Kompensationsschaltung für Einphasen-Reihenschlussmotoren Im Hauptpatent ist eine für Wechselstrom- und Drehstrom<B>-</B> Kommutatormaschinen be stimmte Schaltung beschrieben worden, die es gestattet, die in den Ankerwieklangen und unter den Bürsten auftretenden Kuirzsehluss- ströme sowie deren schädliche Rüekwirl"-Lin- gen duireh Kompensationsströme aufzuheben.
Hierzu werden Sonderbürstenhalter verwen- clet mit Doppelbürsten, das sind in Richtung des Kommutatorumfangs hintereinander an geordnete und zu Gruppen gleichen Potentials zusammengeschlossene Kohlebürsten. Die Bür stengruppen jeder M.asehine sind an zwei Stromteiler angeschlossen, in denen die ge- wünsehten Kompensationsströme zum Beispiel mit Hilfe von Zusatzwieklungen erzeugt wer den.
Die vorliegende Erfindung verbessert die Schaltung fÜr den Anwendungsbereieh bei Einphasen-Reihensehlussmotoren dureh die nachstehend genannten Massnahmen und ge n stattet es, das gewünschte Ziel mit geringerei #\ufwand und mit besserem Wirkungsgrad zu erreiehen.
Ein Atisführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand des beiliegenden Selialtbildes erläutert.
Zur Erzeugung der Kompensationsströme besitzen die Stromteiler, deren grundsätzliche Anordnun,- bei einem Reihenschlussmotor be- liebi-,er Polzahl. das vereinfachte Schaltbild zeigt, ausser den Hauptwieklungen <B>81</B> und<B>S,</B> ZD Zusatzwicklungen Z. Letztere liegen parallel zur Feldwicklung <B>F</B> des Motors. Sie werden beim Drehrichtungswechsel gemeinsam mit der Feldwicklung durch den Umsehalter _U umgepolt.
Die Zusatzwicklungen haben eine höhere Windungszahl als die Hauptwicklun gen der Stromteiler, dafür werden sie aber nur von einem geringen Anteil des Motorstroms durchflossen, so dass für die Zuleitungskabel zu den Zusatzwicklungen ein verhältnismässig kleiner LeiterqLierschnitt genügt, was bei gro sser räumlicher Entfernung der Stromteiler vom Motor stark ins Gewicht fällt.
Bekanntlich müssen die Kompensations ströme eine solche Pha;senlage erhalten, dass die zu den ablaufenden Bürstengruppen flie ssenden Ströme J, gegenüber den Strömen J, der anlaufenden Bürstengruppen voreilend werden. Bei den im Hauptpatent, angegebenen Schaltungen von Stromteilern mit Zusatzwick- luingen wird dies durch Ohmsche, Wider stände in den Zuleitungen zu den Stromteiler- hauptwieklungen erreicht.
Da über die Wider stände nieht allein Ausgleichs- und Kompen sationsströme, sondern auch die gesamten Arbeitsströme des Motors fliessen, entstehen unerwünschte Verluste, die den Wirkungsgrad verschlechtern.
Diesen Nachteil vermeidet die vorliegende Erfindung dadurch, dass die Phasenlage der Kompensationsströme durch Widerstände ein gestellt wird, die mit den Zusatzwicklungen Z in Reihe geschaltet sind. Gleichzeitig lässt sieh mit den Widerständen die gewünschte Grösse der Kompensationsströme einregehl. Hierbei können für die Zusatzwicklungen beider Stromteiler gemeinsame Widerstände benutzt werden. Abweichend von der Zeichnung 'las sen sich auch beide Zusat7wicklungen in Reihe schalten.
Der Widerstand Ri dient züm Einjustieren der Kompensationsströme beim Anfahren des Motors, wo in den Bürsten kreisen die höchste Kurzsehlussspannung wirk sam ist und die KompensationswirkLing mög lichst vollkommen sein soll. Mit dem regel baren Widerstand R 2 werden die Kompensa tionsströme den mit steigender Motordrehzahl abnehmenden Kurzschlussspannungen ange- passt. Beide Widerstände besitzen ferner eine negative Charakteristik, ihre Widerstands werte nehmen also mit steigender Belastung ab.
Hierdurch wird erreicht, dass die Kompen sationsströme stärker als proportional mit der Feldspannung zunehmen, da die Kurz- schlussströme gleichfalls stärker als propor tional mit der Kurzschlussspannung zwischen den Stroinwenderstegen wachsen.
Um die Kompensationsströme von der Mo tordrehzahl abhängig zu machen, wird der -V#"iderstand R, mit zunehmender Drehzahl ver grössert. Zu diesem Zweck kann man die Rege lung des Widerstandes durch ein Tachometer steuern. Eine derartige Hilfsmasehine, lässt sieh entbehren, wenn man zur Steuerung die Ankerspannung allein oder die gesamte Mo torspannung benutzt, die beide bei gegebenem Motorstrom. mit der Drehzahl steigen.
In Verbindung mit der Stromabhängig keit der Widerstände Ri Bund<U>R,</U> erhält man hierdurch für einen verhältnismässig grossen Drehzahlbereich ausreichend passende Grössen und Phasenlagen der Kompensationsströme. Um den Drehzahlbereich zu erweitern und die Genauigkeit der Regelung noch zu steigern, werden relativ schwache Wendefelder ange wendet.
Dies kann durch Verkleinerung der Wendepol:wicklungen W oder des Parallel widerstandes R<B>3</B> zu diesen Wicklungen ge- schellen. Durch eine derartige Massnahme wird auch dem Umstand Rechnung getragen, dass die Stromwendespannung bei Benutzung von Doppelbürsten kleiner ist als bei Anwen dung normaler Einfachbürsten.
Obwohl die besehriebene Schaltung die' Kompensationsströme bei Einphasen-Reihen- seblussmotoren genauer zu regeln gestattet als die im Hauptpatent angegebenen AnordnLiii- gen, ist sie weselitlieh einfacher und verlust ärmer.
Compensation circuit for single-phase series motors The main patent describes a circuit intended for alternating and three-phase <B> - </B> commutator machines, which allows the short-circuit currents occurring in the armature and under the brushes as well as their harmful backwirl " -Lin- gen duireh to cancel compensation currents.
For this purpose, special brush holders are used with double brushes, which are carbon brushes arranged one behind the other in the direction of the commutator circumference and connected to groups of the same potential. The brush groups of each M.asehine are connected to two current dividers, in which the desired compensation currents are generated, for example with the help of additional waves.
The present invention improves the circuit for the field of application in single-phase series-wound motors by the measures mentioned below and enables the desired goal to be achieved with less effort and with better efficiency.
An example of implementation of the invention is explained below with reference to the accompanying selialt picture.
To generate the compensation currents, the current dividers, their basic arrangement - any number of poles in a series motor - have. the simplified circuit diagram shows, apart from the main weights <B> 81 </B> and <B> S, </B> ZD additional windings Z. The latter are parallel to the field winding <B> F </B> of the motor. When changing the direction of rotation, the polarity is reversed together with the field winding by the changeover switch _U.
The additional windings have a higher number of turns than the main windings of the current divider, but only a small proportion of the motor current flows through them, so that a relatively small conductor cross-section is sufficient for the supply cables to the additional windings, which is the case when the current divider is far from the motor is very important.
It is known that the compensation currents must have such a phase position that the currents J flowing to the outgoing brush groups become ahead of the currents J of the incoming brush groups. In the circuit of current dividers with additional windings specified in the main patent, this is achieved by ohmic resistances in the supply lines to the main current divider.
Since the resistors do not only have equalizing and compensation currents, but also the entire working currents of the motor, undesired losses occur that reduce the efficiency.
The present invention avoids this disadvantage in that the phase position of the compensation currents is set by resistors which are connected in series with the additional windings Z. At the same time, you can adjust the desired size of the compensation currents with the resistors. Here, common resistors can be used for the additional windings of both current dividers. Notwithstanding the drawing, both additional windings can also be connected in series.
The resistor Ri is used to adjust the compensation currents when the motor starts up, where the highest short-circuit voltage is effective in the brushes and the compensation effect should be as perfect as possible. With the adjustable resistor R 2, the compensation currents are adapted to the short-circuit voltages, which decrease with increasing engine speed. Both resistors also have a negative characteristic, so their resistance values decrease with increasing load.
This means that the compensation currents increase more than proportionally with the field voltage, since the short-circuit currents also increase more than proportionally with the short-circuit voltage between the power input bars.
In order to make the compensation currents dependent on the engine speed, the -V # "resistance R, is increased with increasing speed. For this purpose, the regulation of the resistance can be controlled by a tachometer the armature voltage alone or the entire motor voltage is used for control, both of which increase with the speed for a given motor current.
In conjunction with the current dependency of the resistors Ri Bund <U> R, </U>, this gives sufficiently suitable sizes and phase positions of the compensation currents for a relatively large speed range. In order to expand the speed range and to increase the accuracy of the control, relatively weak turning fields are used.
This can be done by making the reversing pole windings W or the parallel resistor R <B> 3 </B> smaller to these windings. Such a measure also takes into account the fact that the commutation voltage is lower when using double brushes than when using normal single brushes.
Although the circuit described allows the compensation currents in single-phase series motors to be regulated more precisely than the arrangements specified in the main patent, it is essentially simpler and has lower losses.