DE194888C - - Google Patents
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- DE194888C DE194888C DENDAT194888D DE194888DA DE194888C DE 194888 C DE194888 C DE 194888C DE NDAT194888 D DENDAT194888 D DE NDAT194888D DE 194888D A DE194888D A DE 194888DA DE 194888 C DE194888 C DE 194888C
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K27/00—AC commutator motors or generators having mechanical commutator
- H02K27/04—AC commutator motors or generators having mechanical commutator having single-phase operation in series or shunt connection
- H02K27/08—AC commutator motors or generators having mechanical commutator having single-phase operation in series or shunt connection with multiple-fed armature
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K27/00—AC commutator motors or generators having mechanical commutator
- H02K27/04—AC commutator motors or generators having mechanical commutator having single-phase operation in series or shunt connection
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- Power Engineering (AREA)
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
- M 194888 KLASSE 21 d. GRUPPE
FRANKLIN PUNGA in BASEL.
Induktionsmotor nach Atkinson. Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. Mai 1905 ab.
Die Einphasen - Kommutatormotoren mit kurzgeschlossenen Bürstenpaaren nach Atkinson
laufen in ihren bekannten Ausführungsformen mit einer durch Perioden- und
Polzahl bestimmten Tourenzahl, die von der Belastung fast unabhängig ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Motor der angegebenen Art mit vier oder drei Bürstenstiften
, dessen Tourenzahl nicht durch
ίο Perioden- und Polzahl festgelegt ist, sondern
beliebig verändert werden kann, wobei aber die Belastung fast ohne Einfluß auf · die
Tourenzahl bleibt. Dies ist dadurch erreicht, daß die Arbeitsbürsten des Motors anstatt
kurzgeschlossen zu werden, an eine auf dem Ständer befindliche Wicklung angeschlossen
werden, die nahezu coaxial oder parallel zu der durch die Arbeitsbürsten gebildeten magnetischen
Achse der Rotorwicklung ist. Es sind zwar Motoren bekannt, bei denen in den Stromkreis der Erregerbürsten auf dem Ständer
befindliche Wicklungen eingeschaltet sind, aber einerseits sind diese Wicklungen nicht
dazu benutzt worden, die Tourenzahl des Motors veränderlich zu mächen, andererseits hat
die TourenreguHerung durch Anschließen einer auf dem Ständer befindlichen Wicklung in
den Stromkreis der Arbeitsbürsten nach der Erfindung einen wesentlich größeren Bereich
als eine etwaige Regulierung mittels der Erregerbürsten. Ein weiterer wesentlicher Fortschritt
und noch größerer Tourenbereich wird dann erzielt, wenn man zugleich Hilfswicklungen
in die Arbeitsbürstenleitung und in die Erregerbürstenleitung einschaltet, wobei
eine wesentliche Verringerung der schädlichen Funkenspannung erreicht wird. Es läßt sich
nämlich zeigen, daß an den Bürsten des Rotors eine schädliche Funkenspannung auftritt,
die dem Tourenbereich vom Synchronismus bis zur gewünschten Tourenzahl direkt proportional
ist. Erzielt man nun die Regulierung der Tourenzahl durch Einschaltung einer Wicklung in den Kreis der Erregerbürsten,
so tritt diese Spannung an den Arbeitsbürsten auf; dies ist ein großer Nachteil, denn sie
führen einen großen Strom, haben also einen kleinen Übergangswiderstand, und somit sind
die durch die zusätzliche Funkenspannung
ß Schaltet man
erzeugten Verluste
groß.
aber eine Wicklung zum Zwecke der Tourenregulierung in den Kreis der Arbeitsbürsten,
so tritt die Funkenspannung an den Erregerbürsten auf, die einen wesentlich kleineren
Strom führen und somit weit günstiger für die Aufnahme der Funkenspannung sind. Benutzt
man sowohl eine Wicklung in den Kreis der Erregerbürsten als auch eine, solche in
den Kreis der Arbeitsbürsten, so ist die auftretende Funkenspannung nur halb so groß
als in den vorgenannten Fällen, tritt aber jetzt sowohl an Arbeitsbürsten als auch an
Erregerbürsten auf. Die Einschaltung der Hilfswicklungen in den Stromkreis der Erregerbürsten,
welche nach der Erfindung mit der Einschaltung der Hilfswicklung in den Stromkreis der Arbeitsbürsten vereinigt wird,
kann je nach der Achsenlage der Wicklung entweder dazu dienen, den Bereich der Tourenregulierung
zu vergrößern oder den Leistungsfaktor zu erhöhen. Die bei Anwendung der Erfindung anzubringenden Wicklungen können,
wenn sie coaxial liegen, obwohl sie verschiedenen Stromkreisen angehören, miteinander
und mit der Ständerhauptwicklung zu einer einzigen vereinigt werden. In allen
ίο Fällen bewirkt die in den Stromkreis der Arbeitsbürsten
eingeschaltete Wicklung, soweit sie coaxial oder parallel zu der durch die Arbeitsbürsten gebildeten magnetischen Achse
der Rotorwicklung ist, die Tourenregulierung, wobei zu bemerken ist, daß diese regulierende
Hilfswicklung nicht in allen Fällen geometrisch die angegebene Lage zu haben braucht; wesentlich
ist nur, daß stets eine in der durch die Arbeitsbürsten gebildeten Achse wirkende
Hauptkomponente vorhanden ist. Mit dieser Hauptkomponente können Nebenkomponenten
kombiniert sein, welche einem anderen Zwecke (z. B. dem Zwecke der Verbesserung des Leistungsfaktors)
dienen.
Die Erfindung ist anwendbar, gleichgültig, ob die Wicklungen als Spulen-, Ring- oder
als Trommelwicklung ausgeführt sind. Auch die Ankerwicklung kann als Ring- oder als
Trommelwicklung ausgebildet sein. Die Erfindung bezieht sich auf Motoren beliebiger
Polzahl und auch auf andere Ausführungsarten als in nachfolgenden Figuren beschrieben
sind:
Fig. ι der Zeichnung stellt die bekannte Form des der Erfindung zugrunde liegenden
Motortyps, einen Einphaseninduktionsmotor mit zwei kurzgeschlossenen Bürstenpaaren
schematisch dar.
Fig. 2 zeigt, wie dieser Motor in der einfachsten Weise, entsprechend der vorliegenden
Erfindung, abgeändert werden kann. Die Bürsten in der j^-Achse sind nicht kurzgeschlossen,
sondern mit den Enden einer auf dem Stator befindlichen Wicklung, die sich ebenfalls in derjK-Achse befindet, verbunden.
Die Anzahl der Windungen dieser Wicklung kann je nach Bedarf eine andere sein. Wenn
man die Zahl der Windungen in der Ankerwicklung in Serie zwischen den Bürsten mit sa
und die Zahl derjenigen in der zusätzlichen, auf dem Stator befindlichen Wicklung mit s^
bezeichnet und ferner das Verhältnis —*- mit a,
so ist die Tourenzahl des Motors in Fig. 2 in roher Annäherung /i±a mal größer als
bei Synchronismus, α ist hierbei positiv zu
nehmen, wenn die magnetomotorische Kraft der Zusatzwicklung in gleicher Richtung, und
negativ, wenn sie in umgekehrter Richtung wirkt wie diejenige der Ankerwicklung.
Fig. 3 zeigt eine Abänderung insofern, als die in die Arbeitsbürsten eingeschaltete Hilfswicklung
einen Teil der Hauptwicklung bildet; durch derartige Vereinigung von Wicklungen kann in vielen Fällen eine große Materialersparnis
und eine Erhöhung des Wirkungsgrades erreicht werden.
Fig. 4 und 5 zeigen Beispiele dafür, daß außer der Einschaltung von coaxialen Hilfswicklungen
in den Kreis der Arbeitsbürsten auch in den Kreis der Erregerbürsten HiI fswicklungen
eingeschaltet werden. Bei der Ausführungsart nach Fig. 4 dient die Hilfswicklung
der Erregerbürsten zur Erweiterung des Tourenbereichs, bei der Ausführungsart
nach Fig. 5 zur Verbesserung des Leistungsfaktors. Wenn im Falle der Fig. 4 die Hilfswicklung
in der j'-Achse amal so viel Windungen
und diejenige in der x-Achse β mal so viel Windungen besitzt als der Anker in
Serie zwischen den Bürsten, so ist die Wirkung dieselbe, als ob sich die synchrone Tourenzahl
in dem Verhältnis 1 zu j/(i -f- α) (ι -f- ß)
vergrößert hätte; für α = β wird die wirkliche Tourenzahl annähernd gleich (ι _±. α)mal
der synchronen Tourenzahl, wobei wiederum das positive oder negative Vorzeichen für α
zu nehmen ist, je nachdem die Hilfswicklung im gleichen Sinne oder im entgegengesetzten
Sinne wirkt wie diejenige der Ankerwicklung.
Fig. 6 bis 8 zeigen verschiedenartige Kombinationen der Hilfswicklungen mit der Hauptständerwicklung
für den Fall der Fig. 5.
Fig. 9 zeigt eine Anordnung, bei der die Wirkungen der in den Fig. 4 und 5 dargestellten
Ausführungsarten vereinigt sind und in verstärktem Maße vorhanden sind.
Fig. 10 zeigt auch für diesen Fall Vereinigungen von gleichachsig liegenden Wicklungen.
Wenn als Hauptwicklung eine Gleichstromwicklung, ζ. B. eine Ringwicklung oder eine
der bei Gleichstromankern üblichen Trommelwicklungen benutzt wird, so werden, wie
Fig. 11 zeigt, die jK-Bürsten an zwei diametral
gegenüberliegende Punkte der Hauptwicklung angeschlossen. Würde die Verbindungslinie
dieser diametral gegenüberliegenden Anschlußpunkte gerade mit der j'-Achse
zusammenfallen, so würde durch die Schaltung lediglich eine Veränderung der Tourenzahl
erreicht werden können; würde sie mit der x-Achse zusammenfallen, so würde lediglich
eine Aufhebung der Selbstinduktion, also eine Verbesserung des Leistungsfaktors, erreicht
werden; fällt sie, wie dargestellt, in eine zur x- und j^-Achse geneigte Richtung,
so können beide Wirkungen gleichzeitig erreicht werden.
Fig. 12 zeigt eine entsprechende Anordnung,
bei der sowohl die x-Bürsten als auch die jK-Bürsten an die Hauptwicklung angeschlossen
sind.
Fig. 13 zeigt eine der Fig. 12 entsprechende
Anordnung, bei der jedoch die Bürsten nicht direkt an die Hauptwicklung oder an die
Hilfswicklung angeschlossen sind, sondern die gleiche Wirkung mittels Transformatoren
a, b erreicht ist, die entsprechend eingeschaltet sind. Dieselbe indirekte Wirkung mittels
Transformatoren läßt sich auch hei den meisten vorher dargestellten Einrichtungen an die
Stelle der direkten Schaltung setzen. Man kann hierbei auch in.vielen Fällen eine gute
Regulierung der verschiedenen in Betracht kommenden Verhältnisse dadurch erreichen,
daß man dem Transformator eine veränderliche Übersetzung gibt. Auf diese Weise kann man z. B. in Fig. 5 durch Einschalten
von je einem Transformator mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis in den Kreis
der Arbeitsbürsten und der Erregerbürsten sowohl die Tourenzahl regulieren als auch
den Leistungsfaktor auf seinen günstigsten Wert einstellen. Sonst kann man natürlich
auch wie bei den. bisher dargestellten Anordnungen die Regulierungen durch entsprechende
Wahl der Windungszahl der Hilfswicklung und der Achsenrichtung derselben bewirken.
Bei den bisher beschriebenen Anordnungen sind die Bürsten immer in unveränderlicher
Stellung zur Achse der Hauptwicklung angenommen worden. Man kann aber auch unter
Umständen eine Regulierung durch Veränderung der Bürstenstellungen erreichen; es erscheint
aber vorteilhafter, die Bürstenstellungen konstant zu lassen, weil sonst die an bestimmten
Stellen des Stators angebrachten Mittel zur Verbesserung der !Commutation
für den Fall versagen würden, daß die Bürstenstellung innerhalb weiter Grenzen verschoben
werden. Die in Fig. 1 bis 13 dargestellten Bürsten liegen stets in der x- oder j'-Achse.
Es ist jedoch selbstverständlich, daß alle beschriebenen
Anordnungen und Wirkungen auch für andere Bürstenstellungen Geltung haben. Man kann auch die gleichen Wirkungen
für solche Motorkonstruktionen erzielen, bei denen statt vier nur drei Bürsten angewendet
sind, die alle drei miteinander kurzgeschlossen sind. Ein derartiger Motor ohne
Anwendung der Erfindung ist schematisch in Fig. 14 dargestellt.
Fig. 15 zeigt für einen derartigen Motor die Einschaltung von Hilfswicklungen parallel
zur j^-Achse, zum Zwecke der Tourenregulierung nach der Erfindung.
Fig. 16 zeigt eine ähnliche Anordnung unter Vereinigung der Hilfswicklungen mit der
Hauptständerwicklung.
Fig. 17 zeigt eine der Fig. 12 entsprechende
Anordnung für drei Bürsten, wobei Gleichstromwicklung angenommen ist:
■Während die Bürsten bei Fig. 14 bis 17
so angeordnet waren, daß eine derselben in der x-Achse lag und die Verbindungslinie der
beiden anderen Bürsten parallel zur j'-Achse, sind in Fig. 18 bis 20 entsprechende Schaltungen
für solche Anordnung dargestellt, daß eine Bürste in derj^-Achse liegt und die Verbindungslinie
der beiden anderen parallel zur x-Achse. Die Fig. 18 entspricht im übrigen
der Fig. 15, die Fig. 19 der Fig. 16 und die
Fig. 20 der Fig. 17.
Das Anlassen der mit den beschriebenen Schaltungen versehenen Motoren kann auf
verschiedene Art erfolgen. Man kann die Motoren als Repulsionsmotoren (Fig. 21) oder
als Atkins on sehe Repulsionsmotoren (Fig. 22) oder als kompensierte Repulsionsmotoren
(Fig. 23) oder als kompensierte Repulsionsmotoren mit Transformator (A, Fig. 24) anlassen.
Die Regel, wie man ganz allgemein eine jede der Schaltungen 1 bis 20 zum Anlassen
umschalten kann, besteht darin, daß der Stromkreis, in welchem sich die x-Bürsten befinden
und außerdem irgendein Kurzschlußkreis in der x-Achse ausgeschaltet wird und die Schal- go
tung derart abgeändert wird, daß der Primärstrom oder der von den j'-Bürsten entnommene
Strom eine in der x-Achse gelegene Wicklung durchfließt. Dabei können natürlich die x-Bürsten in dem neuen Stromkreise
wieder benutzt werden.
Fig. 25 zeigt eine spezielle Anwendung dieser Regel. Solange der Erregerstromkreis
mittels des Transformators mit dem Primärstrom verknüpft ist, ist es eine Schaltung zum
Anlassen, sobald aber die Transformatofwirkung aufhört, z. B. durch Ausschalten des
Transformators oder durch örtliche Entfernung der beiden Wicklungen des Transformators,
geht der Motor nicht mehr an, er läuft aber, nachdem er einmal angelassen ist, als ein gewöhnlicher Induktionsmotor im
Sinne der vorliegenden Erfindung.
Fig. 26 zeigt die Anwendung der Anlaßregel auf Fig. 2. Fig. 27 zeigt eine sehr
einfache Anordnung zum Anlassen bei Benutzung von drei Bürsten. Schaltet man einen
der beiden Schalter aus, so geht der Motor als Repulsionsmotor in der einen Richtung
an, und beim Einschalten des anderen Schalters in der entgegengesetzten Richtung. Sind
beide eingeschaltet, so läuft der Motor nahezu in Synchronismus.
Claims (4)
- Patent-Ansprüche:I. Induktionsmotor nach Atkinson mit vier oder drei Bürstenstiften (bezogenauf einen zweipoligen Motor), dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsbürsten, anstatt kurzgeschlossen zu werden, entweder direkt oder unter Zwischenschaltung von Transformatoren an eine auf dem Ständer befindliche Wicklung angeschlossen werden, die nahezu coaxial oder parallel zu der durch die Arbeitsbürsten gebildeten magnetischen Achse der Rotorwicklung ist.
- 2. Induktionsmotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Erregerbürsten, anstatt kurzgeschlossen zu werden, entweder direkt oder vermittels Zwischenschaltung eines Transformators . an eine besondere, auf dem Ständer befindliche Hilfswicklung angeschlossen werden.
- 3. Induktionsmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wicklungen, die coaxial liegen und verschiedenen Stromkreisen angehören, in eine einzige vereinigt werden, die dieselbe Achse hat. . . '
- 4. Induktionsmotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Windungen, an welche die Bürsten angeschlossen werden, oder das Übersetzungsverhältnis des Transformators geändert werden kann.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE194888C true DE194888C (de) |
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Family Applications (1)
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