DE101432C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bekanntlich begegnet bei Gleichstrom-Nebenschlufsmaschinen für höhere Spannung die Herstellung der Magnetwickelung gröfseren Schwierigkeiten, weil mit zunehmender Spannung der Querschnitt des zur Verwendung gelangenden Nebenschlufsdrahtes bei steigender Windungszahl abnimmt und somit einerseits die Material- und Herstellungskosten wachsen, andererseits die Gefahr des .Durchschlagene der Magnetwickelung bei unvorsichtigem Ausschalten des Nebenschlufsstromkreises zunimmt. Namentlich bei kleineren Maschinen machen sich die beiden erstgenannten Nachtheile besonders bemerkbar.

Allerdings könnte durch Vorschaltwiderstände die Spannung an den Klemmen des Nebenschlusses beliebig weit ' herabgesetzt werden, wodurch jedoch ein dauernder Verlust an Energie in dem Vorschaltwiderstand entstehen und die Ersparnisse in der Herstellung der Magnetwickelung durch die Mehrkosten desVorschaltwiderstandes mehr oder weniger aufgewogen würden.

Nachstehend beschriebene Anordnung gestattet bei einer Nebenschlufsmaschine, die Magnete ohne jegliche Verluste nur mit der Hälfte der Bürstenspannung zu erregen.

In F¹Ig. ι ist eine derartige Schaltung dargestellt. Es bedeutet A den Anker einer Gleichstrommaschine, C den Stromabgeber mit den beiden Stromabnehmerbürsten B und B'. Ferner ist auf der Welle ein Schleifring >S isolirt aufgesetzt,, der mit irgend einem Punkte der Ankerwickelung, z. B. unter Vermittelung des Slromabgebersegmentes s, in leitender Verbindung steht und auf dem eine dritte Bürste B" schleift.

Wird die Maschine in Betrieb gesetzt. und normal erregt, so erhält, man zwischen den Bürsten B und B', wie bekannt, eine Gleichspannung, d. h. eine Spannung, die in jedem Zeitmoment die gleiche Richtung und den gleichen Werth besitzt. Dagegen ist die zwischen der auf dem Contactring S schleifenden Bürste B" und einer der Bürsten B bezw. B' herrschende Spannung zwar auch eine gleichgerichtete, jedoch in ihrem Betrage ständig wechselnde, je nach der Stellung des mit dem Schleifring S verbundenen Segmentes s in Bezug auf die Bürste B bezw. B'.

Betrachtet man beispielsweise den Spannungsverlauf zwischen B" und B, so erkennt man, dafs die Spannung zwischen den beiden Bürsten Null wird, wenn das Segment s unter die Bürste B zu liegen kommt. Die Spannung erreicht ihren Höchstbetrag, wenn nach einer halben Umdrehung das Segment s in Berührung mit der Bürste B' gelangt, und ist in diesem Falle gleich der Klemmenspannung der Maschine B-B'. In den übrigen Stellungen besitzt die Spannung B"-B einen zwischen dem Höchstbetrage und Null liegenden Werth. Die Spannung ist demnach eine pulsirende.

Der zeitliche Verlauf dieser pulsirenden Spannung ist in dem Diagramm Fig. 3 veranschaulicht. Die in jedem Zeitmoment constante Ankerspannung B-B', welche mit E bezeichnet

sei, wird in diesem Diagramm durch den Abstand der beiden Parallelen A B und C D wiedergegeben, und zwar entspricht die Gerade A B der Bürste B und die Gerade C -D der Bürste B'. Die mit E₀ bezeichnete pulsirende Spannung B-B" wird in jedem Zeitmoment durch die Abstände des wellenförmigen Linienzuges P von der Geraden A B dargestellt. Die Spannung E₀ wird Null, wenn die Welle P die untere Gerade A B berührt, entsprechend der Lage des Segmentes s unter der Bürste B. Die Spannung E₀ erreicht ihren Höchstbetrag in den Punkten, in welchen der Linienzug P die obere Gerade C D berührt, also wenn s unter B' liegt. Der Linienzug P besitzt einen nahezu sinusförmigen Verlauf und kann deshalb durch eine Sinuslinie mit der Symmetrieachse O O' und der Amplitude O C ersetzt werden. Es wird nun auch durch den Linienzug P eine Wechselstromspannung E' dargestellt, deren Amplitude

-■— ist, und deren Momentanwerthe durch die

Abstände des Linienzuges P von der Achse O O' gebildet werden. "Diese Werthe sind positiv oder negativ je nach ihrer Lage oberhalb oder unterhalb der ■ Achse O O'. Aus Fig. 3 geht nun hervor, dafs E₀ in jedem Augenblick gleich der Summe der durch den Abstand der beiden Parallelen A B und O O' gegebenen

Gleichstromspannung, die den Werth —

besitzt, und der Wechselstromspannung E' ist. Wird nun der Verlauf der Wechselstrom-

spannung durch die Gleichung E'=—s'inwf

gegeben, wobei die Zeit t vom Punkt T ausgerechnet ist und m die Winkelgeschwindigkeit des Wechselstromes, d. h. bei einer Maschine mit der Polzahl ρ den Ausdruck: secundliche Umdrehungszahl χρ^ζπ bedeutet, so lautet demnach die Gleichung für die pul-

E E

sirende Spannung E₀ = 1 sin mi.

2 δ

Schaltet man zwischen die Bürsten B und B" einen inductionsfreien Widerstand r, so wird in demselben ein Strom i₀ entstehen, der ebenfalls einen pulsirenden Verlauf nimmt nach

EE

der Gleichung Z_n = 1 -sin mi. Die

^u 2 r ir

Momentanwerthe des Stromes Z₀ können bei entsprechend gewähltem Mafsstabe ebenfalls durch die Abstände des Linienzuges P von A B dargestellt und der Strom Z₀ kann ebenso

als die Summe eines Gleichstromes und

2 r

eines Wechselstromes sin m t betrachtet

2 r

werden.

Besitzt nun der Widerstand r eine Selbstinduction L, so wird letztere den Gleich-

strom

2Γ

in keiner Weise beeinflussen, ,der

Wechselstrom dagegen wird sowohl geschwächt, als auch in seiner Phase verschoben und nach einem bekannten Gesetze der Wechselstromtechnik auf den Betrag

E sin (m t —-ψ)

gebracht, wobei t'g φ =

tnL

ist.

Sonach wird
E

issin (mt— ψ)

2ry ι

Ein unter dem Einflufs von Selbstinduction stehender pulsirender Strom ist durch den gestrichelten Linienzug P' in Fig. 3 dargestellt. P' wird um so mehr mit der Geraden O O' zusammenfallen, je kleiner das Wechselstromglied in der Gleichung wird, oder mit anderen Worten: je gröfser das Product m L gegenüber r wird, um so mehr wird sich z'_o einem

E reinen Gleichstrom nähern, dessen Gröfse

beträgt, der also ebenso grofs ist, als ob an den Enden des Widerstandes r die halbe

Ankerspannung — wirkte.

Nun besitzen die Nebenschlufswickelungen von Dynamomaschinen eine so hohe Selbstinduction, dafs der Widerstand r gegenüber m L praktisch verschwindet. Wickelt man daher die Erregung für die halbe Bürstenspannung und legt die Nebenschlufswickelung einschliefslich ihres Regulirungswiderstandes R zwischen die Bürsten B und B", wie in Fig. 1 dargestellt, so wird die Erregung genau den gleichen Betrag wie bei der gewöhnlichen Anordnung der Nebenschlufswickelung . erreichen.

In der gleichen Weise läfst sich diese Schaltung auch bei Nebenschlufsmotoren verwenden. Fig. 2 zeigt eine derartige Anordnung in Verbindung mit einem Anlafswiderstande W. Die übrigen Bezeichnungen entsprechen den in Fig. ι benutzten. Die Schaltung des Ankers erfolgt in der üblichen Weise. Das eine Ende der Nebenschlufswickelung ist durch die Contactschiene k mit dem einen Pol der Leitung verbunden, während das andere Ende mit der Bürste B" in Verbindung steht. V '

Die Anwendung dieser Schaltung bei Motoren bietet weiterhin den Vortheil, dafs, so

lange der Anker in Ruhe ist, die volle Betriebsspannung an den Klemmen des Nebenschlusses wirkt, der Erregerstrom somit doppelt so !grofs als im normalen Betriebe und die Anzugskraft eine bedeutend höhere als bei der, gewöhnlichen Schaltung ist. Mit zunehmender Geschwindigkeit des Ankers wird die Spannung an den Klemmen des Nebenschlusses abnehmen und erreicht ihren normalen Betrag, der gleich der Hälfte der Leitungsspannung ist, wenn der sä'mmtliche Widerstand im Ankerstromkreis ausgeschaltet ist.

Der Schleifring S kann in Fortfall kommen, wenn die Ankerwickelung an einer Stelle mit dem Eisenkörper und auf diese Weise mit der Welle und dem Magnetgestell in Verbindung gebracht und das eine Ende der Nebenschlufswickelung anstatt an die Bürste B" an das Gestell angeschlossen wird. Eine Aenderung in Bezug auf die Wirkungsweise der ganzen Anordnung tritt hierdurch nicht ein.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Schaltungsanordnung zur Erregung von Gleichstrom-Nebenschlufsdynamomaschinen und Motoren, dadurch gekennzeichnet, dafs die Nebenschlufswickelung einerseits an eine der Stromabgeberbürsten bezw. an einen Pol der Zuleitung, andererseits an einen Punkt der Ankerwickelung entweder unter Vermittelung eines auf die Welle isolirt aufgesetzten Schleifringes oder unmittelbar durch den Eisenkörper des Ankers, die Welle und das Magnetgestell angeschlossen ist, zu dem Zwecke, die Nebenschlufswickelung mit der Hälfte der Betriebsspannung zu erregen und bei Motoren die Erregerstromstärke beim Anlassen auf das Doppelte ihres normalen Betrages zu bringen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.