DE196922C

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PATENTAMT.PATENT OFFICE.

In den jeweilig von den Bürsten kurzgeschlossenen Ankerwindungen der Einphasen-Kollektormotoren wird bekanntlich durch das pulsierende Hauptfeld des Motors eine E. M. K. induziert, die zur Funkenbildung an den Bürsten Anlaß geben würde und deshalb durch Gegeninduktion vermittels geeigneter Hilfsfelder bekämpft werden muß. Die Wirksamkeit dieses Gegenmittels ist aber abhängigIn the armature windings of the single-phase collector motors short-circuited by the brushes is known to be induced by the pulsating main field of the motor, an E.M.K., which leads to sparking at the Brushing would give occasion and therefore by mutual induction by means of more suitable Aid fields must be fought. The effectiveness of this antidote is dependent

ίο von der Ankergeschwindigkeit, verschwindet also ganz bei Stillstand. Dabei entwickelt sich in der gerade durch die Bürsten kurzgeschlossenen Ankerwindung ein Strom, der infolge des geringen Widerstandes' eine erhebliche Stärke erreicht, der als sekundärer Kurzschlußstrom eines Transformators betrachtet werden kann, also eine Phasenverschiebung von nahezu 90⁰ gegen das resultierende Feld der Maschine hat. Die Amperewindungen des Motorstromes und die Amperewindungen des Kurzschlußstromes setzen sich zu resultierenden Amperewindungen zusammen, wie in dem Vektordiagramme (Fig. 2) durch die ausgezogenen Linien dargestellt ist.ίο from the anchor speed, so disappears completely at standstill. A current develops in the armature winding that has just been short-circuited by the brushes, which, due to the low resistance, reaches a considerable level, which can be regarded as a secondary short-circuit current of a transformer, i.e. has a phase shift of almost 90 ^{0 compared} to the resulting field of the machine. The ampere-turns of the motor current and the ampere-turns of the short-circuit current combine to form the resulting ampere-turns, as shown in the vector diagram (FIG. 2) by the solid lines.

Darin bedeuten of die Amperewindungen des Motorstromes, f c die Amperewindungen des Kurzschlußstromes, 0 c die resultierenden Amperewindungen, welche dem den Motor durchsetzenden resultierenden Felde proportional sind. Man sieht, daß bei der immer beträchtlichen Stärke des Kurzschlußstromes der Motorstrom in der Phase stark gegen das Feld verschoben wird. Der Kurzschlußstrom vermindert also in hohem Grade das Drehmoment des Motors, da nunmehr nur noch eine verhältnismäßig kleine Komponente 0 c des Motor- bzw. Ankerstromes in die Richtung des Feldes fällt und das Drehmoment proportional 0 C₂ ist. Die Folge davon ist die bekannte Tatsache, daß bei gleich großem Widerstandmoment der Motor beim Anlaufen ■. ein Vielfaches der Stromstärke verlangt, die er bei normaler Geschwindigkeit benötigt.Therein the mean of ampere-turns of the motor current, fc the ampere-turns of the short-circuit current, 0 c the resulting ampere-turns corresponding to the motor passing through the resulting field are proportional. It can be seen that with the always considerable strength of the short-circuit current, the motor current is strongly shifted in phase against the field. The short-circuit current thus reduces the torque of the motor to a high degree, since now only a relatively small component 0 c of the motor or armature current falls in the direction of the field and the torque is proportional to 0 C ₂ . The consequence of this is the well-known fact that when the moment of resistance is the same, the motor when starting ■. requires a multiple of the amperage it needs at normal speed.

Diesen ungünstigen Einfluß der kurzgeschlossenen Windungen kann man verringern durch Widerstände, die zwischen den Ankerleitern und den Kollektorsegmenten eingeschaltet werden, die also den Kurzschlußstrom unmittelbar herabsetzen. Dieses Mittel verringert aber auch den Wirkungsgrad des Motors, da die Widerstände verhältnismäßig groß sein müssen, um_e.genügend wirksam zu sein. Der Motor wird auch in seiner Bauart durch die ' Widerstände unerwünscht beeinflußt. This unfavorable influence of the short-circuited windings can be reduced by resistors which are switched on between the armature conductors and the collector segments, which thus directly reduce the short-circuit current. But this means also reduces the efficiency of the engine, because the resistors must be relatively large to be effective .genügend to _e. The design of the motor is also undesirably influenced by the 'resistors.

Die Erfindung betrifft nun ein neues Mittel, die Phasenverschiebung zwischen Ankerstrom und Feld zu verringern, das im wesentlichen besteht in der Anwendung einer über Drosselspulen kurzgeschlossenen Hilfswicklung auf dem feststehenden Teile des Motors.The invention now relates to a new means, the phase shift between armature current and to reduce field, which essentially consists in the application of an over inductor short-circuited auxiliary winding on the stationary parts of the motor.

In Fig. ι bedeutet α den Anker des Motors, · m m die feststehende Erregerwicklung, h h die Hilfswicklung, die über eine Drosselspule d kurzgeschlossen ist.In FIG. 1, α means the armature of the motor, · mm the fixed excitation winding, hh the auxiliary winding which is short-circuited via a choke coil d.

Die Wirkung dieser Hilfswicklung ergibt sich aus dem Vektordiagramm (Fig. 2) durch die gestrichelten Linien. Die Amperewindungen des Motorstromes, dargestellt durch Of₁, haben (bei unveränderter Klemmenspannung) die frühere Größe behalten. -Unter der zulässigen Annahme, daß der Ohm seheThe effect of this auxiliary winding results from the vector diagram (Fig. 2) by the dashed lines. The ampere turns of the motor current, represented by Of ₁ , have kept their previous size (with unchanged terminal voltage). - Under the admissible assumption that the ohms see

Widerstand der Hilfswicklung, ebenso wie vorher der der kurzgeschlossenen Ankerwindungen, vernachlässigt werden kann, fällt die Amperewindungszahl der Hilfswicklung J₁ b_Y in Richtung des resultierenden Feldes, ■während die Kurzschlußamperewindungen b₁ C₁ zu beiden senkrecht stehen. Das Drehmoment ist nunmehr proportional dem Produkte ο C₁ mal ο g und unter den gewählten Verhältnissen ersichtlich wesentlich größer als ο C₀, durch welche Größe vorher das Drehmoment dargestellt wurde. Durch einfache geometrische Betrachtungen ergibt sich leicht, daß durch eine bestimmte Windungszahl derHilfswicklung unter gegebenen Verhältnissen das Maximum des Drehmomentes erzielt wird. (Vgl. Elektrotechnische Zeitschrift 1906, S. 138, Spalte 3. Die dort gemachten Angaben beziehen sich auf den Fall, wo die Erregerwicklung selbst als Hilfswicklung dient.)Resistance of the auxiliary winding, just as before that of the short-circuited armature windings, can be neglected, the number of ampere turns of the auxiliary winding J ₁ b _Y falls in the direction of the resulting field, while the short-circuit amp windings b ₁ C ₁ are perpendicular to both. The torque is now proportional to the product ο C ₁ times ο g and, under the selected ratios, it is clearly much greater than ο C ₀ , which value was previously used to represent the torque. By simple geometrical considerations it is easy to see that the maximum torque is achieved by a certain number of turns of the auxiliary winding under given conditions. (Cf. Elektrotechnische Zeitschrift 1906, p. 138, column 3. The information given there relates to the case where the excitation winding itself serves as an auxiliary winding.)

Die besondere Hilfswicklung h h, die im vorstehenden vorausgesetzt ist, kann unter Umständen durch eine ohnehin vorhandene Wicklung ersetzt werden. Man kann nämlieh bei Reihenschlußmotoren eine Wicklungsweise anwenden, bei der die induzierende Wicklung und die Kompensationswicklung durch eine gemeinschaftliche Wicklung von bestimmter Lage ersetzt sind. Motoren mit umkehrbarer Drehrichtung müssen aber zwei solcher Wicklungen erhalten,. die abwechselnd benutzt werden. Die jeweilig nicht gebrauchte Wicklung kann nun offenbar als Hilfswicklung im Sinne der Erfindung benutzt werden, und es bedarf nur einer geeigneten Ausgestaltung des Schaltapparates, um die erforderliche Verbindung für jede Drehrichtung des Motors herzustellen.The special auxiliary winding hh, which is a prerequisite in the foregoing, can under certain circumstances be replaced by a winding that is already present. In the case of series motors, a winding method can be used in which the inducing winding and the compensation winding are replaced by a common winding of a specific position. Motors with reversible direction of rotation must have two such windings. which are used alternately. The respective unused winding can now evidently be used as an auxiliary winding within the meaning of the invention, and all that is required is a suitable configuration of the switching apparatus in order to produce the necessary connection for each direction of rotation of the motor.

Die Drosselspule der Hilfswicklung kann selbstverständlich in verschiedener Weise ausgeführt sein, um die Einrichtung auf günstigste Wirkung abzustimmen.The choke coil of the auxiliary winding can of course be designed in various ways to tailor the facility for the most beneficial effect.

Die Hilfswicklung wird zweckmäßig, nachdem der Motor seine normale Tourenzahl erreicht hat, außer Wirkung gesetzt.The auxiliary winding becomes useful after the engine has reached its normal number of revolutions has reached, overridden.

Die vorstehenden Darlegungen beziehen sich nicht nur auf Serienmotoren im engeren Sinne, sondern überhaupt auf Kollektormotoren, die den Charakter des Serienmotors tragen und ihrer Ausführung nach zur Benutzung der beschriebenen Einrichtung geeignet sind. So kann bei Repulsionsmotoren mit getrennten Arbeits-und Errergerwicklungen (vgl. E. T. Z. 1904, S. 4, Fig. 3) in der Achse der Erregerwicklung die Hilfswicklung mit demselben Erfolge angewendet werden, wie oben für Serienmotoren im engeren Sinne beschrieben.The explanations given above do not only relate to series-production engines Sense, but generally on commutator motors, which have the character of the series engine and their design is suitable for the use of the device described are. For example, repulsion motors can have separate work and excitation windings (cf. E. T. Z. 1904, p. 4, Fig. 3) the auxiliary winding in the axis of the excitation winding can be used with the same success as above for series engines in the narrower sense described.

Claims

Godfather sayings:

1. Device for reducing the starting current in single-phase collector motors, characterized by an auxiliary winding on the fixed part in the direction of the main field, which is about an optionally adjustable choke coil is closed for the purpose of the phase shift between armature current and anchor field to reduce when approaching. ,

2. Embodiment of the device according to claim 1, characterized in that that in series motors with reversible direction of rotation during one direction of rotation for excitation and compensation Serving winding during the other direction of rotation as an auxiliary winding in the sense of claim 1 is used.

1 sheet of drawings.