<Desc/Clms Page number 1>
Mit Wendepolen versehener einphasiger Einankerumformer.
Die bisher bekanntgewordenen Einrichtungen zur Verbesserung der Kommutation einphasiger Einankerumformer beseitigen die Kommutationsstörungen nur unvollkommen, oder sie erfordern teure zusätzliche Maschinen.
Gegenstand vorliegender Erfindung sind Einrichtungen an einphasigen Einankerumformern, die an der Maschine selbst angebracht sind und durch welche Kommutationsstärungen vollkommen beseitigt werden.
EMI1.1
gehäuses der Maschine. ist der Kollektoranker, der über die Schleifringe 2 mit einphasigem Wechselstrom gespeist wird ; 3 ist die Hauptfelderregerwicklung, 4 die Reihenschlusswendepolwicklung Üblicher Ausführung, J eine am Ständer des Umformers angebrachte Dämpferwieklung. deren Achse mit der Achse der Erregerwicklung 3 zusammenfährt. 6 ist eine zweite am Ständer des Umformers angebrachte Dämpf erwieklung, deren Achse mit der Kollektorbürstenachse zusammenfällt ;
7 ist eine zweite Wendepolwieklung, die mit der Dämpferwicklung 6 in Reihe geschaltet ist. 8 stellt einen Transformator dar, der die Wendepolwieklung 7 mit den Dämpferwiekiungen 5 bzw. 6 verkettet. 9 ist ein Ohmscher Widerstand, der in den Stromkreis der Dämpferwicklung 5 eingeschaltet ist : 10 stellt einen induktiven Wider-
EMI1.2
und 12 den Wendepolluftraum.
Bekanntlich wirken beim einphasigen Einankerumformer die vom einphasigen Wechselstrom erzeugten Anker-AW so, als ob im Anker zweierlei Alten von AW gleichzeitig vorhanden wären. Die erste Art dieser beiden Anker-AW steht in bezug auf die Pole still und wirkt genau so wie die DrehstromAnker-AW beim dreiphasigen Einankerumformer. Sie verursacht nach dem heutigen Stande des Elektromachinenbaues keinerlei Schwierigkeiten. Die zweite Art dieser beiden Anker-AW rotiert relativ zu den Maschinenpolen, u. zw. in derselben Richtung, aber mit doppelter Geschwindigkeit wie der Anker.
EMI1.3
EMI1.4
ist bereits in der Literatur vorgeschlagen worden.
Die auf diese Art unabdämpfbaren Streufelder der doppelperiodigen Anker-AW werden jedoch beim Umformer vorliegender Erfindung in ihrer schädlichen Wirkung auf die Kommutation dadurch unwirksam gemacht, dass den üblichen Reihenschlusswende- feldern der Wendepole erfindungsgemäss Wechselwerdefelder überlagert werden, welche die durch die doppelperiodigen Streufelder verursachten, unter den Kollektorbürsten auftretenden transformatorischen Funkenspannungen aufheben.
Die Dämpfung der doppelperiodigen Anker-AW erfolgt bei den Anordnungen nach den Fig. 1 bis Fig. 4 in Richtung der Hauptpolaehse vorwiegend durch die Dämpferwicklung 5 und in Richtung der Kollektorbürstenaehse durch die Dämpferwicklung 6. Unter der beispielsweisen Annahme, dass die vereinigten Reaktanzen der Dämpferwicklung und der Erregerwicklung 3 gleich sind der Reaktanz der Dämpferwicklung 6, bilden die doppelperiodigen Streufelder des Umformers zusammen ein Kreisdrehfeld.
Nach den für Wechselstromkollektormaschinen gültigen Gesetzen lässt sich bekanntlich an einer mit halber Synchrongeschwindigkeit laufenden Drellstromkollektormaschine die unter den Kollektorbürsten auftretende transformatorische Funkenspannung dadurch aufheben, dass man dem Reihenschlusswendefeld ein Wechselwendefeld hinzufügt, dessen Stärke angenähert gleich ist dem doppelten Höchstwerte des sinusartig verteilten Kreisdrehfeldes und das in Phase ist mit diesem Kreisdrehfeld.
Es wurde nun gefunden, dass beim einphasigen Einankerumformer das kreisförmige Drehfeld der doppelperiodigen Streulinien wie das Feld einer Drehstromkollektormaschine wirkt, deren Anker mit halber Synehrongesehwindigkeit läuft. Fiigt man also, dieser Erkenntnis entsprechend, dem Reihen- schlusswendefeld des einphasigen Einankerumformers ein Weehselfeld hinzu, dessen Höchstwert ungefähr
EMI1.5
Streudrehfeld übereinstimmt, so ist die vom Streudrehfeld erzeugte transformatorische Funkenspannung unter den Kollektorbürsten aufgehoben. Die Kommutation des einphasigen Einankerumformers ist dann. richtiges Reihenschlusswendefeld vorausgesetzt, eine restlos vollkommene.
Der Fall, dass sich die doppelperiodigen Streufelder zu einem Kreisdrehfeld zusammensetzen, trifft nicht immer zu. Immer aber lässt sieh Stärke und Phase des erforderlichen zusätzlichen Wechselwendefeldes bestimmen. Z. B. für den Fall, dass das Streufeld in Richtung der Kollektorbürstenachse halb bzw. doppelt so gross ist, als das Streufeld in Richtung der Hauptfeldaehse, und für den Fall, dass zwischen den beiden genannten Streufeldern eine Phasenverschiebung von einer Viertelperiode vorhanden
<Desc/Clms Page number 2>
ist, muss das überlagerte Wechselwendefeld gleich sein dem vierfachen bzw. dem einfachen Höchstwert des Streufeldes in Richtung der Kollektorbürstenachse. Die Phase des überlagerten Wechselwendefeldes hat hiebei mit der Phase des coaxialen Streufeldes übereinzustimmen.
Zur Erzeugung solcher den theoretischen Bedingungen entsprechender Wechselwendefelder können alle in den Fig. 1-6 gezeichneten beispielsweisen Anordnungen dienen.
Bei Anordnung nach Fig. 1 erzeugt eine besondere Wendepolwicklung 7 das erforderliche Wechselwendefeld, das sich dem von der Wendepolwicklung 4 erzeugten Reihenschlusswendefeld überlagert.
Die Wendepolwicklung 7 ist erfindungsgemäss mit der Dämpferwicklung 6 in Reihe geschaltet.
Die Wickelsinne von 6 und 7 haben hiebei entgegengesetzte Richtung. Durch diese gewählte Reihenschaltung wird erreicht, dass die Phase des Wechselwendefeldes mit der Phase des Streufeldes in Richtung der Kollektorbürsten angenähert übereinstimmt, dass sich also das von der Wendepolwieklung 7 erzeugte Feld und das Streufeld unter den Wendepolen nahezu algebraisch addieren. Dies ist nach folgenden Überlegungen leicht einzusehen. Die Richtung des Dämpfungsstromes in 6 und 7 wird durch den Wickelsinn von 6 bestimmt, da diese Wicklung gegenüber 7 die weitaus kräftigere ist. Die AW der Wicklung 6 sind den doppelperiodigen Anker-AW fast genau entgegengesetzt gerichtet.
Zufolge des verkehrten Wickelsinnes von 6 und 7 wirken also die AW von 7 in Richtung der doppelperiodigen Anker-AW, also im Sinne des doppelperiodigen Ankerstreufeldes. Die Anordnung nach Fig. 1 entspricht somit allen Fällen, in denen das Streufeld in Richtung der Hauptfeldachse grösser ist als halb so gross wie das Streufeld in Richtung der Kollektorbürstenachse. Für den Fall, dass das Streufeld in Richtung der Hauptfeldachse kleiner ist als halb so gross wie das Streufeld in Richtung der Kollektorbürstenachse, müssen die Wickelsinne von 6 und 7 übereinstimmen.
Bei Anordnung nach Fig. 2 ist die Wendepolwicklung 7 nicht unmittelbar, sondern erfindungsgemäss über den Transformator 8 mit der Dämpferwicklung 6 in Reihe geschaltet. Alles über die Anordnung
EMI2.1
erzeugten Wechselwendefelder können durch irgendwelche bekannte Mittel zur Einstellung einer bestimmten Feldphase korrigiert werden. Beispiele solcher Phasenkorrektureinrichtungen sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Bei Anordnung nach Fig. 3 wird der Wendepolwicklung 7 ausser dem Dämpfung- strome der Wicklung 6 noch ein zweiter Wechselstrom zugeführt, der zufolge der verkettenden Wirkung des Transformators 8 in seiner Phase mit dem Dämpfungsstrome der Wicklung 5 übereinstimmt. Die Wendepolwicklung 7 der Anordnung nach Fig. 3 ist also erfindungsgemäss über den Transformator 8 auch mit der Dämpferwicklung 5 in Reihe geschaltet.
Da die Phasen der Dämpfungsströme in den Wicklungen 5 und 6 gegeneinander um eine Viertelperiode verschoben sind, ist es möglich, dem resultierenden Strom in Wicklung 7 und damit dem Wechselwendefeld jede beliebige Phase zu geben.
Bei Anordnung nach Fig. 4 wird nicht die Phase des Wechselwendefeldes, sondern die Phase des Streufeldes in Richtung der Hauptfeldachse geregelt. Dem vorwiegend induktiven Widerstand der Wicklung 5 wird erfindungsgemäss ein Ohmscher Widerstand 9 hinzugefügt.
Bei Änderung des Verhältnisses zwischen Ohmschem und induktivem Widerstand einer Impedanz ändert sich bekanntlich die Phase der resultierenden Verbrauchsspannung dieser Impedanz. Mit Änderung der Phase dieser Verbrauchsspannung ändert sich auch die Phase jenes Feldes, das diese Verbrauchsspannung transformatorisch erzeugt. In unserem Falle bilden die Streulinien in Richtung der Hauptfeldachse das transformatorische Feld zur Erzeugung der Verbrauchsspannung im Stromkreis 5 und 9. Durch Einfügung des Ohmschen Widerstandes 9 in den Stromkreis der Wicklung 5 kann also die Phase
EMI2.2
Wechselwendefeldes beliebig eingestellt werden.
In den Fig. 5 und 6 sind beispielsweise Anordnungen gezeichnet, durch die es möglich ist, die erforderliche Grösse des Wechselwendefeldes auch ohne zusätzliche Wendepolwicklungen zu erzeugen.
Bei Anordnung nach Fig. 5 ist in den Stromkreis der Dämpfungswicklung 6 erfindungsgemäss ein zusätzlicher induktiver Widerstand 10 eingeschaltet. Durch diesen zusätzlichen induktiven Widerstand ist es möglich, die Reaktanz der Dämpfungswicklung 6 z. B. doppelt so gross zu machen als die vereinigte Reaktanz der Wicklungen 3 und 5. Dann ist auch das Streufeld in Richtung der Kollektorbürstenachse doppelt so gross als das Streufeld in Richtung der Hauptfeldaehse. Wie schon vorhin erwähnt, hat diesem Sonderfalle das Streufeld in Richtung der Kollektorbürstenachse gerade die Grösse des erforderlichen Wechselwendefeldes. Gleichen Luftspalt unter den Haupt-und Wendepolen vorausgesetzt, ist also in diesem Sonderfalle gute Kommutierung schon von selbst vorhanden, so dass die Anbringung einer zusätzlichen Wendepolwicklung entfällt.
Für die Anordnung nach Fig. 6-die auch in diesem Falle erforderlichen Dämpferwicklungen sind in die Figur nicht eingezeichnet, um die Deutlichkeit derselben nicht zu beeinträchtigen-sei der Fall eines kreisförmigen doppelperiodigen Streufeldes angenommen und weiters angenommen, dass der Wendepolluftraum j ! 2 erfindungsgemäss halb so gross ist, als der Hauptpolluftraum 11. Dann wird zufolge dieses angenommenen Verhältnisses zwischen Hauptpolluftraurrl und Wendepolluftraum die Streufelddichte unter den Wendepolen doppelt so gross sein, als unter den Hauptpolen, d. h. unter den gemachten
EMI2.3
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
müssen.
Zu der Besprechung der Figuren sei bemerkt, dass die gewählten Zahlenverhältnisse nicht mathematisch genaue, sondern nur angenäherte Verhältnisse sind, die nur aus Gründen einfacherer Darstellung gewählt wurden. Weiter sei bemerkt, dass durch die in den Figuren dargestellten Anordnungen die Zahl der möglichen Ausführungsarten von Umformern gemäss vorliegender Erfindung nicht erschöpft ist. Es ist
EMI3.2
zwei Punkten einphasigen Wechselstrom zuführt. Die einphasigen Umformer vorliegender Erfindung können daher erfindungsgemäss auch mehr als zwei Schleifringe erhalten. Die diesen Schleifringen zugeführten Wechselströme sind in ihrer Grösse derart abzustufen, dass sieh das Wechseistrolll-AW-Polygon des Ankers einer Sinuslinie gut anschmiegt.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer solchen Speisung. Darin bedentet 1 die Ankerwicklung des Umformers, die hier als Trommelwicklung vorausgesetzt ist, 1M, 14, 7J und 16 sind (lie A'ischlussp''lkif dieser Wicklung
EMI3.3
wicklungen zweier Transformatoren. Durch die Umsetzungsverhältnisse der beiden Transformatoren ist bei dieser Anordnung das Verhältnis der beiden Sekundärströme in 18 End 19 eindeutig festgelegt. Die Umsetzungsverhältnisse der beiden Transformatoren und die Lage der Anschlusspunkte der Wicklungen für die Schleifringe lassen sieh nun leicht derart wählen, dass die Eckpunkte 22 bis 32 des Wechselstrom-
EMI3.4
entsprechen bei der hier vorausgesetzten Wicklungsart je 7wei um eine Polteilung auseinanderliegende Eckpunkte des Amperewindungspolygones.
Die beiden Transformatoren 18, 20 und 19, 21 kännen selbstverständlich einen gemeinsamen Eisenkorper, gegebenenfalls mit sogenannten Zwischenjoehen, besitzen.
Zum Schlusse sei darauf verwiesen, d. ss der neue einphasige Umformer. die erforderliche Schleifringzahl vorausgesetzt, ohne irgendwelche Änderung auch mit Drehstrom betrieben werden kann. Bei Drehstrombet'ieb verschwinden die doppelperiodigen Anker-AW; demzutolge kommen die Dämpfung,ströme in den Dämpferwicldungen und djs doppelpedodige Ankerstreufeld in Fortfall. Damit aber ent-
EMI3.5
Die vorstehend beschriebene Erfindung kann gleich gut für alle mit Wendepolen versehenen einphasigen Einankerumformer verwendet werden, gleichgültig ob die Spannung an den Kollektorbürsten konstant ist oder auf irgendeine bekannte Art geregelt wird.
EMI3.6
schlusswendefeldein Wechselwendefelder überlagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass durch diese Wendefelder die durch die doppelperiodigen, nach der Abdämpfung noch vorhandenen Streufelder verursachten, unterdenKollektorbürstenauftretendentransformatorischenFunkenspannungenaufgehobenwerden.