Einrichtung zur Verbesserung der Kommutierung von Gleichstrommaschinen bei plötzlichen Belastungsänderungen. Bei Gleichstrommaschinen mit Wende polen muss der nutzbare Kraftfluss der Wende pole stets proportional dem Ankerstrom (Be lastungsstrom) sein, was unter den gewöhn lichen Betriebsbedingungen dadurch erreicht wird, dass man die Wendepolwicklung mit dein Ankerstrom erregt und den magneti schen Pfad des Wendepolkraftflusses mög lichst wenig sättigt.
Bei plötzlichen Ände rungen der Belastung, insbesondere bei Kurz schluss, kann aber das Wendefeld trotzdem nicht in gleichem Masse wie der Ankerstrom ansteigen, weil durch die rasche Zunahme des Wendefeldes Wirbel-Ströme in den massiven Teilen der Wendepole und Joche induziert werden, welche den erregenden Wendepol-Amperewindungen entgegenwirken. Die Folge dieser Erscheinung ist, da.ss bei Kurzschlüssen in Gleichstromnetzen die Kom- mutierung der Generatoren stets eine sehr schlechte wird, was bei Maschinen für höhere Spannung, besonders bei solchen ohne Kom pensationswicklung wegen der gleichzeitig eintretenden Verzerrung des Feldes der Haupt pole das gefürchtete Randfeuer einleitet.
Nach der vorliegenden Erfindung soll nun die Kommutierung von Gleichstrommaschinen bei plötzlichen Belastungsänderungen dadurch verbessert werden, dass eine oder mehrere in sich geschlossene Wicklungen angebracht werden, welche mit einem vom Ankerstrom abhängigen Kraftfluss verkettet sind und in welchen bei einer Zunahme dieses Kraft flusses Ströme induziert werden, welche das Wendepolfeld verstärken.
Die Fig. 1 zeigt eine solche Einrichtung in schematischer Darstellung. A ist die Anker wicklung, TI? die Wendepolwicklung, Z eine in sich geschlossene Zusatzwicklung, J, der Wendepolkraftfluss und (h° irgend ein vom Ankerstrom abhängiger Kraftfluss, beispiels weise der nicht mit der Wendepolwicklung verkettete Teil des Ankerfeldes. Die Wick lung Z ist mit dem Kraftfluss (h., verkettet, und durch eine Zunahme dieses Kraftflusses wird in ihr ein Strom induziert; der diese Zunahme vergrössert.
Nun ist aber die Wick lung Z ausser mit dem Feld 0" auch mit dem Wendefeld (P". verkettet, und zwar im entgegengesetzten Sinne wie mit 0a. Der die Zunahme von (1)a verzögernde Strom wird also gleichzeitig die Zunahme von (h,r be schleunigen, also den Wirbel - Strömen in den massiven Teilen des magnetischen Pfades des Wendepolkraftflusses entgegenwirken.
Die in sieh geschlossene Wiehlung kann in verschiedener Weise angeordnet werden. Die Verstärkung des Wendepolfeldes kann zum Beispiel, wie in Fig. 1, einfach dadurch erfolgen, dass die in sich kurzgeschlossene Wicklung, welche mit einem von der Be lastung abhängigen Kraftfluss, zum Beispiel dem Ankerquerfeld oder einem Teil desselben, verkettet ist, gleichzeitig auch mit dem Wendefeld verkettet ist, jedoch in entgegen gesetztem Sinne. In diesem Falle kann die in sich geschlossene Wicklung zum Beispiel nach Art einer Kompensationswicklung in Nuten in den Hauptpolen untergebracht werden.
Eine solche Anordnung zeigt Fig. 2. A ist der Anker einer (äleichstrominaschine, Pi und <I>La</I> sind zwei Hauptpole, W der zwischen denselben liegende Wendepol. Die Wick lungen des Ankers und des Wendepols und die Richtung der in denselben fliessenden Ströme sind in der üblichen Weise durch Kreise mit Punkten und Kreuzen angedeutet.
Diese beiden Wicklungen erzeugen die durch die gestrichelten Linien dargestellten Kraft flüsse, nämlich das Wendepolfeld (h,a und das Ankerfeld (Querfeld) (1)a. <I>Z</I> ist die in sich geschlossene zusätzliche Wicklung, in wel cher durch die Zunahme des Ankerfeldes (I)" ein Strom in der eingezeichneten Richtung induziert wird.
Dieser Strom wirkt, da die zusätzliche Wicklung Z auch mit dem Wende feld (h" verkettet ist, auch auf dieses Feld ein, und zwar unterstützt er die Wendepol- Amperewindungen, wie aus der Betrachtung der in Fig. 2 eingetragenen Stromrichtungen ohne weiteres hervorgeht. Die Zusatzwick lung kann in einer Nut des Hauptpols kon zentriert oder auf mehrere Nuten verteilt sein. Sie kann nur einen Teil des ,Anker- querfeldes umfassen, wie in Fig. 2, sie kann aber auch mit dein ganzen Querfeld ver- kettet sein, also in einer Nut in der Mitte des Hauptpols liegen.
Ein anderes Feld, welches dem Anker strom proportional ist und mit welchem die zusätzliche Wicklung verkettet sein kann, ist das Streufeld der Wendepole. Ist die in sich geschlossene Zusatzwicklung mit diesem Feld verkettet, so ist es nicht notwendig. dass sie auch mit dem Hauptfeld der Wende pole verkettet ist. Der durch eine Zunahme des Wendepol-Streufeldes in ihr induzierte Strom wird vielmehr schon dadurch die Zu nahme des Wendepol-Hauptfeldes beschleu nigen; dass er die Zunahme des Streufeldes verzögert und dadurch die magnetische In duktion an allen Stellen des Wendepolkraft- flusses, an welchen Hauptfeld und Streufeld der Wendepole in gleichem magnetischen Pfad verlaufen, vermindert.
Die Fig. 3 zeigt beispielsweise eine solche Anordnung. Wie in Fig. 2 bedeutet A den Anker, Pi und P:, zwei Hauptpole, IV den dazwischen liegenden Wendepol, Z die in sich geschlossene Zusatzwicklung. Die Wick lungen des Ankers und des Wendepols und die Richtung der in ihnen fliessenden Ströme sind auch hier in der üblichen Weise durch Kreise mit Punkten oder Kreuze angedeutet.
Das Ankerquerfeld ist hier nicht gezeichnet, wohl aber das Wendepol-Hauptfeld (h" und das Wendepol-Streufeld (ha. Die zusätzlichen Wicklungen sind hier mit dem verkettet. Eine Zunahme dieses Fel des induziert in ihnen ,Ströme von der in der Fig. 3 angegebenen Richtung, welche die Zunahme des Streufeldes verzögern.
Dadurch wird die magnetische Induktion im Wende- pol W und vor allem in dein am obern Ende des Wendepols angeordneten Luftspalt L weniger rasch anwachsen können, und die dadurch freiwerdenden Amperewindungen der Wendepolwicklung können nun zur Überwin dung der - Amperewindungen der Wirbel ströme dienen.
Es ist nicht notwendig, dass die in sich geschlossene Wicklung als eine besondere, von den übrigen völlig getrennte Wicklung vorhanden ist. Sie kann vielmehr auch durch Parallelschalten zweier Teile einer ohnehin vorhandenen Wicklung, zum Beispiel der Wendepolwicklung, dargestellt werden, wo bei die beiden Teile mit dem Wendepol hauptfeld gleich stark verkettet sind, mit dem Wendepolstreufeld dagegen verschieden stark.
Eine solche Anordnung zeigt die Fig. 4. Der Wendepol W trägt hier die beiden Wick lungen Wi und Wz, welche beispielsweise so bemessen werden können, dass in statio närem Zustand der grösste Teil des Stromes durch die Wicklung Wi fliesst. Es wird sich dann ein ziemlich starkes Wendepolstreufeld ausbilden. Die beiden Teile der Wendepol wicklung bilden zusammen (ohne die Zulei tungen vom Anker bezw. vom Netze her) eine in sich geschlossene Wicklung.
Der Wendepol-Hauptfluss ist mit den beiden Tei len der Wicklung, deren Windungszahl als gleich vorausgesetzt sei, so verkettet, dass eine Änderung desselben in der in sich ge schlossenen, aus Toi und W2 bestehenden Wicklung keinen Strom induzieren, d. h. also die Stromverteilung auf diese beiden Wick lungen nicht verändern kann.
Eine Änderung des Wendepol-Streufeldes dagegen wird einen solchen Strom induzieren, d. h. die Vertei lung des Stromes auf die beiden Wicklungen W; und W2 in dem Sinne verändern, dass W2 einen grösseren Anteil als vorher über nimmt, wenn der Wendepol-Streufluss zu nimmt;
denn der Wendepol-Streufluss ist finit dein Wicklungsteil W1 weit stärker verkettet als mit dem Wicklungsteil W2. Die Wir kung dieser Wicklungsanordnung im Fall einer plötzlichen Belastungsänderung ist genau dieselbe wie die der Wicklung 2 in Fig. 3.
In allen bisher erläuterten Fällen ist es natürlich nicht notwendig, dass die in sich geschlossene Wicklung unmittelbar kurzge schlossen sei, sie kann vielmehr auch über einen Widerstand geschlossen sein, wodurch man den Vorteil erreicht, dass ein Irrtum in der Berechnung der Zusatzwicklung durch die Einstellung dieses Widerstandes ausge- glichen, die Wirkung der zusätzlichen Wick lung also an der fertigen Maschine einge stellt werden känn.