DE209229C

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Publication number: DE209229C
Application number: DENDAT209229D
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Description

KA^ERLICH E S

PATENTAMT.

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PATENTSCHRIFT

- JVl 209229 — KLASSE 21 <?. GRUPPE

Querwicklung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. August 1908 ab.

Zur Regelung einphasiger Kommutatormotoren mit Nebenschlußcharakteristik werden verschiedene Mittel verwendet, die sich mehr oder weniger an die bei Gleichstromnebenschlußmotoren verwendeten Mittel anlehnen, d. h. einerseits auf Verstärkung des Feldes bei langsamem Lauf und Schwächung des Feldes bei schnellem Lauf beruhen und anderseits in der Änderung der dem Arbeitsstromkreis des Läufers zugeführten Spannung bestehen. Für die Ausnutzung der Maschine ist es am günstigsten, wenn das Feld bei allen Geschwindigkeitsstufen konstant bleibt, denn dann hat man für ein bestimmtes Drehmoment bei allen Geschwindigkeitsstufen dieselbe Sättigung und denselben Strom, also dieselbe Beanspruchung von Eisen und Kupfer, während bei Regelung des Feldes die Maschine für die größte Sättigung bei ·- der kleinsten Tourenzahl und für den größten Arbeitsstrom bei der höchsten Tourenzahl zu bemessen ist. Die Überlastungsfähigkeit sinkt, wenn das Feld geschwächt wird, und die Kommutierung wird schwierig, wenn bei gegebenem Drehmoment der größte Arbeitsstrom bei der höchsten Geschwindigkeitsstufe kommutiert wird.

Ein gleichbleibendes Feld bei allen' Geschwindigkeiten ließe sich z. B. bei den Maschinen des D. R. P. 153730 (Fig. 4 und 5) erzielen, bei denen die dem Arbeitsstromkreis des Läufers zugeführte Spannung geregelt wird. Sollen diese Maschinen Nebenschlußcharakteristik erhalten, so muß aber die Erregerwicklung des Feldes in der mit y y bezeichneten Achse an eine Spannung β angeschlossen werden, die um etwa 90 ° in der Phase gegen die Spannung an der Arbeitswicklung verschoben ist, sie müssen also an ein Mehrphasennetz angeschlossen werden. In Fig. 5 kann die Spannung nur bei synchroner Geschwindigkeit gleichphasig sein. Demgegenüber enthalten die D. R. P. 165053 und 165055 regelbare Motoren mit Nebenschlußcharakteristik, die aus einem Einphasennetz gespeist werden. Bei ihnen beruht die Regelung auf der Verstärkung des Querfeldes (das senkrecht zum Arbeitsstromkreis des Läufers liegt) bei langsamem Lauf und einer Schwächung dieses Feldes bei schnellem Lauf. Diese Veränderung des Feldes wird dadurch ermöglicht, daß der. Erregerstromkreis zusammengesetzt ist aus den Rotorwindungen und der regelbaren und umkehrbaren Querwicklung, wobei die gesamte Reaktanz des Erregerkreises durch Änderung der Windungszahl der Querwicklung geändert wird.

Diesen Motoren haften somit die oben erwähnten Nachteile an. Durch Vereinigung ■ der beiden ■ Mittel entsteht ein reiner Einphasenmotor, und es soll gezeigt werden, daß bei ihm durch eine besondere Regelung für ein weites Geschwindigkeitsgebiet das Drehfeld nahezu konstant bleibt.

Dieses Regelungsverfahren besteht darin,

daß die dem Arbeitsstromkreis des Läufers zugeführte Spannung und die Windungszahl der Querwicklung gleichzeitig und in einem bestimmten Verhältnis und Sinne geregelt werden. Die Schaltung ist schematisch in Fig. ι dargestellt. S ist die Arbeitswicklung des Ständers, die an die konstante Netzspannung angeschlossen ist. R ist der Rotor mit Kommutator und·den Bürsten Β_Λ B₂ B₃ S₄.

ίο Q W ist die regelbare und umkehrbare Querwicklung des Ständers, NT ein Nebenschlußtransformator, dem eine regelbare und umkehrbare Spannung entnommen und durch die Bürsten B₁ B₃ dem Arbeitsstromkreis des Rotors zugeführt wird, während der Erregerstromkreis, der aus der Querwicklung und der über die Bürsten B₂ B_i eingeschalteten Rotorwicklung besteht, zum Zwecke der Kompensierung der Phasenverschiebung parallel zur Statorwicklung liegt. In Fig. 1 erfolgt die Parallelschaltung unter gleichzeitiger Spannungstransformation durch Abzweigung mittels eines verschiebbaren Kontaktes Ke an der Hauptwicklung S.

Um den Transformator N T zu entbehren, kann die Statorhauptwicklung S, wie in Fig. 2 gezeigt ist, als Einspulentransformator verwendet werden, wobei zur Umkehrung der Spannungsrichtung ein Umschalter U₁ vorgesehen ist. Die Querwicklung wird in dieser Figur ebenfalls mittels eines Umschalters U₂ umgeschaltet. Für den Erregerstromkreis ist in diesem Fall zum Zweck der Phasenkompensierung entweder ein besonderer kleiner Nebenschluß transformator vorzusehen, oder es sind, wie in Fig. 2, einige Windungen E in der Achse der Statorhauptwicklung anzuordnen. Man kann auch auf die Phasenkompensierung verzichten und den aus Rotor und Querwicklung gebildeten Erregerstromkreis in sich kurzschließen. In beiden Figuren wird die dem Arbeitsstromkreis des Rotors zugeführte Spannung mit einem Kontakt Ka und die Windungszahl der Querwicklung mit dem Kontakte K_T geregelt.

Nimmt man zunächst an, daß die Statorhauptwicklung S und der Rotor die gleiche effektive Windungszahl (unter Berücksichtigung der Wicklungsfaktoren) haben, so ist zur Erzielung eines konstanten Drehfeldes nötig, daß das Verhältnis der sekundären zur primären Windungszahl des Transformators NT ebenso groß ist wie das Verhältnis der effektiven Windungszahl der Querwicklung zur Rotorwicklung. Dies bedeutet, daß die vom Transformator dem Arbeitsstromkreis des Rotors zugeführte Spannung sich zu der vom Statorfeld durch Pulsation im Rotor induzierten E. M. K. ebenso verhält wie die vom Querfeld durch Pulsation in der Querwicklung und im Rotor induzierten E. M. Ke. Haben Stator und Rotor verschiedene effektive Windungszahlen, so ist das Übersetzungsverhältnis des Transformators sinngemäß zu ändern. Der Richtungssinn der Spannungen muß stets ein soleher sein, daß, wenn die vom Querfeld in der Querwicklung und im Rotor durch Pulsation induzierten E. M. Ke. sich addieren bzw. subtrahieren, sich auch die vom Transformator dem Arbeitsstromkreis des Rotors zugeführte Spannung zu der vom Statorfeld durch Pulsation induzierten E. M. K. addieren bzw. von ihr subtrahieren muß.

Bezeichnet u das für Arbeitsstromkreis und Erregerstromkreis gleich gemachte Verhältnis der Spannungen, so ist die Tourenzahl pro Minute bei Leerlauf gegeben durch

= 60—

worin c die Periodenzahl und ft die Polpaarzahl des Motors bedeutet. Das -f bzw. das — Zeichen vor u bedeutet die Addition bzw. Subtraktion der Spannungen.

Um die angegebenen Übersetzungsverhältnisse einzuhalten, müssen zur Tourenregulierung die Kontakte K_A und Kt gleichmäßig und gleichsinnig verschoben werden, sie werden daher zweckmäßig in einem Schaltapparat vereinigt. Mit einer gleichsinnigen Bewegung ist aber nicht gemeint, daß die Zahl der Regulierstufen für die Kontakte K_A und K_r die gleiche sein soll, man wird, wenn es sich um eine fein abgestufte Tourenregulierung handelt, die Zahl der Stufen für Kt erheblich größer machen als für Ka-

Die gestellten Bedingungen bewirken, daß die an den beiden Rotorstromkreisen, d. h. zwischen den Bürsten B₁-B₃ und B₂-B_i auftretenden Spannungen nahezu gleich groß sind. In bezug auf die von Haupt- und Querfeld in den bei der Kompensation kurzgeschlossenen Windungen induzierten E. M. Ke. verhalten sich daher alle Bürsten gleich, und man erhält daher für die Kommutation die relativ günstigsten Bedingungen.

Werden die Kontakte nicht, wie angegeben, gleichmäßig und gleichsinnig bewegt, so ist eine Regelung der Tourenzahl auch möglich; die Regelung nach D. R. P. 165055 ist z. B. ein Spezialfall, wenn die Spannung, die dem Arbeitsstromkreis des Läufers zugeführt wird, gleich Null gemacht wird. Das Drehfeld bleibt aber nicht mehr konstant. Man erhält eine · andere Tourenzahl, und die Kommutationsbedingungen werden für das eine Bürstenpaar zwar günstiger, für das andere aber um so schlechter.

Die angegebene Regelungsweise ist somit hinsichtlich Ausnutzung des Materials, der

Überlastungsfähigkeit und der !Commutation die günstigste.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zur Tourenregelung von Einphasen-Kommutatormotoren mit regelbarer Querwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Arbeitsstromkreis des Rotors vom Netz zugeführte Spannung in gleichem Maße und in gleichem Sinne im Verhältnis zur Statorspannung geregelt wird, wie die Windungszahl der Querwicklung im Verhältnis zur Windungszahl des Rotors.

. Hierzu ι Blatt Zeichnungen.