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Bei den üblichen Drehstromkollektornebenschlussmotoren, wie sie im D. R. P. Nr. 260319 beschrieben sind, bei denen die Gesamtenergie dem Läufer über Schleifringe zugeführt wird und die Ständerwicklung an verschiebbare Bürstensätze des Kollektors angeschlossen ist, ist die Leistung pro Pol nach oben hin durch die Kommutierungsverhältnisse begrenzt. Für die Kommutierungsverhältnisse ist die Transformatorspannung massgebend, die ihrerseits unabhängig von der Schlüpfung des Motors ist. Es ergibt sich also für diese Motoren eine Maximalleistung, die pro Pol unabhängig von der Drehzahl lediglich von der Transformatorspannung abhängt.
Da sich nun die Leistung dieser Motoren nicht steigern lässt, ohne dass auch die Transformatorspannung anwächst, muss man, um den Motoren grössere Leistungen zu entnehmen, entweder die Zahl der Pole vergrössern, was zu langsamlaufenden elektrisch schlecht ausgenutzten
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nur für bestimmte Spannungen ausführbar sind und dass man mit Rücksicht auf die Betriebssicherheit dem Läufer nicht gern eine allzu hohe Spannung zuführt. Man braucht also noch bei grossen Netzspannungen einen besonderen Transformator.
Diese Schwierigkeiten werden durch den neuen, im folgenden beschriebenen Maschinensatz behoben.
Dieser Maschinensatz besteht aus der obgenannten Kollektornebenschlussmaschine und finer synchron mit ihr (am einfachsten durch direkte Kupplung bei gleicher Polzahl) betriebenen Asynchronmaschine. Die Netzenergie wird nun den induzierenden Wicklungen beider Maschinen je zum Teil zugeführt, während die induzierten Wicklungen beider Maschinen in Reihe geschaltet sind. Es ergibt sich hiedurch ein Unterschied gegenüber den üblichen Kaskadenanordnungen bei Regelsätzen, bei denen die Gesamtenergie, Primär-und Sekundärwicklung einer Maschine zugeführt wird und nur die Schlupfenergie der zweiten Maschine.
Ein Ausführungsbeispiel der Anordnung ist in Fig. 1 veranschaulicht. Hierin bedeutet a die Drehstromkollektornebenschlussmaschine, die der Übersichtlichkeit halber in einphasiger Schaltung dargestellt ist, b ihren Kollektor mit den Bürsten c und d. In den Stromkreis der Bürsten und der Ständerwicklung der Kollektormaschine wird nun eine Wicklung der Asynchronmaschine eingeschaltet, die naturgemäss, um eine richtige Potentialverteilung auf dem Kollektor beizubehalten, mit den übrigen Wicklungen der anderen Phase elektrisch nicht verkettet sein darf. Diese in Reihe geschalteten Wicklungen dienen nun als induzierte Wicklung, während die induzierenden Wicklungen bei dem Ausfüllungsbeispiel der Fig. 1, Ständerwicklung der Asynchronmaschine und Läuferwicklung der Kollektormaschine, phrallel am Netz liegen.
Durch diese Schaltung ist es möglich, Kollektormaschine und Asynchronmaschine eines Maschinensatzes in durchaus gleichartiger Weise zur Arbeitsleistung heranzuziehen, ohne dass es erforderlich wäre, die elektrische Energie der einen Maschine in Abhängigkeit von der mechanischen Energie der anderen Maschine zu bringen. Durch diese Gleichartigkeit der Ver- teilung bildet die Asynchronmaschine gewissermassen einen Teil der Kollektormasehine, der sich im Übrigen. genau wie die Kollektormaschine verhält. Die Leistung, die dem Kollektor zu-
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Die Wirkungsweise der Anordnung ergibt sich nun aus folgendem : Ist en die'über die Schleifringe den Läufern beider Maschinen zugeführte Spannung, so ist die im Ständer induzierte
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allein.
Die Asynchronmaschine übernimmt einen Teil der Leistung unmittelbar aus dem Netz, arbeitet selbst mit der Charakteristik der Nebenschlussmaschine, verhält sich also wie ein Teil der Kollektormaschine selbst.
Der Anteil an Leistung, den sie übernimmt, reitet sich, wie bei allen in Reihe geschalteten Maschinen, nach dem Verhältnis der in ihr induzierten Spannung zu der in der Kollektormaschine induzierten Spannung. Durch Wahl dieses Spannungsverhältnisses hat man es völlig in der Hand, der Asynchronmaschine eine beliebige elektrische oder mechanische Leistung zu entnehmen.
Die Gesamtleistung der Aggregates wird also beträchtlich vermehrt, ohne dass es erforderlich wäre, den Zuwachs an Leistung über den Kollektor zu leiten.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung kann vereinfacht werden, wenn man als induzierenden Teil der Asynchronmaschine die Läuferwicklung und als induzierten Teil die Ständerwicklung verwendet. Man kann dann, wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist, die Netzenergie beiden Maschinen über gemeinsame Schleifringe zuführen.
Wie aus dem Diagramm der Fig. 3 hervorgeht, kann die Schlüpfung durch geeignete Wahl der Spannungen *1., e2 oder beider oder durch Wahl des Bürstenwinkels beliebig eingestellt werden.
Entsprechend dem Verhältnis der Spannung e, und e2 ändert sich auch die Leistungsverteilung auf beide Maschinen. Die Regelung dieser Spannung kann durch Feldänderung (z. B. Änderung der Spannung, Windungszahl oder Verkettung der Wicklungen), Einschaltung von Transformatoren entweder in die Läuferstromkreise oder in die Ständerstromkreise oder in beide erfolgen. Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich, wenn man die Ständerwicklungen umschaltbar macht, indem man beispielsweise ihre Verkettung von Stern auf Dreieck ändert oder indem man Teile der Ständerwicklung reihenparallel schaltet oder Windungen abschaltet oder diese Massnahmen in geeigneter Weise verbindet.
Man erhält dann eine besonders zweckmässige Regelung des Maschinensatzes, wenn man für die groben Regelstufen die Zahl der wirkenden Windungen ändert und die feinen Regelstufen durch Bürstenverschiebung einstellt.
Das Aggregat als solches kann auf verschiedene Weise angelassen werden. Besonders zweckmässig ist es, es von der Kollektorseite allein durch Bürstenverschiebung anlaufen zu lassen und die Asynchronmaschine erst im Synchronismus zuzuschalten.
Mit der neuen Anordnung sind aber noch weitere Vorteile verknüpft. Bisher hat man dem Nebenschlussmotor ungern allzu hohe Netzspannungen zugeführt, da mit Rücksicht auf den 'erforderlichen Kollektor die Betriebssicherheit der Anordnung leicht beeinträchtigt wird. Bei dem neuen Aggregat kann man so vorgehen, dass man die hohe Netzspannung über die Schleifringe der Asynchronmaschine zuführt, da dies völlig unbedenklich ist und die Spannung für die Kollektormaschine Anzapfpunkten dieser Wicklung entnimmt. Das Schema dieser Anordnung ist in Fig. 4 veranschaulicht. Bei dieser Anordnung wird die hohe Spannung der Läuferwicklung der Asynchronmaschine zugeführt.
Die Spannung für die Kollektormaschine wird dann dadurch vermindert, dass die Anschlusspunkte der Läuferwicklung der Kollektormaschine an Anzapfpunkte der Läuferwicklung der Asynchronmaschine geführt sind. Es sind somit hier die elektrisch parallel liegenden Wicklungen transformatorisch miteinander verkettet. Durch die neue An- ordnung ist es also möglich, die Kollektormaschine, die an sich schwierigere Bedingungen erfüllen muss, nach jeder Richtung hin günstig auszuführen, andererseits dem Aggregat beliebig hohe Leistungen mit weitgehender Regelbarkeit zu entnehmen. Man vereinigt also die Vorteile von Asynchronmaschine und Kollektormaschine, ohne deren Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Nebenschlussverhalten des Aggregates dadurch erzielt, dass die induzierenden Wicklungen beider Maschinen mittelbar oder unmittelbar an die Netzspannung gelegt werden. Man kann nun auch Reiben8cblussveralten beider Maschinen erreichen, indem man ihre induzierenden Wicklungen in Reihe abhaltet, ihnen also die Energie in Reihenschaltung zuführt. Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sied in den Fig. 5 bis 7 veranschaulicht.
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Bei der Anordnung der Fig. 5 wird die Netzenergie zunächst dem einen Ende der Ständer- wicklung 16 der Asynchronmaschine zugeführt, während das andere offene Ende mit dem Rotor der Nebenschlusskollektormaschine a verbunden ist. In den Bürsten-und Ständerkreis c, d, e der Nebenschlussmaschine ist die Rotorwicklung der Asynchronmaschine über die Schleifringe f und 9 geschaltet. Diese'Anordnung der Fig. 5 kann vereinfacht werden, indem man, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, die Netzenergie den Rotorschleifringen der Asynchronmaschine zuführt, die Rotoren beider Maschinen in Reihe schaltet und den Ständer bzw. Bürstenstromkreis der
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sind bei dieser Anordnung dann nur noch drei Schleifringe erforderlich, während sie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 deren neun besass.
Die Reihenschaltung der beiden Rotoren bei der Anordnung der Fig. 6 kann entweder auf. die Weise vorgenommen werden, dass man die Nullpunkte beider Rotoren auflöst und die beiden Rotoren über drei Leitungen miteinander verbindet oder indem man für beide Maschinen gemeinsame Rotorstäbe verwendet. Hiedurch gelangt man zu einer baulich gedrängten und einfachen Ausführung.
Durch die Reihenschaltung der induzierenden Wicklungen beider Maschinen wird bei Untersynchronismus ein Seriencharakter des Aggregates erreicht, d. h. die Drehzahl fällt mit zunehmender Belastung ab. Bei Übersynchronismus dagegen ergibt sich ein eigenartiges Verhalten des Aggregates insoferne, als die Drehzahl mit dem Drehmoment anwächst.
Man kann nun in einfacher Weise von dem Serienverhalten des Aggregates auf ein Nebenschlussverhalten übergehen, wenn man den Nullpunkt der induzierenden Wicklung der ersten Maschine schliesst und die induzierende Wicklung der zweiten Maschine an Anzapfungen der induzierenden Wicklung der ersten Maschine legt. Für die Anordnung der Fig. 5 ist dies in Fig. 7 veranschaulicht, wo der Kurzschliesser k zur Herstellung des Nullpunktes für die erste Maschine dient. Die gleiche Anordnung lässt sich auch bei dem Aggregat der Fig. 6 treffen. Eine bequeme
Regelbarkeit ist jedoch hier nicht ohneweiters möglich, da für jede Regelstufe ein besonderer
Schleifringsatz erforderlich ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Maschinensatz aus Asynchronmaschine und Drehstromnebenschlusskollel"1ormaschine, bei der die Energie dem Läufer über Schleifringe zugeführt wird und deren Ständerwicklungen an verschiebbare Bürstensätze des Kollektors angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die induzierten Wicklungen beider Maschinen in Reihe geschaltet sind.