DE205964C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 205964 KLASSE 21 d. GRUPPE

Zusatz zum Patente 162781 vom 4. März 1904.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. März 1907 ab. Längste Dauer: 3. März 1919.

In der Patentschrift 162781 sind mehrere Mittel angegeben, die dazu dienen können, durch Hilfswicklungen bei Wechselstrom-Kollektormaschinen ein Querfeld von solcher Phase zu erzeugen, daß in den jeweilig durch die Bürsten kurzgeschlossenen Ankerspulen sowohl die Wendespannung wie die dazu um ^J/₄ Periode verschobene transformatorische Spannung aufgehoben werden. Eines dieser Mittel besteht in der Schaltung der Hilfswicklungen im Nebenschlüsse zu der Maschine. Bei der üblichen Ausführung der WechselstrorrirKollektormaschinen mit in Reihe zum Anker geschalteter -,.Erregerwicklung erzeugt indessen die im Nebenschlüsse zur Maschine geschaltete Hilfswicklung nur bei einer bestimmten Belastung und Klemmenspannung ein Hilfsfeld von richtiger Phase, wie sich an Hand der Diagramme Fig. 1 und 2 ergibt.

In Fig. ι ist durch k die Klemmenspannung, durch e die Spannung der Hauptfelderregerwicklung, durch α die Ankerspannung dargestellt. Bedeutet dann ferner w die Wendespannung in einer kurzgeschlossenen Spule, die mit der Ankerspannung α gleiche Phase hat, u die dazu senkrechte transformatorische Spannung, r die Resultierende beider, so können die Verhältnisse so gewählt werden, daß durch das Hilfsfeld h, dessen Phase immer senkrecht zur Klemmenspannung k ist, die Resultierende r genau aufgehoben wird.

Soll nun aber beispielsweise bei gleichem Drehmomente die Geschwindigkeit des Motors verdoppelt werden, wird also durch Vergrößerung der Klemmenspannung die Ankerspannung verdoppelt, so ändern sich die Verhältnisse nach dem Diagramm Fig. 2, so daß die Phase des Hilfsfeldes nicht mehr mit der Resultierenden r zusammenfällt. Denn die Wendespannung w ist jetzt verdoppelt, die transformatorische Spannung u behält den früheren Wert, infolge der veränderten Neigungen von k und r weichen r und h nach entgegengesetzten Seiten auseinander. Ersichtlich kann auch durch Veränderung der Amplitude von h ein Zusammenfallen von r und h nicht erzielt werden.

Das bezieht sich auch auf Schaltungen bekannter Art, beispielsweise auf die nach E. T. Z. 1906, S. 543, Fig. 25 und ähnliche, wo ein Hilfstransformator zum Erregen der Hilfswicklung benutzt wird, der selbst von der Hauptfeldwicklung und der Kompensationswicklung erregt wird. Denn bei der angeführten Schaltung läßt sich das Hilfsfeld h nur innerhalb des Winkelraumes zwischen h (Fig. 2) und u verändern.

Nachfolgend ist nun eine neue Schaltung beschrieben, die innerhalb der erforderlichen Grenzen für jede Belastung und Geschwindigkeit eine solche Regelung der Phase des Hilfsfeldes erlaubt, daß dieses seiner Bestimmung vollkommen genügt.

Die neue Schaltung besteht in der Anwendung eines Hilfstransformators zum Erregen der Hilfswicklung, der seinerseits im wesent-

55

60

lichen von der Ankerspannung erregt wird. In dem Schaltungschema Fig. 3 bedeutet a den Anker eines Motors, e dessen Erregerwicklung, c die übliche Kompensationswicklung, t einen Anlaßtransformator, h die Hilfswicklung zum Stromwenden, I₁ einen Hilfstransformator. Die Hilfswicklung h ist einerseits an eine Motorklemme angeschlossen und kann andererseits durch einen Gleitkontakt mit einem beliebigen Punkte des Hilfstransformators I₁ verbunden werden. Das eine Ende von t_i ist an eine Ankerklemme angeschlossen, ein Punkt zwischen seinen Enden, etwa der Mittelpunkt m, an die gegenüberliegende Maschinenklemme.

Ist der Gleitkontakt der Hilfswicklung h an den Punkt m des Hilfstransformators t_x gelegt, so entspricht die Schaltung vollständig dem Diagramme Fig. 1, d. h. die Hilfswicklung wird von der vollen Klemmenspannung erregt. Durch den Gleitkontakt an dem Hilfstransformator läßt sich nun aber ersichtlich die Phase von h so ändern, daß sie bei einer anderen Belastung und Klemmenspannung ebenfalls mit der Resultierenden r der Spannungen in der kurzgeschlossenen Spule übereinstimmt. Das ergibt sich aus dem Diagramme Fig. 4, das dem Diagramme Fig. 2 entspricht, nur daß die Spannung an der Hilfswicklung h nicht mehr die Klemmenspannung k ist, sondern die nach Phase und Größe veränderte Spannung g, die, wie erforderlich, senkrecht zu r bzw. zu h steht. In dem angenommenen Falle, wo die Geschwindigkeit des Motors über die normale vergrößert wurde, ist die einstellbare Spannung an der Hilfswicklung kleiner als die Klemmenspannung, im umgekehrten Falle größer, wie durch die punktierte Linie g₁ in dem Diagramme (Fig. 4) angedeutet ist.

In dem angenommenen Falle, wo also der Motor bei gleichbleibendem Drehmomente mit veränderlicher Geschwindigkeit arbeiten soll, wird durch die beschriebene Einrichtung die resultierende Spannung in den kurzgeschlossenen Spulen für jede Geschwindigkeit aufgehoben. Denn aus dem Diagramme Fig. 4 ergibt sich, daß nicht nur die richtige Phase des Querflusses erzielt, sondern auch dessen Größe nach Maßgabe der Geschwindigkeit geändert wird, d. h. bei großer Geschwindigkeit sinkt, bei kleiner Geschwindigkeit steigt, und zwar läßt sich leicht erweisen, daß sich die genau richtige Amplitude des Querflusses dabei von selbst auf dem beschriebenen Wege ergibt.

Eine solche genaue Regelung des Querflusses erhält man allerdings nicht, wenn der Motor bei konstanter Geschwindigkeit und veränderlichem Drehmomente arbeitet. Diese Ungenauigkeit ist hier indessen von geringer Bedeutung, da durch die Eisensättigung die resultierende E. M. K. der kurzgeschlossenen Ankerwindungen bei veränderlichem Moment (d. h. bei veränderlichem Strome), aber konstanter Geschwindigkeit wenig geändert wird. Dem Einflüsse des Drehmomentes könnte man aber leicht Rechnung tragen, wenn man (etwa selbsttätig durch ein Relais) die Amplitude des Querfeldes ändern würde, beispielsweise so, daß bei zunehmendem Strome Drosselspulen allmählich ausgeschaltet oder kurzgeschlossen werden, die der Hilfswicklung h in Fig. 3 vorgeschaltet sind, oder indem die Erregung der Hilfspole verändert wird (Abschalten von Polen, Reihen- und Parallelschaltung der Pole). Auch könnte man, statt die Hilfswicklung nach Fig. 3 direkt in den abgezweigten Strom zu legen, sie nach Fig. 5 unter Vermittlung eines zweiten Hilfstransformators t₂ speisen, durch den die Spannung an der Hilfswicklung h in Abhängigkeit vom Motorstrome allmählich oder sprungweise geändert wird. Wenn, wie ja häufig der Fall, einer bestimmten Geschwindigkeit auch ein bestimmtes Drehmoment entspricht, so kann der Transformator t_z entbehrt werden, und der Kontakt an I₁ (Fig. 3) kann gleichzeitig mit dem Kontakte an t derart verstellt werden, daß für alle Belastungszustände fast vollständige Vernichtung der resultierenden Spannung in den kurzgeschlossenen Spulen erreicht wird.

Statt die Hilfswicklung h an den Gleitkontakt des Anlaßtransformators t anzuschließen, wie in Fig. 3 angenommen war, kann sie an der betreffenden Stelle auch unmittelbar an das Netz gelegt werden, wie Fig. 6 darstellt, oder auch an einen anderen Punkt des Anlaßtransformators, wie punktiert angedeutet ist.

In Fig. 3 ist ferner der Hilfstransformator t_x an die Ankerklemmen gelegt. Die Spannung des Hilfstransformators könnte aber außerdem noch die Spannung der Kompensationswicklung und einen Teil der Erregerwicklung einschließen, was in gewissen Fällen von Vorteil sein kann. Im allgemeinen wird man indessen die Schaltung nach Fig. 3 vorziehen, weil sie die günstigste Phase der Spannung ergibt, nämlich die mit dem Strome zusammenfallende. Durch Überkompensation des Ankers läßt sich auch eine Nacheilung der Ankerspannung gegenüber dem Strome erreichen.

Endlich läßt sich für die Hilfswicklung h auch eine höhere Spannung dadurch gewinnen, daß man auch um den Eisenkörper des Haupttransformators t noch eine Anzahl zusätzlicher Windungen ζ legt in dem durch Fig. 7 angedeuteten Sinne.

Selbstverständlich kann man in Wirklichkeit die Verstellung der Gleitköntakte an den Transformatoren durch eine gemeinschaftliche Schaltwalze oder durch mehrere gekuppelte Schaltwalzen ausführen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Einrichtung an Wechselstrom-Kollektormaschinen mit Hilfswicklung zum Stromwenden nach Patentschrift 162781, gekennzeichnet durch einen von der Ankerspannung (nach Umständen einschließlich Spannungen an der Kompensations- und Teilen der Erregerwicklung) erregten Hilfstransformator, mit dem an beliebig wählbaren Punkten das eine Ende der Hilfswicklung unmittelbar oder über einen zweiten Hilfstransformator verbunden werden kann, zu dem Zwecke, dem durch die Hilfswicklung erzeugten Felde bei Veränderung der Klemmenspannung der Maschine stets die zum Stromwenden geeignete Phase und Größe geben zu können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.