DE190647C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d. GRUPPE

in FRANKFURT a. M.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. August 1906 ab.

Bei Wechselstrom-Kollektormotoren, bei welchen die Erregerwicklung auf dem Ständer liegt, ist es bekannt, den Arbeitsbürsten eine Spannung zuzuführen, die sich aus einer Nebenschluß- und einer Reihenschlußspannung zusammensetzt, und zwar zum Zweck der Tourenregelung des Motors.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun die Benutzung einer an die Arbeitsbürsten

ίο eines Wechselstrom-Kommutators gelegten Strom- bezw. Spannungsquelle anderer Art und zu einem neuen Zweck. Gemäß der Erfindung wird nämlich den Arbeitsbürsten nicht eine Kompoundspannung zugeführt, sondern eine Nebenschlußspannung, und zwar derart, daß die durch die Ständerwicklung mittels ruhender Induktion in der Achse der Arbeitsbürsten induzierte E. M. K. vergrößert wird und zu einem neuen Zweck, nämlich um die Leistung des Motors zu erhöhen. Insbesondere soll gemäß der Erfindung die Leistung solcher Kollektormotoren erhöht werden, bei welchen als Erregerwicklung die Rotorwicklung benutzt wird.

Gerade bei dieser besonderen Art von Motoren drücken die Verluste am Kollektor die Leistung in besonderem Maße herab, da zu den Verlusten an den Arbeitsbürsten auch noch die an den Erregerbürsten auftretenden Verluste kommen. Diese Verluste wachsen bei Benutzung der zwei Bürstensätze bei kleinen Motoren, deren Wirkungsgrad ohnehin schon verhältnismäßig gering ist, zu einer solchen Höhe an, daß sie den Betrieb der Motoren sehr unwirtschaftlich machen, insbesondere auch deshalb, weil gerade bei diesen kleinen Motoren die Zahl der Kollektorlamellen eine sehr beschränkte ist.

Die Verlegung der Erregerwicklung auf den Ständer, so daß Erregerbürsten vermieden wären, ist sehr oft aus dem Grunde nicht tunlich, weil gerade von den kleineren Motoren meist verlangt wird, daß sie mit begrenzter Tourenzahl laufen. Zur Begrenzung der Tourenzahl sind aber eben Erregerbürsten erforderlich.

Folgende Erwägung wird einen Einblick in die hier in Betracht kommenden Verhältnisse geben.

Bei Wechselstrom-Kollektormotoren kann man pro Kollektorsegment nicht mehr als eine Windung auf dem Rotor vorsehen, da sonst zu starke Funken an den Kollektorbürsten entstehen. Auf einen Kollektor von bestimmtem Durchmesser kann man ferner nur eine begrenzte Zahl von Kollektorsegmenten anbringen, da jedes Segment aus mechanischen Gründen noch eine bestimmte Dicke mindestens besitzen muß. Somit bestimmt der Kollektordurchmesser auch die Zahl der Windungen auf dem Rotor.

Bei Wechselstrom-Kollektormotoren mit

kurzgeschlossenen Arbeitsbürsten ist ferner die infolge des Kurzschließens der Bürsten

- im Rotor induzierte E. M. K. gleich dem magnetischen Felde mal der Periodenzahl.

(2. Auflage, ausgegeben am 12. Oktober /goj.J

Bei einer gegebenen Statorgröße kann man auch mit der Größe des Feldes eine gewisse Grenze nicht überschreiten, da sonst die Eisenverluste und die Magnetisierungsströme zu groß wurden. Somit ist bei derartigen Motoren die dem Rotor zugeführte E. M. K. durch die äußeren Abmessungen der Maschine nach oben hin begrenzt. Da nun ferner die Leistung eines Motors proportional der dem

ίο Rotor zugeführten E. M. K. mal Stromstärke ist, so ist auch für eine bestimmte Leistung des Motors die Stromstärke gegeben. Zu hohe Stromstärke ist aber aus mehreren Gründen unvorteilhaft, u. a. sind die besonders ins Gewicht fallenden Verluste bei Motoren der genannten Art gerade die Stromverluste, und zwar infolge des Übergangswiderstandes zwischen Bürste und Kollektor und infolge der Verluste in den Rotorwindüngen.

Die oben angedeutete Beziehung zwischen den äußeren Abmessungen des Motors und seiner Leistungsfähigkeit, welche eine Erhöhung der Leistung ohne erhebliche Verringerung des Wirkungsgrades nicht zulassen, begründen die bekannte Tatsache, daß gerade die kleinen Wechselstrommotoren, bei welchen die normale Spannung zudem meist nur 30 bis 40 Volt beträgt, einen verhältnismäßig besonders geringen Wirkungsgrad besitzen.

Man sieht hieraus, welche Bedeutung die Erhöhung der Leistungsfähigkeit gemäß der Erfindung bei Motoren mit Erregerbürsten besitzt, und zwar besonders bei kleineren Motoren.

Die beiliegende Zeichnung gibt einige Ausführungsbeispiele für den Erfindungsgegenstand an, und zwar Fig. 2 bis 5 für den Fall der Anwendung der Erfindung bei kompensierten Wechselstrommotoren, denen zum Zweck der Begrenzung der Tourenzahl über die Erregerbürsten eine praktisch konstante Spannung zugeführt werden kann.

Fig. ι zeigt einen einfachen kompensierten Serienmotor mit Arbeitswicklung d auf dem Ständer und in Reihe mit der Arbeitswicklung d geschalteten Erregerbürsten b b. Die Arbeitsbürsten α α sind nicht kurzgeschlossen, sondern liegen an der Sekundärwicklung eines Transformators t, welcher primär am Netz liegt und welcher den Arbeitsbürsten gemäß der Erfindung eine E. M. K. zuführt, welche die durch die Ständerwicklung durch ruhende Induktion in der Achse der Arbeitsbürsten induzierte E. M. K. vergrößert.

Gemäß den Fig. 2 bis 5 sollen die Erregerbürsten b b beispielsweise mittels eines Schalters c behufs Begrenzung der Tourenzahl an die Sekundärwicklung eines primär am Netz liegenden Nebenschlußtransformators s angeschlossen werden können. Die den Arbeitsbürsten α α gemäß der Erfindung zugeführte Spannung wird gemäß Fig. 2 einem besonderen oder mit dem Transformator s vereinigten Nebenschlußtransformator t entnommen. Tritt an Stelle des Transformators s gemäß Fig. 3 ein Teil der Ständerwickiung d des Motors, so ist die den Bürsten α α zuzuführende Spannung zweckmäßig gemäß Fig. 3 einem besonderen Transformator zu entnehmen, oder wenigstens gemäß Fig. 4 einer besonderen Transformatorwicklung u, welche auf dem Ständer der Maschine untergebracht ist.

Fig. 5 zeigt den oben erwähnten Fall, in welchem der Transformator t mit dem Transformator s zu einem einzigen Transformator mit gemeinsamer Primärwicklung vereinigt ist.

Bei Wechselstrom-Kollektormotoren, welche — wie die als Ausführungsbeispiel gewählten — eine bestimmte höchste Tourenzahl festhalten, kann die Zuführung der besonderen Spannung zu den Arbeitsbürsten noch dazu benutzt werden, um den Motoren eine bestimmte, von der synchronen Tourenzahl verschiedene Umdrehungszahl zu erteilen.

Je mehr die den Arbeitsbürsten zugeführte Spannung erhöht wird, desto mehr erhöht sich die Tourenzahl des Motors, denn, damit die an den Arbeitsbürsten α α auftretenden elektromotorischen Kräfte sich das Gleichgewicht halten, muß das Produkt aus Feld in der Richtung der Bürsten b b mal Tourenzahl der Maschine, welches die elektromotorische Gegenkraft an den Bürsten α α durch Rotation des Ankers in jenem mittels des Transformators s konstant gehaltenen Feld in der Richtung der Bürsten b b erzeugt, immer proportional sein der durch ruhende Induktion an den Arbeitsbürsten erzeugten elektromotorischen Kraft vermehrt um die den Arbeitsbürsten von außen zugeführte elektromotorische Kraft. Je größer also die von außen zugeführte elektromotorische Kraft ist, auf desto höheren Wert muß» sich die Tourenzahl des Motors einstellen, bis wieder Gleichgewicht hergestellt ist.

Claims (3)

1. Pate nt-Ansprüche:

   i. Wechselstrom-Kommutatormotor mit einer Arbeitswicklung auf dem Ständer und einer gleichachsigen Arbeitswicklung ■ auf dem Läufer, dadurch gekennzeichnet, daß den Erregerbürsten ein mit dem Strom in bezw. der Spannung an der Arbeitswicklung auf dem Ständer gleichphasiger Strom unmittelbar oder mittels Reihenbezw. Nebenschlußtransformator zugeführt wird, während die Arbeitsbürsten von einem Nebenschlußtransformator derart gespeist werden, daß die durch die Ständerwicklung durch ruhende Induktion in

   der Achse dieser Arbeitsbürsten induzierte E. M. K. vergrößert wird, zum Zweck, eine Erhöhung der Leistung des Motors zu erzielen.
2. 2. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die den Arbeitsbürsten zuzuführende E. M. K. demselben Transformator entnommen wird,

   der zum Zweck der Begrenzung der Tourenzahl des Motors eine konstante Erregerspannung liefert.
3. 3. Ausführungsform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Arbeitsbürsten zugeführte E. M. K. zur Änderung der konstanten Tourenzahl des Motors benutzt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.