DE200884C

DE200884C -

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Publication number: DE200884C
Application number: DENDAT200884D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JV* 200884 -KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. August 1907 ab.

Bei dem Betrieb von Einphasen-Kommutatormotoren als Serienmotoren hat sich der Ubelstand gezeigt, daß man nur verhältnismäßig kleine Spannungen dem Motor zuführen kann, weil die Spannung pro Kommutatorsegment einen gewissen Wert nicht überschreiten darf, und weil man, besonders bei Motoren kleiner Leistung, in der Zahl der Kommutatorsegmente sich beschränken

ίο muß.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es' nun, Einphasen - Serienmotoren wesentlich höhere Spannung zuzuführen als die für den Läufer bzw. Kommutator zulässige Spannung, und zwar ohne daß ein Serientransformator zur Zuführung des Arbeitsstromes zum Läufer unter Übersetzung auf die noch zulässige Spannung nötig ist.

Die Erfindung beruht auf einer eigenartigen Erscheinung bei bifilaren Spulen: Ist nämlich ein Serienmotor gemäß Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung mit einer besonderen Kompensationswicklung c versehen, so bildet, vorausgesetzt daß die Kollektorbürsten a, a im wesentlichen in der Achse der Kompensationswicklung c (der Arbeitsachse) stehen, die Läuferwicklung mit der Kompensationswicklung eine bifilare Spulenanordnung, d. h. die Amperewindungen beider Teile wirken einander entgegen, und das Feld in dieser Achse wird im wesentlichen unterdrückt. Bei einem solchen Serienmotor gewöhnlicher Art wird somit der Spannungsabfall in der Arbeitsachse klein sein, und die gegenelektromotorische Kraft im primären Stromkreis wird im wesentlichen durch die Umdrehung des Läufers im Felde der Feldwicklung f erzeugt.

Würde man die Bürsten α, α dieses Motors, ohne an der Schaltung etwas zu ändern, gemaß Fig. 2 durch eine Verbindung k von sehr geringem Widerstand direkt kurzschließen, so sollte man zunächst meinen, daß wenigstens beim Stillstand des Motors der ganze Arbeitsstrom durch diesen Kurz-Schluß fließt, so daß der Anker im wesentlichen stromlos wird. Das Experiment sowohl wie theoretische Überlegungen zeigen jedoch, daß bei geeigneter Wahl der Verhältnisse der Kurzschluß k im wesentlichen überhaupt keinen Arbeitsstrom führt, sondern nur den Magnetisierungsstrom von einer Größe, welche erforderlich ist, um ein Feld zu erzeugen, welches in der Ständerwicklung allein etwa die gegenelektromotorische Kraft der Selbstinduktion erzeugen würde. Keinesfalls fließt durch die Kurzschlußverbindung k ein Strom, welcher in Größe und Phase dem im Läufer vom Ständer aus induzierten Strome oder dem Statorstrome selbst entsprechen würde. Denn unter allen Umständen müssen sich die Ständer- und Läuferamperewindungen das Gleichgewicht halten, wenigstens soweit es sich um die Watt-

komponente der Ströme handelt, und der Kurzschluß bewirkt im wesentlichen nur eine andere Spannungsverteilung auf die beiden Wicklungen in der Arbeitsachse, da die Spannung am Rotor nun nahezu gleich Null, die Spannung an der Ständerwicklung nahezu gleich der ganzen zugeführten Spannung ist.

Bringt man an Stelle der Kurzschlußverbindung k einen gegebenenfalls regelbaren Widerstand w (Fig. 3) zwischen die Bürsten a, a, so kann man nunmehr nach Belieben, ohne den Stromverlauf im Ständer und Läufer wesentlich zu ändern, die Spannung mehr auf den Läufer oder mehr auf den Ständer legen oder in gleicher Weise auf beide verteilen , so daß ein solcher Serienmotor, bei dem der Motorstrom die Wicklungen in Reihe durchfließt, im Gegensatz zu den bekannten Serienmotoren an wesentlich höhere Spannung gelegt werden kann als die größte für den Läufer maximal zulässige Spannung.

Es ist schon bekannt, Widerstände parallel

zum Anker zu legen, um eine Phasenver-Schiebung zwischen Anker- und Kompensationsstrom zu erzielen, welche Funkenvermeidung bewirkt. Wendet man solche der Funkenvermeidung dienende Widerstände an, so ist man gezwungen, die Größe des Wider-Standes mit der Umdrehungszahl zu ändern. Im Gegensatz hierzu wird gemäß der Erfindung der Widerstand nicht geändert, so lange sich an der Spannungsaufteilung nichts ändern soll.. Nur in einem besonderen Fall, auf welchen später eingegangen werden soll, wird der Widerstand geändert, jedoch zu dem Zweck, um die Tourenzahl zu ändern. Das wirksame Übersetzungsverhältnis zwischen Kompensationswicklung und Rotorwicklung muß, wenn ein Serientransformator vermieden werden soll, ungefähr gleich 1 gemacht sein. Es kann jedoch auch eine Überkompensation zur Vermeidung des Bürstenfeuers mit an sich bekannter Wirkung

vorgesehen sein. Ist das Übersetzungsverhältnis wesentlich von dem Werte 1 abweichend , so wird in diesem Falle die Anwendung eines regelbaren Serientransformators t gemäß Fig. 4 und 7 nötig, welcher den Läufer oder Ständer speist, und welcher gemäß obigen Ausführungen nicht wie die sonst gebrauchten Serientransformatoren die ganze Leistung, sondern nur einen geringen Teil der Leistung zu übertragen hat.

Das Feld in der um etwa eine halbe Polteilung gegenüber der Arbeitsachse verstellten Feldachse kann auch bei dem neuen Motor im Ständer oder im Läufer oder auch in beiden Teilen durch unmittelbare Stromzuführung.oder durch Stromzuführung mittels Serientransformators (Fig. 5 und 6) erzeugt werden. Wird das Feld im Läufer erzeugt, so wird die Phasenverschiebung des Stromes gegenüber der Spannung durch eine zwischen den Erregerbürsten b, b induzierte voreilende EMK verkleinert.

In diesem Falle kann man die Tourenzahl des Motors auf von der Belastung des Motors unabhängiger konstanter Höhe erhalten, wenn man den Efregerbürsten b, b eine von der Belastung unabhängige, d. h. praktisch konstante Spannung unmittelbar oder über einen Paralleltransformator, z. B. u in Fig. 8, zuführt oder diese konstante Spannung von einem Teil der Ständerwicklung abzweigt. Soll diese konstante Spannung erst nach erfolgtem Anlaufen des Motors angelegt werden, so kann sie durch einen selbsttätigen oder von Hand zu bedienenden Schalter zur gegebenen Zeit angeschlossen werden.

Ferner kann man (Fig. 9) zur Erregung an Stelle zweier Erregerbürsten nur je eine verwenden, wobei die Hauptbürsten a, a die zweite Erregerbürste ersetzen. Endlich kann man zwischen den Hauptbürsten und der einen Erregerbürste, z. B. b₁, den dem Motorstrom proportionalen Erregerstrom zuführen, während der anderen Erregerbürste b.₂ und den Hauptbürsten die konstante Spannung beispielsweise mittels des Paralleltransformators u zugeführt wird.

Ist an die Erregerbürsten des Rotors die praktisch konstante Spannung angeschlossen, so läuft der Motor mit einer praktisch konstanten .Tourenzahl, welche bei kurzgeschlossenen Hauptbürsten α, α ungefähr der synchronen Tourenzahl des Motors gleichkommt. Verändert man jedoch den Widerstand n> zwischen den Hauptbürsten a, a, so kann man die konstante Tourenzahl in weiten Grenzen verlegen und erhält so eine sehr wirksame und dabei ökonomische Einstellung der konstanten Tourenzahl, die bei den bis jetzt bekannten Motoren und Regelungsweisen nicht möglich ist. Selbstverständlich läßt sich die Tourenzahl auch in der bisher bekannten Weise durch Regelung der Gesamtspannung bzw. durch Regelung des Erregerfeldes ändern. Letztere Regelung kann durch Abschalten von Spulen in der Fel'dachse, durch Änderung der Übersetzung am Serientransformator oder weitere bekannte Mittel erfolgen. Gegebenenfalls empfiehlt sich die Ausführung des Motors mit Wendepolen in an sich bekannter Weise.

Wenn im vorstehenden allgemein von dem Widerstand w gesprochen ist, so ist damit nicht nur ein Ohmscher Widerstand im engsten Sinne des Wortes gemeint, sondern auch Widerstände, welche induktiv sind. Ein Ohm scher Widerstand genügt zwar zur Er-

reichung des angestrebten Zweckes, dagegen wird bekanntlich der Energieverbrauch etwas geringer, wenn ein induktiver Widerstand an Stelle eines Ohm sehen Widerstandes benutzt wird, und der induktive Widerstand besitzt den weiteren Vorzug, daß man ihn auf den Ständer der Maschine legen kann, ohne den Wirkungsgrad zu verschlechtern.

Claims

Patent-Ansprüche:

. I. Einphasen-Kornmutatormaschine mit

zweiachsiger Wicklung in Serienschaltung und parallel zu den Arbeitsbürsten liegendem Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Ständer als auch der Läufer die Wattkomponente der gegenelektromotorischen Kraft im primären Stromkreis erzeugen.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch ao gekennzeichnet, daß der Läufer über einen gegebenenfalls regelbaren Serientransformator gespeist wird, zum Zwecke, den Strom im Widerstand einstellen zu können.
3. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationswicklung und Feldwicklung durch Serientransformatoren gespeist werden.
4. Maschine nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Erregerfeld durch eine gegebenenfalls mittels Serientransformators gespeiste Erregerbürstengruppe hervorgerufen wird.
5. Maschine nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß den Erregerbürsten außer der vom Motorstrom abhängigen Spannung noch eine konstante Spannung zugeführt wird.
6. Maschine nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Erregerbürste und einer Hauptbürste ein Serientransformator, zwischen der anderen Erregerbürste und einer Hauptbürste ein Paralleltransformator geschaltet ist.
7. Regelung von Motoren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstanter Erregerspannung der Widerstand zwischen den Hauptbürsten verändert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.