Kollektorloser Stromrivhtermotor mit Zusatzwicklung Es ist bekannt, bei Elektromotoren statt Kollektoren zur Erzeugung eines Drehfeldes Stromriehter zu verwenden, die mit Hilfe von Gittersteuerungen dem 31otor jeweils die richtige Spannung zuführen.
Hierzu werden Motoren verwendet, deren Anker über diese Stromriehteranordnung aus einem Gleich- oder Wechselstromnetz gespeist werden und dessen Feld durch Gleichstrom entweder aus einem Gleiehstromnet7 oder über Gleiehrieh- ter aus einem Weehselstromnetz gespeist wer den. Hierbei ist es gleichgültig, ob der Stator den Ankerstromkreis oder den Erregerkreis bzw. der Rotor den Erregerkreis oder Anker stromkreis darstellt.
Bei Speisung aus dem Gleiehstromnetz ar beiten die Stromriehter als Weehselriehter. Bei Speis-Luig aus einem Weehselstroninetz wird der -Motor über Gleich- und Wechsel- riehter mit oder ohne Gleiehstromzwischen- lueis angeschlossen.
Die Verwendung von Weehselriehtem erfordert nun eine besondere Beachtung des Kommutierungsvorganges. Be- kanntlieh ist es erforderlich, diese zeitlich vor dem Schnittpunkt- der sieh ablösenden Weehelspannungen ablaufen zu lassen. Es ist eine Zündverfrühun- nöti-. Dies ist die Zeit <B>C kn</B> zwischen dem Zündeinsatz des ablösenden Umrichten bis züm Erreichen des Schnitt punktes der beiden sieh ablösenden Spannun gen, in diesem Falle der Gegenspannungen des Motors.
Sie wird bekanntlich aus zwei Teilen zusammengesetzt gedacht, der eigent- C liehen Kommutierungszeit, während der beide Umrichter gleichzeitig Strom führen, und der Freiwerdezeit, die notwendig ist, -um die volle Sperrfälligkeit zu erreichen.
Bei Stromrichter- mo#oren ist nun sowohl die Kommutierungs- zeit als auch der Zeitpunkt" in dem sieh die Spannungen ablösen, von der Belastung ab hängig, und zwar wächst die Kommutierungs- zeit mit der Belastung an, man muss also die Zündverfrühung so gross machen,
dass bei der grösstmöglichsten Belastung der Alotor noch einwandfrei arbeitet und keine Karz- sehlüsse zwischen den ablösenden Spannungen oder Kipperscheinungen eintreten. Der Zeit punkt der Spannungsablösung erfährt mit der Belastung eine Vorverschiebung. Dies macht eine noch grössere Zündverfrühun,- notwendig, oder setzt bei fest eingestellter Zündverfrühung die Belastungsfähigkeit des Motors herab.
Die Zündverfrühung des, Schnittpunktes der sieh ablösenden Gegen spannungen rührt bekanntlich von der Anker rückwirkung auf den Erregertell her. Bei Leerlauf hat die Feldkurve. etwa die Form eines Reehteckes oder Trapezes. Bei Belastung wird aber durch die Ankerrückwirkung die Feldkurveverzerrtund gleichzeitig tangential vorversehoben, so dass die ZüncIverftühung verkleinert wird. Hierdurch entstehen die er wähnten Nachteile.
Erfindungsgemäss werden diese nun -da durch verhindert, dass ausser der Erreger-, wieklung im Erregerteil. des Motors eine zu- sätzliehe, durch einen dem Belastungsstrom verhältnisgleiehen Gleichstrom gespeiste Wiel-,- hing vorgesehen wird deren magnetische Achse gegenüber der des Hauptfeldes derart verschoben ist, dass ihr Feld der durch die Belastung entstehenden Ankerrückwirkung entgegenwirkt. Es ist an sieh bekannt, bei Stromrichtermotoren Zusatzwicklungen vor zusehen.
Diese sind aber bisher nur zu dem Zweck verwendet worden, die Kennlinien des Motors belastungsabhängig zu machen. Das Feld dieser Zusatzwieklung liegt daher immer in der Achse des Hauptfeldes und beeinflusst die bei Umriehterspeisung notwendige Zünd- verfrühung nicht. Erfindungsgemäss ist aber die Achse der Z-u#sat7wicklung im Erreger kreis gegenüber dem Hauptfeld verschoben, so dass der Schnittpunkt der sich ablösenden Spannungen beeinflusst werden kann.
Durch das Feld dieser Zusatzwicklung kann nun die Ankerrüekwirkung ganz kompensiert werden; -man kann aber auch das Feld der Zusatz- wieklung so stark machen, dass der erwähnte Schnittpunkt der Spannungen zeitlich zurück geschoben wird und damit die. Zünd verfrühung vergrössert wird. In diesem Falle ge ist die Sicherheit gegen das Kippen und geg n Kurzschlüsse noch weiter verstärkt, und es ergibt sich eine besonders zuverlässige Ar beitsweise der Stromri,ehtermotoren auch bei starken Belastungspitzen.
Die Anordnung der Zusatzwieklung kann in der Weise gemacht werden, dass die Stäbe im Erregersystem isoliert in die Polschuhe eingebettet sind.
Die Sehaltiuigder Zusatzwicklung erfolgt. nun so, dass beispielsweise bei Speisung aus einem Gleichstromnetz der Belastunj-stroni. der Gleiehstromseite durch sie hindurch geführt wird. Es genügt aber auch, nur einen Teil dieses Stromes durch Shuntung der Zu- satzwieklung zazuführen. Bei Speisung aus einem Wechsel- oder Drehstromnetz ist die Schaltung verschieden,<B>je</B> nachdem, ob ein Gleiehstromzwischenkreis vorhanden ist oder nicht.
Im ersten Falle wird der Strom im Gleiehstromzwischenkreis der Zusatzwiel-z- lung zugeführt oder ein Teil davon, im ZD zweiten Falle muss da,-egen der Strom von der Weehselstromseite genommen werden, um die Belastungsabhängigkeit züi erhalten. In diesem Falle werden Stromwandler vorgesehen, die über Gleiehrichter mit der Zusatzwicklung verbunden sind.
Diese Stromwandler können im Kreis des speisenden Drelistromnetzes vor der Umriehteranordnung oder auch Linmittel- bar im Hauptstrom des Motors hinter der Stromrichteranordnung liegen. Im zweiten Fall muss nur darauf geachtet werden, dass die Stromwandler weitgehend frequenzunab- hänggig übersetzen.
Die Fig. <B>1</B> bis 4 zeigen Ausführungs beispiele des Erfindungsgedankens. In der Fig. <B>1</B> ist die Wirkungsweiseder Zusatzwiel-,- lung dargestellt. In den Fig. 2 bis 4 sind Beispiele für die Schaltung der Anordnung gezeigt.
In der Fig. <B>1</B> sind mit<B>1</B> das die Erreger- wieklung tragende Polrad, mit 2 die Anker- wieklungen des Stators bezeichnet. Es ist also in :diesem Beispiel an-enommen, dass die Erregerwieklung mit den Magnetpolen sieh dreht und der Anker feststeht. Es kann aber natürlieh auch umgekehrt sein. Die vom Hauptstrom durehflossenen Ankerstäbe sind mit 2a bis<B>2f</B> bezeichnet. Der Stromfluss der benachbarten Stäbe ist um<B>600</B> verschoben.
Bei der gezeichneten relativen Stellung zwi- sehen Anker und Polrad entsprechen 2a und 2d der Phasenlage der Phase v, 2b und 2c derjenigen von u sowie 2c und '2f derjenigen von<I>w.</I> In dem gezeichneten Augenblick fliesst in u<B>(2b)</B> der Strom senkrecht, zur Zeichen ebene von hinten nach vorn, angedeutet durch den Kreis mit Punkt, der die Pfeil spitze der Stromrichtung angibt.
Dieser Strom fliesst entgegengesetzt im Stab 2e, an gedeutet durch den Kreis mit Kreuz, das den Schaft des Stromriehturg feils angibt, er P>sp, fliesst dann in der Phase v wieder zurück, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist. Daher ist der Strom im Stab<B>2d</B> von vorn nach hinten, in 9-a von hinten nach vorn gerichtet. Die Stäbe 2c und <B>2f</B> sind gerade stromlos. D-1,6 <B>vom</B> Gleichstrom durehflossene Erregerwicklung ist mit<B>3</B> bezeichnet, die Stromrichtung ist ebenfalls angedeutet.
Diese Wieklung um schliesst die Pole des Polrades in bekannter Weise. Die erfindungsgemäss geschaltete Zu,- satzwieklung 4 ist in die Polschuhe eingebet tet. In ihr fliesst der Strom beim Nordpol von vorn nach hinten und beim Südpol von hinten nach vorn. Man erkennt, dass die Stromriehttin(r und damit die Durchflutunc <B>M M</B> gerade dem Ankerstrom entgegengesetzt ist <B>C</B> und dessen Wirkung dadurch<B>je</B> nach der C Stromgrösse abgeschwächt, kompensiert oder umgekehrt werden kann.
Der in dieser Zu- satzwicklun- fliessende Strom ist verhältnis gleich mit dem Belastungsstrom, so dass die Wirkung unabhängig von der Belastung <B>b</B> n tD iinmer die gleiche bleibt.
In Fig. 2 ist eine Sehaltun,- gezeigt, bei der der Stromriehtermotor <B>5</B> aus einem Gleichstrornnet7 <B>6</B> gespeist wird. Mit<B>7</B> sind die Umriehter bezeichnet" deren Zündeinsatz durch die mit dem Motor gekuppelte Steuer- einriehtung <B>8</B> und der I-lilfsgleiehspannun--- 10 gesteuert wird.
Die Ankerwicklungen des Motors sind mit 2, die Erregerwieklung mit<B>3</B> bezeichnet. 4 stellt die Zusatzwieklung dar, die die erfindungsgemässe Verbesserung des <B>C</B> L, t' Zündeinsatzes durüh Kompensation der An- l#eiieekwirkung bewirkt, Sie ist. unmittelbar in den die Umriehter speisenden Gleichstrom kreis geschaltet.
In Fig. <B>3</B> wird der Stromrichtermotor aus einem Drehstromnetz gespeist. Die Steuer- einriehtun',r ist nicht dargestellt und nur der -Anker- und Erregerstromkreis gezeichnet. Das W echselstromnetz ist durch die beispiels weise in Stern geschaltete Sekundärwicklun,- 1.1 eines Drehstromtransformators dargestellt.
Die Gleiehriehter 12 richten den Wechsel strom gleich und führen ihn der Umrichter- anordnung <B>7</B> zu. Die Zusatzwieklung liegt in diesem Fall in dem Gleiehstromzwisehenkreis.
Fig. 4 zeigt die Schaltung der Zusatz wicklung bei Speisung aus einem Wechsel stromnetz, wobei die Frequenzumformung ohne ausgeprägten Gleiehstromkreis in be kannter Weise durchgeführt wird. Die Um- formereinriehtun(r ist mit<B>7</B> bezeichnet. In diesem Falle steht zur stromproportionalen Speisung der Zusatzwicklung kein Gleich stromkreis zur Verfügung. Es wird daher die Zusatzwicklung mit Wechselstrom über die Stromwandler<B>13</B> und Gleichriehter 14 ge speist. Diese Stromwandler sind im Kreis des sspeisenden Netzes eingezeichnet. Sie können aber auch direkt vor dem Motor in den Hauptstromkreis gelegt werden.