DE199804C

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Publication number: DE199804C
Application number: DENDAT199804D
Authority: DE

Description

Ή;^

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei Wechselstrom-Serienmotoren mit aufgehobenem Ankerfeld gemäß Fig. ι der beiliegenden Zeichnung fällt der induktive Spannungsabfall in der Arbeitsachse am kleinsten aus, wenn die Kompensationswicklung s genau ebenso auf dem Ständer verteilt ist, wie die Läuferwicklung r auf dem Läufer und die Windungszahl ^₁ der Kompensationswicklung 5 gleich der Windungszahl ^₂ der Läuferwicklung r ist.

Diese zweckmäßigste Verteilung der Kompensationswicklung ist aber in den meisten. Fällen nicht möglich, denn auch die Feldwicklung f beansprucht Raum auf dem Ständer, und man kann mit der Kompensationswicklung s nicht alle Nuten des Ständers ausfüllen, wenn Feldwicklung f und Kompensationswicklung 5 nicht übereinandergelegt werden. Das Übereinanderlegen dieser beiden Wicklungen ist aber, besonders bei großen Motoren, nicht vorteilhaft, da es zwischen der vom Luftraum zwischen Ständer und Läufer weiter entfernten Wicklung einerseits und der Läuferwicklung andererseits große Streuung verursacht. Bei großen Motoren ist es auch aus dem Grunde unzweckmäßig, mit der Kompensationswicklung s alle Läufernuten auszufüllen, weil in diesem Falle die Wickelköpfe groß werden, für welche meistens ohnehin schon wenig Raum vorhanden ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, festzustellen, wie groß das Verhältnis der Windungszahl ^₁ der Kompensationswicklung zu der Windungszahl ^₂ der Läuferwicklung sein muß, wenn die Kompensationswicklung nicht in sämtlichen Nuten des Läufers gleichmäßig verteilt ist, damit der Spannungsabfall in der Arbeitsachse am kleinsten wird.

Hierzu wird folgende Überlegung angestellt: Der induktive Spannungsabfall zweier magnetisch verketteter und einander entgegenwirkender Wicklungssysteme, welche beide von gleichen oder proportionalen, phasengleichen Strömen durchflossen sind, setzt sich aus vier Größen zusammen, nämlich aus den Selbstinduktionen der beiden Spulen und den gegenseitigen Induktionen je einer Spule auf die andere. Von diesen vier Größen wirken die beiden Selbstinduktionen im Sinne des Spannungsabfalles, die beiden gegenseitigen Induktionen entgegen dem Spannungsabfall.

Betrachtet man zunächst den einfachsten Fall, daß die Ströme in den beiden Wicklungssystemen gleich sind und bezeichnet man mit: .

L₁ den Selbstinduktionskoeffizienten der Spule ι (Kompensationswicklung s),

L₂ denjenigen der Spule 2 (Läufer r),

-M₁₂ den Koeffizienten der gegenseitigen Induktion von Spule 1 auf Spule 2,

M₂₁ den Koeffizienten der gegenseitigen Induktion von Spule 2 auf Spule 1, so ist also der induktive Spannungsabfall:

V'— 1L₁ + i L.₂

■ ζ M₁₂ — i M₂₁.

Benutzt man die in der Elektrotechnischen Zeitschrift 1904, S. 211, eingeführten Bezeichnungen und bezeichnet man mit:

Claims

C₁ bzw. C₂ das Verhältnis der wirklichen Kraftlinienzahl in der Spule I bzw. 2 zu derjenigen Kraftlinienzahl, die in denselben bei . nur einer Nut pro Pol entstehen würde (Feldkoeffizient der Wicklung), ·

C₁₂ bzw. C₂₁ das Verhältnis der durch die Spule ι in der Spule 2 wirklich induzierten E. M. K. zu derjenigen, die von demselben Felde in der Spule 2 induziert würde, wenn letztere nur eine Nut pro'Pol besäße bzw. das Verhältnis der von der Spule 2 in der Spule ι wirklich induzierten E. M. K. zu der bei Benutzung nur einer Nut pro Pol auftretenden E. M. K. (Wicklungskoeffizient der gegenseitigen Induktion),

C_n bzw. C₂₂ das Verhältnis der durch das Feld der Spule 1 bzw. 2 in ihr wirklich induzierten E. M. K. zu derjenigen, welche durch dasselbe Feld in ihr induziert würde, wenn nur eine Nut pro Pol vorhanden wäre (Spulenkoeffizient), so nimmt die obige Gleichung folgende Form an:

xr · O,47T „

F= I 2 Tt CO — IO~⁸

Il

(C₁ - C₁₂ + C₂ ..C₂₁)

Der Spannungsverlust ist am kleinsten; wenn der Klammerausdruck der Gleichung am kleinsten ist. Setzt man

so ist

y =

χ =

AL·

x² — (C₁ -C₁₂ + C₂-C₂₁)

C₂₂

Differenziert man die Gleichung nach χ und setzt den Differentialquotienten gleich Null, so erhält man

oder

χ =

C₁ -C₁

d. h., das Verhältnis der Windungszahl ^₂ zu der Windungszahl ^₁ muß gleich sein dem Verhältnis des Produktes des Feldkoeffizienten mal dem Spulenkoeffizienten des Wicklungssystems 1 zu dem Mittelwert aus dem Produkte der Feldkoeffizienten und der Wicklungskoeffizienten der gegenseitigen Induktion beider Systeme mal dem Streuungskoeffizienten.

Schaltet man einen Serientransformator zwischen die Wicklungen 1 und 2 bzw. die Wicklungen s und r der Fig. 1, so ist:

_ h ' Ti

VT2 '
woraus sich ergibt

T₂

γ.

Die gemäß der Erfindung bestimmten Windungszahlen sind von besonderem Wert beim Bau von Wechselstrom-Serienmotoren, sie werden aber auch überall dort mit Vorteil angewendet, wo der induktive Spannungsabfall zweier magnetisch verketteter und einander entgegenwirkender Wicklungssysteme, welche beide von gleichen oder porportionalen, phasengleichen oder nahezu phasengleichen Strömen durchflossen sind, möglichst klein werden soll.

Beispielsweise werden bekanntlich zur Veränderung von Wechselstromspannungen sog. Potentialregler benutzt, bei welchen der bewegliche Teil in Reihe mit dem feststehenden Teil geschaltet ist. Je nach der gegenseitigen Stellung der beiden Systeme findet mehr oder weniger Drosselung statt. Bei diesen Apparaten ist es wünschenswert, daß in einer bestimmten Stellung die Selbstinduktion völlig aufgehoben wird. Dies läßt sich erreichen, wenn man die Wicklungen in oben beschriebener Weise ausführt.

Von Bedeutung kann die Erfindung ferner für zweiteilige Drosselspulen werden, deren beide Teile zeitweise so gegeneinander geschaltet werden, daß sie in der betreffenden Schaltung keine Drosselwirkung ausüben. Solche Drosselspulen benutzt man beispielsweise als induktive Widerstände bei Transformatorstufenschaltern.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt den Fall eines Serienmotors, bei welchem die Erregerwicklung auf dem Läufer angeordnet und die Erregerbürsten b b von einem Serientransformator t gespeist werden.

Paten τ-Ansprüche:

I. Anordnung zweier magnetisch verketteter und einander entgegenwirkender, ungleichartig verteilter Wicklungssysteme, welche beide von gleichen oder proportionalen, im wesentlichen phasengleichen Strömen durchflossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der

Windungszahlen der Systeme gleich dem Verhältnis des Produktes des Feldkoeffizienten mal dem Spulenkoeffizienten des einen Systemes zu dem Mittelwert aus dem Produkte der Feldkoeffizienten und den Wicklungskoeffizienten der gegenseitigen Induktion beider Systeme mal dem Streuungskoeffizienten gemacht ist.
2. Anordnung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch deren Anwendung auf die Kompensationswicklung und die mit dieser gleichachsigen Läuferwicklung von Wechselstrom - Serienmotoren, zur Erzielung möglichst geringen Spannungsabfalls bei ungleichmäßig verteilter Kompensationswicklung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.