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Umlaufende elektrische Kommutatormaschine mit Trommelanker.
Die Erfindung fusst auf der Erkenntnis, dass falls die Anzahl der Pole der Primärwicklung (Feldwicklung) einer elektrischen Kommutatormaschine ein ungerades Vielfaches der Polzahl bildet, für die der Trommelanker gewickelt ist, die in dem induzierten Teil auftretenden elektromotorischen Kräfte sich ebenso zu einer fortlaufenden sinoidalen Zeitkurve zusammensetzen, wie wenn der primäre und sekundäre Teil der Maschine die gleiche Polzahl besitzen würden. Da hiebei das Feld des für die niederste Polzahl gewickelten Ankers auf verschiedene Polzahlen umgeschaltet werden kann, lassen sich die verschiedenartigsten Wirkungen erzielen. So z. B. kann man bei Wechselstromkommutatormotoren durch Umschaltung der Polzahl die Transformator E. M.
K. unter den Bürsten den Anforderungen der Betriebsverhältnisse anpassen, während bei Kommutatorstromerzeugern oder-umwandlern die Klemmenspannung und bei Motoren die Umlaufgeschwindigkeit in weiten Grenzen in wirtschaftlicher Weise geändert werden kann, wobei die Ausnutzung der magnetischen Kraftlinien für jede Polschaltung in dem vollen Masse erreicht wird, wie bei einer normalen Maschine ohne Polumschaltung.
Gemäss der Erfindung arbeitet also ein n X 2polig gewickelter Anker in einem 2 n X 3-, 5,-7-, 9usw. poligen, also n X 6-, 10-, 14-oder 18poligen Felde, wobei dieses sich derart einrichten lässt, dass es auf die verschiedenen, Polzahlen der angegebenen Reihe umgeschaltet werden kann. Die durch die Er-
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stromerzeuger und für Kommutatormasehinen im allgemeinen, z. B. für Glcichstrom-oder Weehselstrom- kommutatormotoren.
Fig. 1 zeigt einen Gleichstrom-Nebenschlussgenerator mit 6poligem Felde und 2poliger Armatur, auf dessen Kommutator zwei diametral gegenüberliegende Bürsten Bi und B2 schleifen. K ist ein Um-
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durch die in der Richtung der einfachen Pfeile verlaufenden Ströme ein 6poliges Feld entsteht, während in der Stellung 11 des Umschalters die Feldspulen N1 und < S'i kurzgeschlossen werden, so dass ein 2poliges Feld N, N-S S entsteht und endlich werden in der Stellung 1 des Umschalters die Feldspulen in Reihe geschaltet unter gleichzeitiger Umkehrung der Stromrichtung in den Spulen und Si, so dass wie dies die mit doppelten Pfeilen angegebenen Stromrichtungen zeigen,
sich an der einen Seite der Bürstenebene lediglich Nordpole, an der andern Seite der Bürstenebene aber bloss Südpole befinden, d. h. das Feld
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Infolgedessen wird der Generator in der Stellung 111 des Umschalters K nur ein Drittel der Spannung liefern, die in der Stellung 1 erzeugt wird. Der Übergang zwischen den einzelnen Spannungsstufen kann durch andere bekannte Mittel, z. B. Widerstandsregelung, bewirkt werden. Diese Polumschaltung lässt sich auch für Generatoren mit Hilfspolen oder Kompensation verwenden.
Fig. 2 zeigt als Beispiel einen Wechselstromreihenschluss-Kommutatormotor mit 6poligem Feld und 2poliger Armatur und zwei diametral gestellte Bürsten. K ist der Polumschalter. Beim Anlassen befindet sich der Polumsehalter in der Stellung I und dementsprechend ist der primäre Teil auf sechs Pole geschaltet. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass beim Anlassen, die infolge der Transformatorwirkung in den durch die Bürsten kurzgeschlossenen Spulen auftretende elektromotorische Kraft im Verhältnis ein Drittel kleiner ist als bei den Motoren gebräuchlicher Bauart, was für die Kommutierung günstiger ist.
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Sobald der als Beispiel angeführte Reihenschlussmotor seine normale Geschwindigkeit erreicht hat, wird der Umschalter K in die Stcl1ung1II gebracht, wodurch der primäre Teil auf zwei Pole umgeschaltet wird. In diesem Falle bezweckt die Polumschaltung keine Änderung der Umlaufgeschwindigkeit, vielmehr soll das Anlassen in der 6poligen Schaltung lediglich die Transformatorwirkung vermindern.
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Bei Kommutatormaschinen hat man in Verbindung mit der der Erfindung gemäss ausgeführten Polumschaltung weder die Stellung, noch die Polarität der Bürsten zu ändern.
So z. B. genügt für sämtliche Polzahlen des Feldes eines 2polig gewickelten Ankers, der gemäss der Erfindung in einem 2-, 6-, 10-, 14-oder 18-poligen Felde laufen kann, ein unter 1800 gestelltes Bürstenpaar und für einen 4poligen Anker sind bei sämtlichen Polzahlen 4-, 12-und 20 des Feldes nur zwei unter 900 gestellte Bürstenpaare erforderlich.
Der Umstand, dass ein oder mehrere Bürstenpaare bei allen Polzahlen mit unveränderter Stellung und Polarität beibehalten werden, ermöglicht leicht die Ausführung der Polumschaltung während des Betriebes.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Umlaufende elektrische Kommutatormaschine mit Trommelanker, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Einzelpole der Primär-oder Feldwicklung ein ungerades Vielfache der Polzahl bildet, für die der Trommelanker gewickelt ist.
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Rotating electrical commutator machine with drum armature.
The invention is based on the knowledge that if the number of poles of the primary winding (field winding) of an electrical commutator machine is an odd multiple of the number of poles for which the drum armature is wound, the electromotive forces occurring in the induced part also form a continuous sinusoidal time curve assemble as if the primary and secondary part of the machine had the same number of poles. Since the field of the armature wound for the lowest number of poles can be switched to different numbers of poles, the most varied of effects can be achieved. So z. B. with AC commutator motors by switching the number of poles the transformer E.M.
K. adapt the brushes to the requirements of the operating conditions, while in the case of commutator current generators or converters the terminal voltage and in the case of motors the speed of rotation can be changed within wide limits in an economical manner, whereby the use of the magnetic lines of force is achieved to the full for each pole connection, like a normal machine without pole changing.
According to the invention, an n X 2-pole wound armature works in a 2 n X 3-, 5, -7-, 9 etc. pole, ie n X 6-, 10-, 14- or 18-pole fields, this being able to be set up in such a way that it can be switched to the different numbers of poles in the specified row. The
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power generator and for Kommutatormasehinen in general, z. B. for direct current or alternating current commutator motors.
1 shows a direct current shunt generator with a 6-pole field and 2-pole armature, on whose commutator two diametrically opposed brushes Bi and B2 slide. K is an um-
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the currents running in the direction of the simple arrows create a 6-pole field, while in position 11 of the switch the field coils N1 and <S'i are short-circuited, so that a 2-pole field N, NS S is created and finite in position 1 of the changeover switch, the field coils are connected in series with simultaneous reversal of the current direction in the coils and Si, so that the current directions indicated by double arrows show this,
there are only north poles on one side of the brush plane, but only south poles on the other side of the brush plane, d. H. the field
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As a result, the generator in the position 111 of the switch K will deliver only one third of the voltage that is generated in the position 1. The transition between the individual voltage levels can be carried out by other known means, e.g. B. resistance control can be effected. This pole switching can also be used for generators with auxiliary poles or compensation.
Fig. 2 shows as an example an AC series commutator motor with 6-pole field and 2-pole armature and two diametrically positioned brushes. K is the pole-changing switch. When starting, the pole holder is in position I and accordingly the primary part is switched to six poles. This has the advantage that when starting, the electromotive force occurring due to the transformer effect in the coils short-circuited by the brushes is a third smaller than that of conventional motors, which is more favorable for commutation.
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As soon as the series motor cited as an example has reached its normal speed, the switch K is put into position II, whereby the primary part is switched to two poles. In this case, the purpose of pole switching is not to change the rotational speed; rather, starting in the 6-pole circuit is only intended to reduce the transformer effect.
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In commutator machines, in connection with the pole switching carried out according to the invention, neither the position nor the polarity of the brushes has to be changed.
So z. B. is sufficient for all pole numbers of the field of a 2-pole wound armature, which according to the invention can run in a 2-, 6-, 10-, 14- or 18-pole field, a pair of brushes set under 1800 and for a 4-pole armature are at all pole numbers 4-, 12- and 20 of the field only two pairs of brushes placed under 900 required.
The fact that one or more pairs of brushes are retained for all numbers of poles with the same position and polarity makes it easy to carry out pole switching during operation.
PATENT CLAIMS:
1. Rotating electrical commutator machine with drum armature, characterized in that the number of individual poles of the primary or field winding forms an odd multiple of the number of poles for which the drum armature is wound.