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Einrichtung zur Wendefelderregung von Wechselstromkommutatormaschinen, die abwechselnd als
Generator und Motor arbeiten.
Es sind Vorrichtungen bekannt, die das Umschalten der zur Kommutierung dienenden Hilfswicklungen für Reihenschluss-Wechselstromkommutatormaschinen mit Reihenschlusstransformator zwischen Feld- und Rotorwicklung beim Übergang vom Motor- zum Generatorbetrieb bewirken sollen.
Die Gründe für die Notwendigkeit der Änderung der Wendefelderregung bei Betriebs-
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Vorrichtung zur Erzielung funkenfreier Kommutierung bei Generatorbetrieb beschrieben werden.
Man zerlegt bekanntlich vorteilhaft das resultierende Feld (D in der Wendezone von
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Gleichstrom die eigentliche Stromwendung funkenlos zu ermöglichen, und in die zweite auf der Phase des Feldstromes senkrechte Komponente t & "bzw. A", die zur Erzeugung einer Rotations-EMK. er in den kurzgeschlossenen Spulen dient, die der transformatorisch vom Hauptfeld erzeugten elektromotorischen Kraft etr das Gleichgewicht hält.
Bei dem gebräuchlichen Reihenschlussmotor werden die An-iperewindungen A"in der Wendezone dadurch erzeugt, dass der Wendewicklung (IV'in Fig. I) ein Ohmscher Widerstand R parallel geschaltet wird. Der Gesamtstrom der Wendewicklung enthält gegenüber dem Feldstrom Nacheilung) und der phasensenkrechten Komponenten des Stromes entsprechen die Amperewindungen A" und das hierdurch entstehende Querfeld < !'". Das Vektordiagramm (Fig. 2) zeigt die Zusammensetzung der Ströme und Amperewindungen für Motorbetrieb.
A- sind die dem Strom der Wendewicklung entsprechenden Ampere- windungen, zerlegt in die beiden Komponenten 4'und A".
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(gegenüber Ankerwicklung A, Kompensationswicklung K und Wendewicklung W) bei gleicher Drehrichtung in einen Reihenschlussgenerator (Fig. 3) verwandelt, so ergibt sich für den gleichen Zeitpunkt, in dem die Netzspannung, die in Fig. i und 3 eingezeichnete Richtung hat, die Richtung der Ströme und der Amperewindungen aus dem Diagramm 1, das also für Generatorbetrieb gilt.
Da der Strom in der Wendewicklung im Verhältnis zum Feldstrom sich um 1800 gedreht hat, so eilt A" dem Feldstrom um 900 vor. Die hierdurch erzeugte Rotationsspannung er ist also nicht entgegengesetzt, sondern gleichgerichtet mit ftr. Eine Maschine mit geshunteter Wendewicklung kann daher als Generator nicht arbeiten ; da die Kompensierung der transformatorischen Spannung etr fehlt, würde sie stark feuern. Man muss also, um Für
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der die Richtung des um go0 phasenverschobenen Stromes der Wendewicklung (oder der ganzen Kompensationswicklung) nur von der Richtung des Hauptfeldes @"und der Drehrichtung abhängt, also unabhängig ist von der Richtung des mit dem Rotorstrom phasengleichen Stromes der Wendewicklung.
Gemäss der Erfindung soll die für Motorbetrieb bekannte Schaltung (nach der deutschen Patentschrft Nr. 232.333), gemäss welcher das gegen den Motorstrom phasenverschobene Wendefeld durch Anlegen einer äusseren gegen die Spannung an die Wendeoder Kompensationswicklung oder an beide Wicklungen erregt wird, sinngemäss für Generatorbetrieb nutzbar gemacht werden.
Eine solche Anordnung ist z. B. in Fig. 5 dargestellt. Da die Rotation EMK. und daher auch die Klemmenspannung am Rotor in ihrer Richtung nur durch Feld-und Dreh-
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der Wendewicklung TV aufgedrückte Spannung und das mit dieser Spannung entsprechende phasenverschobene Querfeld (D"seine Richtung im Verhältnis zur Feldwicklung, unabhängig, ob die Maschine als Motor oder, wie gezeichnet, als Generator läuft.
Um nun aber die Reihenschlussmaschine naeh Fig. i praktisch als Generator funkenlos betreiben zu können, reicht die Schaltung nach Fig. 5 noch nicht aus ; Bekanntlich muss ein Motor nach Fig. i so bemessen werden, dass genau wie bei Gleichstrommaschinen die Amperewindungen A'1 des Stato@s (Kompensations- und Wendewicklung) die phasengleichen Rotoramperewindungen. 4'2 um einen bestimmten, hauptsächlich durch die Streuung
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Statoramperewindungen der allein für die eigentliche Stromwendung massgebend ist, bezeichnet man oft als Überkompensation, und, wie bei Gleichstrommaschinen, ist die für gute Kommutierung erforderliche Überkompensation genau die gleiche für Motorbetrieb und Generatorbetrieb.
In der Motorschaltung (Fig. I) sind die Statoramperewindungen A'1 gegeben durch
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Da er aber Grösse und Phase der Amperewindungen der Wendewicklung bestimmt, so regelt er auch die phasengleiche Komponente A'w und damit die Überkompensation A'1-A'2'
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mutierung erfüllt sind, so wird sie in der Gene.-atorschaltung nach Fig. 5 schlecht arbeiten.
Man muss also zur Einstellung der Über kompensation ein'neues Element einführen.
Dies geschieht gemäss der Erfindung durch Anordnung einer Drosselspule (D in Fig. 6) im Sekundärkreis des Hilfstransformators T. Diese gegebenenfalls regelbare Drosselspule kann in bekannter Weise mit dem Hilfstransformator T vereinigt werden, indem man T mit besonders grosser Streuung ausführt.
Die Schaltung der Fig. 6 ist, wie oben erwähnt, als Motorschaltung bekannt. Sie ist jedoch als solche erheblich schlechter als die Schaltung nach Fig. i, da bei ihr eine häufige Regelung am Hilfstransformator in Abhängigkeit der Drehzahl erfolgen muss, während in der Motorschaltung nach Fig. i die selbsttätige Einstellung des günstigsten Wendefeldes über einen viel grösseren Geschwindigkeitsbereich erfolgt und daher eine äussere Regelung nur selten vorgenommen zu werden braucht, gegebenenfalls sogar ganz unnötig wird.
Die Ableitung erfolgte für den Reihenschlussgenerator ; sie gilt genau in gleicher Weise für den fremderregten Generator nach Fig. 7. Die Einstellung von T hat am fremderregten Generator und bei Motorbetrieb nach der Geschwindigkeit zu erfolgen, da das phasenverschobene Querfeld der Drehzahl (bei einem konstanten Hauptfeld h) umgekehrt proportional sein muss.
Die Drosselspule D regelt, wie ausgeführt, die Überkompensation. Bei einer bestimmten Maschine wird im allgemeinen eine besimmte Einstellung für alle Belastungen ausreichen.
Zur Rückspeisung auf ein Netz muss die Feldspeisung gegenüber der Hauptspannung mit einer Spannung erfolgen, die um etwa 900 verschoben ist.
Anstatt die Wendewicklung tut allein in der angegebenen Weise zu speisen, kann
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an Spannung gelegt werden.
Das phasenverschobene Wendefeld kann auch durch eine Teilspannung der gesamten Generatorspannung erregt werden, die sich von der Rotorklemmenspannung in Grösse und Phase nur um den verhältnissmässig geringen induktiven Abfall in den Ständerwicklungen unterscheidet.
Die Fig. 8 und 9 zeigen die Schaltungen des Reihenschlussgenerators und des fremderregten Generators. In den Figuren bezeichnet TV und K wieder die Wende-und die Kompensationswicklungen, D die gegebenenfalls regelbare Drosselspule, die sowohl bei
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Arbeitet die Maschine bei Generatorbetrieb auf ein Netz, wie es z. B. in bekannter Weise bei Wechselstromlokomotivmotoren geschieht, d : e zwecks Xutzbremsung als Generator laufen, so benötigt man keinen besonderen Spannungsteiler, um von der Generatorgesamtspannung aus das phasenverschobene Wendefeld zu erregen. Man benutzt in diesem Fall vorteilhaft den Leistungstransformator selbst zum Angreifen der Speisespannung für die Wendewicklung, Kompensationswicklung oder beide Wicklungen.
Ein Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 10, in der T den Leisf. ungstransforma. tor darstellt.
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