede Phase in dem zur Wendepolwicklung parallelgeschalteten Stromzweige eine Serie von Selbstinduktionen (I) und solchen Statorspulen (st) verwendet wird, deren Seiten symmetrisch zu einer kommutierenden Spulenseite liegen.
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