An die Schleifringe einer Induktionsmaschine angeschlossene Kommutator- Hintermaschine. Es ist eine Kommutatorhintermaschine bekannt geworden, die zur Regelung des Schlupfes oder der Phasenkompensation an die Schleifringe einer Induktionsmaschine (Hauptmotor) angeschlossen wird und deren Rotationsspannung sich aus zwei Komponen ten zusammensetzt. Die eine ist der Belastung proportional und der Schlupfspannung des Hauptmotors wenigstens angenähert ent gegengerichtet; die andere, gegen die Schlupf spannung 90 voreilend, ist wenigstens ange nähert konstant.
Die der erstgenannten Span nungskomponente entsprechende Komponente des Erregerfeldes wird entweder nur durch eine an die Schleifringe des Hauptmotors an geschlossene Erregerwicklung (Haupterreger wicklung) induziert, deren ohmscher Wider stand ein Mehrfaches des der Schlupffrequenz proportionalen induktiven Widerstandes be trägt, oder sie wird durch diese Haupterreger wicklung und durch eine vom Ankerstrom der Kommutatormaschine durchflossene Kom- poundwicklung gemeinsam erregt. Die zweite Komponente des Erregerkreises wird durch die Phasenkompensationserregerwicklung in duziert, die entweder ebenfalls an die Schleif ringspannung oder an eine konstante Span nung der Schlupffrequenz angeschlossen wird.
Bei Anschluss an die Schleifringe muss ihr Widerstand der Schlupffrequenz propor tional, im zweiten Falle dagegen konstant sein, damit ihr Strom von der Schlupffre quenz unabhängig und konstant ist. Die Phasenkompensationserregerwicklung muss von den andern Erregerstromkreisen unab hängig sein, das heisst ihr Strom darf bei Änderung des Stromes einer der andern Er regerwicklungen durch gegenseitige Induk tion nicht oder nicht wesentlich geändert wer den und umgekehrt. Ausserdem trägt der Stator eine Kompensationswicklung für die Aufhebung des Ankerfeldes.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Kommutatorhintermaschine dieser Art, die aber ohne Haupterregerstromkreis ausge führt ist, bei der also die Drehzahlregelung nur durch eine vom Ankerstrom der Kommu- tatormaschine durchflossene' Kompounder- regerwicklung bewirkt wird, während zur Phasenkompensation der Induktionsmaschine, wie bisher, eine Phasenkompensationserreger- wicklung dient. Hierbei kann Phasenkompen sation der Induktionsmaschine bei Belastung wie bei Leerlauf erreicht werden. Diese Anord nung bietet neben der einfacheren Schaltung den Vorteil geringerer Erregerverluste.
Die Ströme der beiden Erregerwicklungen müs sen wieder voneinander unabhängig sein, das heisst der Strom einer Wicklung darf bei einer Änderung des Stromes in der andern Wicklung durch gegenseitige Induktion nicht oder nicht wesentlich geändert werden. Der Strom der Phasenkompensationserregerwick- lung soll von der Schlüpfung wenigstens an genähert unabhängig sein, was in an sich bekannter Weise erreicht wird.
Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. a ist der Haupt motor, b die an seine Schleifringe c ange schlossene Kommutatormaschine, d die vom Ankerstrom der Kommutatormaschine durch flossene Kompoundwicklung, e eine syn chrone oder asynchrone Maschine, welche an das gleiche Netz f wie der Hauptmotor ange schlossen ist und die Geschwindigkeit der Kommutatormaschine b konstant oder ange nähert konstant hält. g ist die Phasenkompen- sationserregerwicklung, die über die vorge schaltete Drosselspule h an die Schleifringe c des Hauptmotors angeschlossen ist. Durch diese Drosselspule wird die Unabhängigkeit des Stromes in der Kompensationserreger wicklung g vom Strom der Kompoundwick- lung d erreicht.
Die Kommutatormaschine kann such statt mit einer Hilfsmaschine mit dem Hauptmotor gekuppelt sein, und schliess lich kann der Kompensationserregerkreis statt an die Schleifringspannung, an eine konstante Spannung der Schlupffrequenz angeschlos sen sein, wobei dann sein Widerstand von der Schlüpfung unabhängig sein soll. Die Kom pensationswicklung für die Aufhebung des Ankerfeldes ist der Einfachheit halber nicht angedeutet.
Das Verhalten einer solchen, an die Schleifringe einer Asynchronmaschine ange- schlossenen Kommutatormaschine ist unter Vernachlässigung des Statorwiderstandes, der Eisenverluste und der Stator- und Rotorreak tanzen aus dem Diagramm der Fig. 2 ersicht lich. In diesem Diagramm bedeutet: o a den Vektor der Statorspannung der Induktionsmaschine a, o b den Vektor der im Rotor der Induk tionsmaschine vom Stator her induzierten Spannung, o g den Vektor des Statorstromes J1 der Induktionsmaschine a, o c den Vektor des Rotorstromes J2 der Induktionsmaschine, o f den Vektor des Magnetisierungsstromes J0 der Induktionsmaschine, o d den Vektor des totalen Spannungsab falles J2 r2 im ganzen Rotorstromkreis der Induktionsmaschine,
b d den Vektor der im Rotor der Kollek tormaschine b induzierten Gesamtspannung b e den Vektor der im Rotor der Kollek tormaschine b von demn Feld der Erregerwick lung d induzierten Spannung Ek.
e d den Vektor der im Rotor der Kollek tormaschine von dem Feld der Erregerwick lung g induzierten Spannung ED.
Die auf den Vektor o b projizierte Kom ponente b h der demn Rotorstrom proportiona len induzierten Spannung EK = b e bedingt einen zusätzlichen Schlupf der Induktions maschine a, während die dazu senkrechte Komponente h e Einfluss auf die Phasenver schiebung des Motorstromes hat. Diese Span nungskomponente h e wird aber bei jedem Schlupf und selbst bei Leerlauf der Ma schine a von der konstanten und annähernd gleich grossen Spannung e d aufgehoben, so dass also die Phaenkompensation im ganzen Tourenbereich der Induktionsmaschine er reicht wird; denn da die Komponente h e.
die vom wattlosen Strom im Rotor beding t ist, unabhängig von der Grösse der Wattkom ponente b h und stets entgegengesetzt und an nähernd gleich dem konstanten Spannungs wert ED <I>(= e d)</I> ist, ist auch die wattlose Stromkomponente des Rotorstromes konstant. Ist die Erregung der Kollektormaschine b einmal auf Phasenkompensation eingestellt, dann bleibt diese hiernach also bei Leerlauf und Belastung erhalten. Dies gilt aber nur, wenn der Spannungsvektor b e stets parallel zum Stromvektor o c bleibt, wenn also die Kompoundwicklung d wirklich vom Rotor strom J2 selbst oder von einem diesem propor tionalen und phasengleichen Strom durchflos sen wird.
Im Diagramm der Fig. 2 war angenom men, dass die Spannung EK vom Rotorstrom der zugehörigen Phase allein erzeugt wird. Zur Erfüllung dieses Diagrammes ist eine Wicklungsanordnung nach Fig. 3 notwendig. S, R und K bedeuten darin Stator, Rotor und Kollektor der Kommutatormaschine. WK ist die Kompoundwicklung, We die Phasenkom- pensationserregerwicklung. Die Kompensa tionswicklung, die zur Aufhebung des Anker feldes der Kommutatormaschine dient, ist in Fig. 3 und 5 der Übersichtlichkeit wegen nicht gezeichnet. Die Spannung EK der Fig. 2 wird nur durch den in der Wicklung WK flie ssenden Rotorstrom der zugehörigen Phase er zeugt. Es kann nun der Fall eintreten, z.
B. bei einem Motor mit sehr grossem Magnetisierungs strom, dass die Komponente e d für einen ver langten Schlupf sehr gross wird (s. Fig. 4), wo durch sich eine grosse Leistung der Drossel ergibt. Um eine Verkleinerung der vom Dros selerregerkreis induzierten Spannung und da mit der Drosselleistung selbst zu erreichen, muss die von der Kompoundwicklung indu zierte Spannung im Sinne der Nacheilung verdreht werden. Dies ist dadurch möglich, dass man einen bestimmten Pol nicht nur, wie in Fig. 2 bezw. 3, durch den Rotorstrom der zugehörigen Phase, sondern ausserdem noch durch den Rotorstrom einer benachbarten Phase erregt. Man arbeitet mit überlappter Erregung. Wie die Phasen überlappt werden, hängt von den jeweiligen Bedingungen ab.
In Fig. 4 zum Beispiel ist angenommen, dass die Kompoundwicklungen eines Pols vom zu- gehörigen und dem um 120 voreilenden Ro torstrom durchflossen werden, wobei die Wicklung, welche durch den um 120 vor eilenden Rotorstrom erregt wird, im umge kehrten Wickelsinn ausgeführt ist. Die ge samte, von den Kompoundwicklungen indu zierte Spannung ist EK = b k, die sich aus den Komponenten EK'= b i und EK'' = i k zusammensetzt. Die von der Kompensations erregerwicklung induzierte Spannung ist ED = k d. Alle übrigen Bezeichnungen stimmen mit Fig. 2 überein. Da bei dieser Art der Er regung Spannung EK und Strom J2 nicht mehr in Phase sind, wird die Phasenkompen sation von Leerlauf bis Belastung nicht mehr konstant bleiben. Sie wird in diesem Fall bei Belastung zunehmen, was für manche Fälle einen Vorteil bedeutet.
Die Anordnung dieser Wicklungen zeigt Fig. 5. R, S und K be deuten wieder Rotor, Stator und Kollektor der Kommutatormaschine, WK' die zugehörige, WK'' die überlappte Kompoundwicklung, We die Phasenkompensationserregerwicklung. U, V und W bedeuten Pol U, Pol V und Pol W der Kommutatormaschine, w, v und w Phase u, Phase v und Phase w.