Kommutatormaschine mit umschaltbarer Polzahl. Asynchronmotoren können bei gleicher Frequenz durch Polumschaltung der Ständer wicklung mit verschiedenen Drehzahlen be trieben werden. Bei den verschiedenen Dreh zahlen ist an der Welle ungefähr das gleiche Belastungsdrehmoment verfügbar. Normaler weise ist die Maschine bei allen Polumschal tungen magnetisch und elektrisch praktisch gleich gut ausgenützt.
Um Gleichstrommotoren der üblichenAus- führung bei ,gleichbleibender Spannung eben falls mit verschiedenen Drehzahlen zu be treiben, pflegt man ihr Feld zu schwächen. Zur Erreichung der zweifachen Nenndreh zahl wird zum Beispiel der magnetische Fluss auf die Hälfte herabgesetzt. Damit ver mindert sich jedoch auch das Belastungs drehmoment auf .die Hälfte; die Maschine ist also bei einer der beiden Drehzahlen magne tisch nicht voll ausgenützt. Bei der doppelten Drehzahl ist die magnetische Ausnützung nur 50 %.
Durch die Erfindung ist es jedoch mög lich, mit relativ einfachen Mitteln Gleich- Strom- oder Wechselstromkollektormotoren in an sich bekannter Weise mit Polumschaltung zu versehen und so auszuführen, dass deren magnetische und elektrische Ausnützung bei gleichbleibender Spannung und verschiedener Drehzahl gleich gut ist.
Dies wird erfin dungsgemäss dadurch erreicht, dass der Wick lungsschritt der Schleifenwicklung :des bei beiden Polzahlen unverändert bleibendenLäu- fers gegenüber der Polteilung des Ständers bei der kleineren Polzahl ungefähr im glei chen Verhältnis verkürzt ist, wie er ,gegen über der Polteilung bei der grösseren Polzahl verlängert ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel für die Erfindung .dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Abwicklung eines vier- poligen Motors, der gemäss Fig.2 mit un- veränderter Wicklung zweipolig betrieben werden kann.
Der magnetische Aufbau der Maschine, die als Gleich- oder Wechselstrom- motor läuft, ist derjenige eines gewöhnlichen vierpoligen gollektormators. Der Trommel anker besitzt eine gewöhnliche Schleifen- Wicklung, doch ist sein Wicklungsschritt ge mäss Fig. 1 etwa, ein Drittel grösser als die Polteilung. Durch Aufsetzen von vier Bür sten, die um je eine Polteilung gegenein ander versetzt sind, entstehen in der Läufer wicklung vier parallelliegende Ankerstrom zweige. Der verlängerte Wicklungsschritt er gibt eine nur wenig schlechtere Ausnutzung der Maschine, als wenn der Wickelschritt gleich der Polteilung wäre.
Wird der Motor gemäss Fig. 2 durch Um- schalt.ung zweier einander benachbarter Pol- wicklunben des Ständers zweipolig betrieben, so müssen seine Bürsten in die neue neu trale Zone, also hier um 45 vor- bezw. zu rückverschoben werden. Man kann auch eines der Paare gegenüberliegender Bürsten ab heben und das andere um 45 verschieben. Der 'Wickelschritt der Trommelwicklung des Läufers beträgt hierbei nur etwa zwei Drit tel der neuen, vergrösserten Polteilung, doch ist. die Zahl der parallelgeschalteten Anker stromzweige nur noch gleich zwei.
Auch bei dieser zweipoligen Anordnung ist die elek trische und magnetische Ausnützung des Materials nur unbedeutend gegenüber der jenigen einer Maschine mit Durchmesser wicklung vermindert. Die Verminderung ist praktisch die gleiche Wie bei der vierpoligen Schaltung des Motors.
Ein solch vierpoliger Motor nach Fig. 1 läuft bei einer bestimmten Klemmenspannung und Erregung mit. einer seinen elektrischen und magnetischen Daten entsprechenden Drehzahl. Wird er gemäss Fig.2 zweipolig geschaltet, so läuft er bei der gleichen Span nung und Erregung mit der halben Dreh zahl. Bei der gleichen magnetischen und elek trischen Ausnützung ergibt sieh für beide Polzahlen das gleiche Drehmoment, doch ist bei der vierpoligen Schaltung und doppelter Drehzahl die Leistung die doppelte wie bei zweipoliger Schaltung und daher auch der Belastungsstrom doppelt so gross.
Die für den Übergang von einer Polzahl zur halben Polzahl vorzunehmenden Schal tungsänderungen sind aus den Fig.3-6 zu entnehmen, und zwar für den Nebenschluss- motor aus Fig. 3 und 4, für den Hauptstrom- rnotor aus Fig. 5 und 6, wobei Fig. 3 und 5 die vierpolige, Fig.4 und 6 die zweipolige Schaltung darstellen. Die Umschaltungen kön nen, Wenn sie betriebsmässig zu erfolgen haben, mittels einfachen Dreh-, Hebel-, Mes ser- oder Walzenschalters vorgenommen wer den. Mit diesem an den Motor angebauten Schalter kann zugleich die Bürstenabhebe- und -verschiebevorrichtung verbunden sein.
Andernfalls genügt es, bloss die entspre chenden Klemmen mit Umklemmschienen an- zubringen, insbesondere dann, wenn man nur eine Type solcher Motoren auf Lager halten und von Fall zu Fall entweder mit der hohen oder mit der niederen Drehzahl be treiben will.
Aus dem Gesagten geht ohne weiteres hervor, dass ein Motor nach der Erfindung bei gleicher Leistung und Drehzahl an ver schiedene, im Verhältnis ein zu zwei stehende Spannungen angeschlossen werden kann. Dies vereinfacht nicht nur die Lagerhaltung, son dern ist auch für den Motorbesitzer von Vor teil, wenn die Spannung des Betriebsnetzes, was häufig vorkommt, auf den doppelten Betrag erhöht wird, zum Beispiel von 110 auf 220 Volt.
Wenn z1 auch das Anwendungsgebiet. von Motoren nach der Erfindung zunächst auf kleine Leistungen in der Grössenordnung von 1 kW beschränkt ist, so ist es doch nicht. ausgeschlossen, auch grössere Motoren in der angegebenen Weise umschaltbar zu machen. Dabei kann sich die Anbringung von Wende polen als vorteilhaft erweisen.
Wie diese in einfacher Weise in die 'Schaltung einbezogen werden können, ist aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich, die die Nebenschlussmaschine nach F'ig. 3 und 4 mit Wendepolen veranschaulicht; diese sind in der Zeichnung durch dickere Striche, als sie die Nebenschlusswicklunb kennzeichnet, hervorgehoben. Beim Übergang von vier auf zwei Pole werden die ausserhalb der zweipoligen Kommutierungszonen stehen den Wendepole kurzgeschlossen.
Dem Übel stand, dass da.s Wendefeld bei der zweipoligen Maschine zu schwach ausfällt, kann man er- forderlichenfalls durch Windungsvermehrung bei der zweipoligen oder durch Shuntierung bei der vierpoligen Schaltung begegnen; auch kann man das .richtige AW-Verhältnis da durch erreichen, dass man bei der zweipoligen Schaltung die beiden Wendepole in Reihe, bei der vierpoligen Schaltung je zwei Wende pole parallel schaltet, Ein weiterer Vorteil kann bei den Ma schinen nach der Erfindung durch Kompen sation der Ankerrückwirkung erreicht wer den.
Bekanntlich wird infolge der Anker rückwirkung bei Belastung die Feidstärke unter den Polen in der Umfangsrichtung auf der einen Polhälfte verstärkt, auf der andern ,geschwächt, und infolge Eisensättigung ist die Verstärkung auf der einen Polhälfte ge ringer als die .Schwächung auf der andern, so dass der resultierende Kraftfluss bei- Be lastung kleiner ist als bei Leerlauf. Diese Kraftflussschwächung wird um so grösser, je grösser der Polbogen ist.
Da nun bei der An ordnung nach der Erfindung der Polbogen in der zweipoligen Schaltung doppelt so gross ist wie in der vierpoligen Schaltung, ist hier die Gefahr der Kraftflussischwächung beson ders gross. Im vorliegenden Fall lässt sich dieser Gefahr erfolgreich dadurch begegnen, ,dass man die Feldwicklung auf die Pole un gleich verteilt in der Weise, dass diejenigen Pole mehr Amperewindungen erhalten, unter denen im- zweipoligen Betrieb bei Belastung durch die Ankerrückwirkung eine Feld schwächung eintritt.
So gelingt es, auf ein fache Art ohne Verteuerung der Maschine beim zweipoligen Betrieb den schädlichen Ein fluss der Ankerrückwirkung auszugleichen.
Selbstverständlich ist,die Schaltung nach der Erfindung auch bei mehr als vier bezw. zwei Polen möglich, nämlich für alle Polzahl paare, bei denen der Wicklungsschritt der Ankerwicklung die Polteilung der einen Polzahl etwa ebensoviel übersteigt, wie er die Polteilung der andern Polzahl unterschreitet.
Wie erwähnt, kann die beschriebene Ma schine ebensogut mit Gleichstrom wie mit Einphasenwechselstrom betrieben werden und eignet sich daher als Universalmotor.