DE179282C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei der bisher üblichen Anordnung der Wendepole bei Gleich- und Wechselstrommaschinen mit !Commutation des Stromes befindet sich in jeder neutralen Zone zwisehen den Hauptpolen ein Wendepol, der eine solche Feldstärke besitzt, daß in den kurzgeschlossenen Spulen die zur funkenfreien Stromwendung erforderliche elektromotorische Kraft induziert wird. Die FeIdstärke der Wendepole muß proportional mit der Belastung zunehmen, in Wirklichkeit trifft das jedoch nicht zu, und zwar infolge der magnetischen Streuung der Wendepole und der Sättigung des Eisens.

Die nachstehend beschriebene Anordnung bezweckt, die Menge des für die Erregung der Wendepole erforderlichen Kupfers sowie die schädliche Wirkung der Streuung und der Eisensättigung zu vermindern.

Bei einer Trommelwicklung besitzt eine Spule zwei Seiten. Für die hier beschriebene Anordnung der Wendepole ist es erforderlich,, daß die Entfernung der zwei Spulenseiten oder die sogenannte Spulenweite gleich oder doch annähernd gleich der Polteilung ist. Die Seiten einer Spule liegen daher während des Kurzschlusses in aufeinander folgenden, neutralen Zonen des Magnetfeldes und in jeder Zone bezw. unter einem Wendepole liegen Spulenseiten, die von einer positiven, und Spulenseiten, die von einer negativen Bürste kurzgeschlossen sind. Macht man daher das Feld eines Wendepoles so stark, daß es anstatt in beiden Seiten einer Spule in einer Seite die erforderliche elektromotorische Kraft induziert, so kann man den zweiten Wendepol entbehren. ·

In Fig. ι ist die ältere Anordnung für eine vierpolige Maschine dargestellt, während Fig. 2 die neue Anordnung mit der halben Anzahl Wendepole darstellt. N, S bedeuten die Hauptpole und n, s die Wendepole. Die · Kraftlinienwege der Haupt- und der Wendepole sind punktiert eingezeichnet. Die Anzahl der Kraftlinienverkettungen der Wendefelder mit den Amperewindungen des Ankers ist in Fig. 2 nur halb so groß wie in Fig. 1 und es folgt daraus, daß zur Kompensierung der Ankeramperewindungen jeder Wendepol in Fig. 2 ebensoviel Amperewindungen haben muß als in Fig. 1, die ganze Maschine also nur halb so viel.

Die schädliche Wirkung der Streuung und Eisensättigung wird nun auf folgende Weise vermindert. In dem Diagramm Fig. 3 ist die Abhängigkeit des kommutierenden Wendefeldes Bu von dem Ankerstrom J_a dargestellt. Das erforderliche kommutierende Feld wächst für eine kurzgeschlossene Spule proportional mit dem Strom, also nach einer GeradenO_c\ wegen der Streuung zwischen dem Wendepol und den benachbarten Hauptpolen und wegen der Sättigung des Eisens nimmt es aber langsamer zu. Es wird nun der Wendepol η so stark erregt, daß sein Feld, wenn keine Streuung und ungesättigtes Eisen vorhanden wäre, nach der

Geraden O_a steigen würde. Infolge der Streuung und Eisensättigung nimmt es aber nur nach der gekrümmten Linie O_b zu, welche noch oberhalb der Geraden O_c Hegt. Da nun in den benachbarten neutralen Zonen keine Wendepole vorhanden sind, wird dort das Feld der Hauptpole N durch die Ankerrückwirkung bei einem Stromerzeuger im Sinne der Drehrichtung verschoben und verstärkt, d. h. man erhält hier ein Feld, welches mit dem Ankerstrom wächst und dem erforderlichen kommutierenden Feld entgegengerichtet ist. Sind die ablaufenden Polspitzen der Hauptpole, die in Fig. 2 mit A bezeichnet sind, ungesättigt, so verläuft dieses entgegengesetzte Feld in Abhängigkeit vom Ankerstrom nahezu . nach einer Geraden. Werden die Polspitzen stark gesättigt und z. B. so ausgebildet wie in Fig. 2 mit B bezeichnet, so kann es mit zunehmendem Ankerstrom nach einer gekrümmten Linie O_d in Fig. 3 zunehmen, und durch geeignete Wahl der Verhältnisse kann man erzielen, daß das resultierende kommutierende Feld, welches sich als die Differenz der Ordinaten der Linien O_b und O_ä ergibt, nach der Geraden O_c verläuft, wie es verlangt wird.

Soll die Maschine nach beiden Drehrichtungen laufen, so müssen beide Polspitzen, welche keinem Wendepol benachbart sind, gleichgestaltet sein. Man kann, um die Wirkung der Streuung und Eisensättigung zu kompensieren, den Polschuhen A und B auch die in Fig. 4 dargestellte Form geben und sie mit einer Wicklung w versehen, die mit der Wicklung der Wendepole in Reihe geschaltet ist.

Bei einem Anker mit Wellenwicklung liegen die durch die Bürsten kurzgeschlossenen und in Reihe geschalteten Spulen unter verschiedenen Polen, man kann daher mehrere aufeinander folgende Wendepole weglassen und z. B. einen 12 poligen Anker mit dreifacher Reihenschaltung, z. B. mit nur drei bis sechs Wendepolen ausführen. Bei einer einfachen Reihenschaltung sind ρ kurzgeschlossene Spulen hintereinander geschaltet, worin ρ die Anzahl der Polpaare bedeutet; man kann in diesem Fall sämtliche Wendepole bis auf einen fortlassen und diesen so stark erregen, daß, er in einer Spulenseite die kommutierende elektromotorische Kraft für die ρ hintereinander geschalteten Spulen induziert.

Die Anordnung ist sowohl für Gleich-Strommaschinen als für Wechselstrommaschinen mit Kommutator verwendbar. So werden z. B. bekanntlich bei den einphasigen Wechselstromreihenmotoren ebenfalls Wendepole angeordnet, die auf verschiedene Art erregt werden können. Es ist hier, besonders um Raum zu sparen, vorteilhaft, die Zahl der Wendepole kleiner zu machen als diejenige der Hauptpole.

Die Vorteile der beschriebenen Anordnung sind also zusammengefaßt folgende:

Kompensation der Wirkung der Eisensättigung und der Streuung zwischen Wendepol und Hauptpol und dadurch verbesserte !Commutation bei stark veränderlicher Belastung.

Ersparnis an Kupfer für die Wendepole.

Fortfall einer Anzahl Wendepole und dadurch verbesserte Ventilation der Maschine.

Verminderte Reaktanz der kurzgeschlossenen Spulen, weil nicht alle Spulenseiten derselben sich vor dem Eisen der Wendepole befinden.

Kleinere magnetische Streuung der Wendepole, weil weniger Pole vorhanden sind.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Vorrichtung zur funkenlosen Stromwendung bei zwei- und mehrpoligen Gleich- und Wechselstromkommutatormaschinen mit Trommelwicklung, deren Spulenweite gleich oder angenähert gleich einer Polteilung ist, dadurch gekennzeichnet, daß nur für einen Teil der in Reihe geschalteten Seiten von kurzgeschlossenen Spulen ein Wendepol vorhanden ist, so daß die Zahl der Wendepole kleiner ist als die Zahl der Hauptpole, und dadurch, daß die Spitzen der Hauptpole, in deren Feld sich die übrigen Seiten der kurzgeschlossenen Spulen befinden, derart verlängert und, wenn erforderlich, durch eine mit der Erregerwicklung der Wendepole in Reihe liegende Hilfswicklung bis zu einem solchen Grade der Sättigung erregt sind, daß die Wirkung aller Pole auf die kurzgeschlossenen Spulen sich möglichst genau proportional mit dem Ankerstrom ändert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.