DE1022680B

DE1022680B - Single-phase collector motor with additional winding arranged on the main poles

Info

Publication number: DE1022680B
Application number: DEL18864A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Paul Vaske
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-05-18
Filing date: 1954-05-18
Publication date: 1958-01-16
Also published as: BE538282A

Description

Einphasen-Kollektormotor mit auf den Hauptpolen angeordneter Zusatzwicklung Kollektormotoren mit im Nebenschluß erregten Feld sind im Wechselstrombetrieb nicht möglich. Wird jedoch die Feldwicklung in Reihe mit dem Anker geschaltet, so liegen der so erregte Fluß und der Ankerstrom in Phase, so daß hier dasselbe Verhalten wie bei Gleichstrom-Reihenschlußmotoren erreicht wird. Bei Reihenschlußmotoren ändert sich aber die Drehzahl sehr stark in Abhängigkeit vom Moment, da sich immer gleichzeitig - von Sättigungen abgesehen - Ankerstrom und Fluß proportional ändern. Bei kleinen Momenten erreicht somit der Reihenschlußmotor sehr hohe Drehzahlen, die wegen der damit verbundenen Geräuschverstärkung und anderer Nachteile in vielen Fällen unerwünscht sind.Single-phase collector motor with additional winding arranged on the main poles Collector motors with a field excited in the shunt are not in AC operation possible. However, if the field winding is connected in series with the armature, so are the so excited flow and the armature current in phase, so that here the same behavior as is achieved with direct current series motors. Changes in series motors but the speed is very much dependent on the moment, since it is always at the same time - apart from saturations - change armature current and flux proportionally. With small ones The series motor thus reaches very high speeds due to the torques associated noise amplification and other disadvantages are undesirable in many cases are.

Es sind an sich mehrere Schaltungen bekannt, die das »Durchgehen« der Reihenschlußmotoren verhindern sollen. Sie beruhen im Prinzip darauf, daß ein Teil des durch die Feldwicklung fließenden Stromes vom Moment unabhängig gemacht wird. Das geschieht z. B. dadurch, daß parallel zum Anker ein Ohmscher Widerstand gelegt wird, der auch bei Entlastung des Motors einen Restflug aufrechterhält. Bei einer bekannten Ausführung wird zusätzlich hierzu noch der durch den Parallelwiderstand fließende Strom durch eine Hilfswicklung geschickt, wodurch der Restfluß noch verstärkt wird. In der bekannten Barkhausen-Schaltung wird dieser Parallelwiderstand noch zur Drehzahlregelung benutzt, indem ein Teil des veränderbaren Parallelwiderstandes als veränderlicher Vorwiderstand herangezogen, wird.Several circuits are known per se, which "run through" to prevent series motors. In principle, they are based on the fact that a Part of the current flowing through the field winding is made independent of the moment will. This happens z. B. in that an ohmic resistance parallel to the armature is placed, which maintains a residual flight even when the engine is relieved. at In a known embodiment, the parallel resistor is additionally used flowing current is sent through an auxiliary winding, which increases the residual flow will. In the known Barkhausen circuit, this parallel resistor is still used used for speed control by adding part of the variable parallel resistance is used as a variable series resistor.

Obige Schaltungen haben aber den Nachteil, daß zur Erzielung einer flachen Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik, d'ie möglichst weit dem Nebenschlußverhalten nahekommen soll, hohe Verluste in dem Parallelwiderstand zugelassen werden müssen und eine Phasengleichheit zwischen Restflug und Ankerstrom für den entlasteten Betrieb nicht zu erzielen ist.The above circuits have the disadvantage that to achieve a flat speed-torque characteristics, d'ie as far as possible the shunt behavior should come close, high losses must be allowed in the parallel resistance and a phase equality between remaining flight and armature current for the relieved operation cannot be achieved.

Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, zusätzlich zur Hauptfeldwicklung eine Zusatzwicklung mit einem phasendrehenden Glied vorzusehen, wobei das phasendrehende Glied aus hintereinandergeschalteter Kapazität mit Ohmschem Widerstand besteht, und diese Zusatzwicklung mit an die Netzklemmen zu legen.It has therefore already been proposed, in addition to the main field winding to provide an auxiliary winding with a phase-rotating element, the phase-rotating element Element consists of a series-connected capacitance with ohmic resistance, and to put this additional winding to the mains terminals.

Bei dieser Schaltung wird das Feld der Zusatzwicklung vom Betriebszustand des Motors nicht beeinflußt. Es tritt also unabhängig von der Belastung stets ein konstanter Verlust in der Nebenschlußschaltung auf, wodurch der Wirkungsgrad herabgesetzt und die Drehzahl über den gesamten Bereich reduziert wird. Gewünscht sind jedoch möglichst kleine Verluste im Nennbetrieb unter Begrenzung der hohen Leerlaufdrehzahl. Es wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Zusatzwicklung mit dem phasendrehenden Glied an die Ankerbürsten anzuschließen.With this circuit, the field of the additional winding depends on the operating state of the motor is not affected. It always occurs regardless of the load constant loss in the bypass circuit, reducing the efficiency and the speed is reduced over the entire range. However, they are desired Losses as small as possible in nominal operation while limiting the high idle speed. It is therefore proposed according to the invention, the additional winding with the phase-rotating Link to connect to the anchor brush.

Damit ist die Zusatzwicklung an eine von der Drehzahl abhängige Spannung gelegt, und die Verluste sind entsprechend der Nenndrehzahl im Nennbetrieb kleiner als im Leerlauf. Im Leerlauf liegt an den Bürsten bei einer hohen Drehzahl eine hohe Spannung. Der dadurch in der Zusatzwicklung fließende hohe Strom erregt ein starkes Zusatzfeld und bewirkt so eine starke Abdämpfung bzw. Herabsetzung der Leerlaufdrehzahl.This means that the additional winding is connected to a voltage that is dependent on the speed and the losses are smaller in accordance with the nominal speed in nominal operation than idle. When idling, the brushes have a high speed high tension. The high current flowing in the additional winding as a result excites strong additional field and thus causes a strong damping or reduction of the idle speed.

Das phasendrehende Glied wird in an sich bekannter Weise so bemessen, daß der Strom der Zusatzwicklung für einen bestimmten Betriebspunkt, vorzugsweise für den Entlastungspunkt, mit dem Ankerstrom ganz oder nahezu in Phase gebracht wird.The phase-rotating element is dimensioned in a manner known per se so that that the current of the additional winding for a certain operating point, preferably for the relief point, brought fully or almost in phase with the armature current will.

Analog ist diese Schaltung mit Vorteil auch anwendbar bei in Stufen abschaltbaren Einphasen Reihenschlußmotoren. Es ergibt sich die Möglichkeit, die in, der höchsten Drehzahlstufe abgeschalteten Wicklungsteile als Zusatzwicklung zu benutzen. Da hierbei ein erheblicher Vorteil durch Fortfall einer besonderen Zusatzwicklung entsteht, kann trotz des Nachteils der oben geschilderten Parallelschaltung zum Netz, diese Parallelschaltung in bestimmten Fällen zweckmäßig sein.Analogously, this circuit can also advantageously be used for in stages disconnectable single-phase series motors. There is a possibility that in, the highest speed level disconnected winding parts as an additional winding to use. Since this is a considerable advantage due to the elimination of a special one Additional winding arises, despite the disadvantage of the parallel connection described above to the network, this parallel connection may be useful in certain cases.

Die Erfindung besteht also weiter darin, daß bei Hauptfeldanzapfungen zur Drehzahlstufung die bei den höheren Drehzahlstufen abgeschalteten Hauptwicklungsteile als Zusatzwicklung benutzt und mit dein phasendrehenden Glied entweder an die Netzklemmen oder an die Ankerbürsten angeschlossen werden.The invention also consists in the fact that with main field taps For speed grading, the main winding parts that are switched off at the higher speed levels used as an additional winding and with your phase-changing element either to the mains terminals or connected to the anchor brushes.

Die Hintereinanderschaltung von Widerstands und Kondensator erfordert eine verhältnismäßig große Kapazität, während bei einer Parallelschaltung die Kapazität wesentlich kleiner sein kann, bei jedoch höherem Ohmschen Widerstand. Dieser höhere Ohmsche Widerstand ist mit gleichen Mitteln bzw. gleichem Aufwand für die gleiche Leistung auszulegen und bringt daher keine wirtschaftlichen Nachteile.The series connection of resistor and capacitor requires a relatively large capacity, while with a parallel connection the capacity can be much smaller, but with a higher ohmic resistance. This higher one Ohmic resistance is the same with the same means or the same effort Interpret performance and therefore does not bring any economic disadvantages.

Die Wirkung der veränderlichen Ankerspannung kann noch durch einen spannungsabhängigen Widerstand unterstützt werden. Im Leerlauf ist die Ankerspannung am größten, so daß der spannungsabhängige Widerstand seinen kleinsten Wert hat. Bei steigender Belastung fällt die Ankerspannung, und dementsprechend steigt der Widerstand, so daß auch der Strom der Zusatzwicklung abnimmt und damit eine schwächere Wirkung der Zusatzwicklung bewirkt, wodurch die gesamte Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik weiter verflacht wird.The effect of the variable armature voltage can still be achieved by a voltage-dependent resistance are supported. The armature voltage is idle largest, so that the voltage-dependent resistance has its smallest value. When the load increases, the armature voltage falls and the corresponding increases Resistance, so that the current of the additional winding also decreases and thus a weaker one Effect of the additional winding causes the entire speed-torque characteristic is further flattened.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.In Figs. 1 and 2 of the drawing are some exemplary embodiments of the invention shown.

Der Einphasen-Kollektormotor sei normal geschaltet, d. h., die eine Hälfte der Hauptstromwicklung 11 wird vor, die andere Hälfte hinter den Anker 12 geschaltet. Die Zusatzwicklung 13 ist ebenfalls in zwei Hälften aufgeteilt, wobei das phasendrehende Glied, bestehend aus dem Ohmschen Widerstand 14 und Kondensator 15, zwischen diese Hälften geschaltet ist. Diese symmetrische Schaltung ist aber keineswegs Bedingung. Der Motor wird mit den Anschlußklemmen a und d an das Netz geschaltet. Die Zusatzwicklung mit den Klemmen e und f wird an die Ankerbürsten mit den Klemmen b und c angeschlossen.Let the single-phase collector motor be switched normally, i. h., the one Half of the main current winding 11 is in front of the armature 12, the other half behind switched. The additional winding 13 is also divided into two halves, with the phase-rotating element, consisting of the ohmic resistor 14 and capacitor 15, is connected between these halves. This symmetrical circuit is however by no means a condition. The motor is connected to the mains with terminals a and d switched. The additional winding with terminals e and f is attached to the anchor brush connected to terminals b and c.

In Fig. 2 sind mit 16 und 17 die bei Drehzahlstufenschaltung abzuschaltenden Teile der Hauptwicklung bezeichnet. Sie können in der höchsten Drehzahlstufe dann in Verbindung mit dem phasendrehenden Glied 14, 15 als Zusatzwicklung vorgesehen werden. Bei dieser Schaltung sind in der höchsten Drehzahlstufe die Klemmen a mit e und d mit h zu verbinden und a und d an das Netz zu legen. Bei Herabschaltung auf die niedrigere Drehzahlstufe sind e und h von a und d zu trennen, d mit e zu verbinden und die Netzklemme von d an f zu verlegen. Bei weiterer Erniedrigung der Drehzahl wird lediglich die Netzklemme von f an g verlegt. In derselben Weise wie vor beschrieben ist es möglich, das phasendrehende Glied und die Wicklungsteile 14, 15, 16 und 17 an den Anker zu legen.In Fig. 2 with 16 and 17 are to be switched off with speed step switching Designated parts of the main winding. You can then at the highest speed level in connection with the phase-rotating member 14, 15 provided as an additional winding will. With this circuit, the terminals a are in the highest speed level Connect e and d to h and connect a and d to the net. When switching off at the lower speed level, e and h are to be separated from a and d, and d with e connect and move the mains terminal from d to f. With further degradation of the Speed, only the mains terminal is moved from f to g. In the same way as described before it is possible the phase-rotating member and the winding parts 14, 15, 16 and 17 to be placed on the anchor.

Weiter ist auch eine Kombination der Schaltungen nach Fig. 1 und 2 möglich, wobei dann in Fig. 1 an die Klemme d noch die für die Drehzahlstufung abzuschaltenden Wicklungsteile 16, 17 anzuschließen sind. Der Anschluß der Zusatzwicklung 13 mit dem phasendrehenden Glied 14, 15 erfolgt dabei wie vor an die Ankerbürsten mit den Klemmen b und c. Das Netz kann nun mit dem einen Pol, zur Drehzahlstufung wahlweise an die an die Hauptstromwicklung 11 angeschlossenen Wicklungsteile 16 und 17 gelegt werden, während die Zusatzwicklung 13 mit dem phasendrehenden Glied 14, 15 an die Ankerbürsten angeschlossen bleibt. Bei den hohen Drehzahlstufen, wenn die Wicklungsteile 17 und 16 von der Hauptstromwicklung 11 abgeschaltet sind, können diese aber auch in einem weiteren Schritt zur Abflachung der Drehmoment-Drehzahl-Kurve an die Zusatzwicklung 13 angeschlossen werden.A combination of the circuits according to FIGS. 1 and 2 is also possible possible, whereby then in Fig. 1 to the terminal d still to be switched off for the speed graduation Winding parts 16, 17 are to be connected. The connection of the additional winding 13 with the phase-rotating member 14, 15 takes place as before to the anchor brushes with the Terminals b and c. The network can now use one pole, optionally for speed grading placed on the winding parts 16 and 17 connected to the main current winding 11 are, while the additional winding 13 with the phase-rotating member 14, 15 to the Anchor brush remains connected. At the high speed levels when the winding parts 17 and 16 are disconnected from the main current winding 11, but they can also in a further step to flatten the torque-speed curve on the additional winding 13 can be connected.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Single-phase collector motor with additional winding arranged on the main poles, the current of which is brought into the same or almost the same phase position as the armature current through a phase-rotating element for an operating point, characterized in that the additional winding with the phase-rotating element is connected to the armature brushes is and that when using main field taps for speed grading, the main winding parts that are switched off at the higher speed levels are used as additional windings and are connected with the phase-rotating element either to the mains terminals or to the armature brushes.

2. Motor according to claim 1, characterized in that that the phase-rotating member in a known manner a parallel connection of Representing ear resistance and capacitance.

3. Motor according to claim 2, characterized characterized in that a voltage-dependent resistor is used as an ohmic resistor will. Documents considered: French Patent No. 697 198.