DE1188713B - Einphasen-Wechselstrom-Kollektormaschine mit Nebenschlussverhalten - Google Patents

Einphasen-Wechselstrom-Kollektormaschine mit Nebenschlussverhalten

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Publication number
DE1188713B
DE1188713B DEE15869A DEE0015869A DE1188713B DE 1188713 B DE1188713 B DE 1188713B DE E15869 A DEE15869 A DE E15869A DE E0015869 A DEE0015869 A DE E0015869A DE 1188713 B DE1188713 B DE 1188713B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
winding
compensation winding
brushes
collector
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEE15869A
Other languages
English (en)
Inventor
Geoffrey Walter Barnes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EASAN ELECTRICAL L Pty
Original Assignee
EASAN ELECTRICAL L Pty
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Filing date
Publication date
Application filed by EASAN ELECTRICAL L Pty filed Critical EASAN ELECTRICAL L Pty
Publication of DE1188713B publication Critical patent/DE1188713B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K27/00AC commutator motors or generators having mechanical commutator
    • H02K27/04AC commutator motors or generators having mechanical commutator having single-phase operation in series or shunt connection
    • H02K27/06AC commutator motors or generators having mechanical commutator having single-phase operation in series or shunt connection with a single or multiple short-circuited commutator, e.g. repulsion motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

  • Einphasen-Wechselstrom-Kollektormaschine mit Nebenschlußverhalten Es sind bereits zahlreiche Vorschläge zur Drehzahlregelung von Wechselstrommaschinen gemacht worden. Keiner dieser Vorschläge hat sich jedoch in größerem Umfang in der Praxis durchsetzen können, weil entweder der Kennlinienverlauf, insbesondere bei höheren Leistungen, nicht befriedigte oder weil der Aufbau und die Hilfseinrichtungen der Maschine zu kompliziert waren.
  • Zu diesen zahlreichen, seit langem bekannten Kollektorinaschinen mit Nebenschlußverhalten gehört auch eine Maschine mit im Stator angeordneter Erreger- und Kompensationswicklung, bei der im Feldstromkreis eine Impedanz mit festem Ohmschein Widerstand zusammen mit einem Kondensator in Reihe geschaltet ist. Die Kompensationswicklung liegt in Reihe mit dem Anker, wird also vom Ankerstrom durchflossen.
  • Erfindungsgemäß ist nun die Kompensationswicklung nicht vom Ankerstrom durchflossen, sondern parallel zur Erregerwicklung an die Stromquelle geschaltet, während der Kollektor über die Bürsten direkt kurzgeschlossen ist.
  • Zwar ist der Kurzschluß der Bürsten bei den Repulsionsmotoren bekannt, diese zeigen im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand aber grundsätzlich Hauptschlußverhalten und besitzen weder eine zur Erregerwicklung parallel geschaltete Kompensationswicklung noch einen Kondensator in Reihe mit einem Widerstand im Feldstromkreis. Sie sind also mit der erfindungsgemäßen' Maschine nicht vergleichbar. Bei dieser wird die elektrische Leistung hauptsächlich über die Kompensationswicklung zugeführt, während die Erregerwicklung nur zur Aufrechterhaltung des Magnetfeldes dient.
  • Es kann entweder ein Bürstenpaar vorgesehen sein, dessen Achse mit der Achse der Kompensationswicklung zusammenfällt, oder beiderseits der Achse der Kompensationswicklung liegt je ein in sich kurzgeschlossenes Bürstenpaar. In beiden Fällen beeinflussen die Induktivität der Erregerwicklung und der Kondensator die Phase des Erregerstroms in entgegengesetzter Richtung, so daß seine Nacheilung gegen die Spannung an der Kompensationswicklung bis zu 201 betragen kann.
  • Obwohl die Kompensationswicklung der erfindungsgemäßen Maschine nur einen geringen magnetischen Fluß erzeugt, da der Anker ein kräftiges Gegenfeld induziert, läßt sich durch Veränderung der Klemmenspannung der Kompensationswicklung eine lineare Drehzahlregelung bei konstantem Lastmoment erreichen. Wird dagegen die Spannung konstant gehalten, so ist die Abnahmedes Lastmomentes unmittelbar proportional zur Drehzahl.
  • Die Drehzahl des Motors ist im Gegensatz zu sämtlichen bekannten Kollektormaschinen in einem sehr großen Drehzahlbereich von Null bis zu einer Drehzahl, die nur durch die an die Kompensationswicklung gelegte Spannung begrenzt ist, proportional zu dieser Spannung. Das konstante Drehmoment wird in diesem gesamten Drehzahlbereich abgegeben. Ferner ist die Motordrehrichtung leicht umkehrbar.
  • Der Motor ist z. B. für die Steuerung der Elektroden eines Lichtbogenofens geeignet. Während hierzu bisher üblicherweise ein aus drei Maschinen bestehenderWard-Leonard-Satz benutzt wurde, kann man nun mit einer einzigen Maschine auskommen, und es wird auch ein weit rascheres Ansprechvermögen der Maschine erreicht.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
  • F i g. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung; Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung der in F i g. 1 dargestellten Maschine; F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine gemäß der Erfindung; F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung der in F i g. 3 dargestellten Maschine.
  • In F i g. 1, die ein erstes Ausführungsbeispiel zeigt, ist ein Einphasen-Wechselstrom-Kollektormotor mit einem Ständer 1 und einem Läufer 2 dargestellt. Der Ständer 1 weist zwei getrennte elektrische Wicklungen DF und GH auf, die in üblicher Weise in Ständernuten verteilt und so angeordnet sind, daß ihre Achsen aufeinander senkrecht stehen. Der Läufer 2 ist mit einer Anzahl von Spulen aa, bb und cc bewickelt, die bestimmte Winkel miteinander einschließen sowie in Serie geschaltet sind und über ein Bürstenpaar yy in bekannter Weise kommutiert werden.
  • Die Verbindungslinie der Bürsten yy verläuft senkrecht zur Achse der Statorwicklung G-g-g-h-h-H, die die Erreger- oder Feldwicklung F (F i g. 2) darstellt, und somit parallel zu der Achse der anderen Wickhing D-d-d-e-e-f-f-F, die der Kompensationswicklung bei einer gewöhnlichen Kollektormaschine entspricht und daher im folgenden ebenfalls als Kompensationswicklung M bezeichnet wird.
  • Die Kollektorbürsten y, y sind erfindungsgemäß miteinander verbunden. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Kompensationswicklung M für alle praktisch auftretenden Spannungen gewickelt werden kann, ohne daß Schwierigkeiten durch das Problem der Isolation der Kollektorsegmente auftreten, da dem Läufer nicht wie sonst hohe Stromstärken zugeführt werden müssen.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung des Einphasen-Wechselstrom-Kollektormotors der beschriebenen Bauart ist in F i g. 2 dargestellt. Die Feldwicklung F und die Kompensationswicklung M liegen parallel an derWechselspannungsquelle. Die Kompensationswicklung M wird über einen einstellbaren Spartransformator erregt, so daß die Drehzahl des Motors gesteuert werden kann; ein Widerstand R, und ein Kondensator C sind mit der Feldwicklung F in Reihe geschaltet, um die Phasenlage des Stroms in dieser Wicklung gegenüber derjenigen der Spannung an der Kompensationswicklung M in das vorgesehene Verhältnis zu bringen, so daß sich das geforderte Drehmoment einstellt.
  • Der Motor kann dadurch reversiert werden, daß die Feldwicklung F oder die Kompensationswicklung M umgepolt oder der Stromfluß in einer Wicklung umgekehrt wird.
  • Bei der in F i g. 3 dargestellten abgeänderten Ausführungsform ist gegenüber der Ausführungsform nach F i g. 1 jede der Bürsten y durch ein Bürstenpaar yz ersetzt worden, wobei die Bürsten y oder z eines Paares mit der entsprechenden Bürste y bzw. z des anderen Paares so verbunden sind, daß die Verbindungslinien der kurzgeschlossenen Bürstenpaare mehr oder weniger parallel zu der Achse der Kompensationswicklung M angeordnet sind. Auf diese Weise wird über die Bögen y-y und z< zwischen benachbarten kurzgeschlossenen Bürsten durch die gemeinsame Wirkung der Läufer- und der Ständerwindungen innerhalb dieser Bögen eine Kompensation erreicht. Wie das Schaltungsbeispiel nach F i g. 4 zeigt, sind die FeldwicklungF und die KompensationswicklungM wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel parallel geschaltet.
  • Obwohl in der vorangegangenen Beschreibung zweipolige Maschinen beschrieben wurden, kann die Erfindung auch bei mehrpoligen Maschinen angewendet werden, und an Stelle der beschriebenen einphasigen Wechselstrommaschinen können in Anwendung der Erfindung auch mehrphasige Maschinen gebaut werden.
  • Die erfindungsgemäß vorgesehenen Maschinen können auch in elektrischen- Regel- oder Steuerkreisen verwendet werden.
  • Wie erwähnt, sind ein Widerstand Ri und ein Kondensator C in Reihe in den Feldkreis eingeschaltet, um die Phase des Stroms in dem Feldkreis der Phase der Kompensationswicklung M hinreichend zu nähern. In der Praxis kann eine Phasendifferenz von 20' und in vielen Fällen noch mehr zugelassen werden.
  • Erforderlichenfalls kann auch in Reihe mit der Kompensationswicklung M ein Kondensator eingeschaltet werden, um die restliche Induktivität dieser Wicklung zu kompensieren.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Einphasen-Wechselstrom-Kollektormaschine mit Nebenschlußverhalten mit im Stator angeordneter Erreger- und Kompensationswicklung, wobei im Erregerstromkreis eine Impedanz mit festem Ohmschem Widerstand zusammen mit einem Kondensator in Reihe geschaltet ist, da - durch gekennzeichnet, daß die Kompensationswicklung (M) parallel zur Erregerwicklung (F) an die Stromquelle geschaltet und der Kollektor -über die Bürsten direkt kurzgeschlossen ist.
  2. 2. Kollektormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bürstenpaar (yy) vorhanden ist, dessen Verbindungslinie mit der Achse der Kompensationswicklung (M) zusammenfällt (F i g. 1). 3. Kollektormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein in sich kurzgeschlossenes Bürstenpaar (yy, zz) beiderseits der Achse der Kompensationswicklung (M) liegt (F i g. 2). 4. Kollektormaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung des Stroms in der Erregerwicklung gegen die Spannung an der Kompensationswicklung bis zu 201 beträgt. In Betracht gezogene Druckschriften. Deutsche Patentschriften Nr. 269 702, 469 944; M. Schenkel, »Die Kommutatormaschinen für ein- und mehrphasigen Wechselstrom«, 1924, S. 135 bis 142; R. Richter, »Elektrische Maschinen«, Bd. 5, 1950, S. 172 bis 176.
DEE15869A 1957-05-14 1958-05-13 Einphasen-Wechselstrom-Kollektormaschine mit Nebenschlussverhalten Pending DE1188713B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE269702C (de) *
DE469944C (de) * 1928-12-29 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einphasen-Repulsionsmotor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE269702C (de) *
DE469944C (de) * 1928-12-29 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einphasen-Repulsionsmotor

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