DE218086C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

mat

Die vorliegende'-Erfindung bezieht sich auf einen Reihenschlußmotor für einphasigen Wechselstrom. Die Eigenschaften des Motors sind derart, daß er im Betrieb wie eine kompensierte Gleichstromdynamo mit vollkommener Kommutation arbeitet.

Der Motor ist im wesentlichen ein Reihenschlußmotor mit Kompensationswicklung. In der Fig. 1 bezeichnet a die Erregerwicklung des Motors und b die Kompensationswicklung. Wenn man, während der Motor sich dreht, die Bürsten c, ti des Läufers in bekannter Weise durch eine Selbstinduktionsspule 1 verbindet (siehe Fig. 2); so geben die Bürsten c, ti in diese Spule einen wattlosen Strom ab. Der Verlauf dieses wattlosen Stromes gibt zu· keiner resultierenden Induktion in den Stromkreisen des Motors Veranlassung, und zwar eben infolge der genauen Ausgleichung der Rückwirkung des Läufers durch die Kompensationswicklung auf dem Ständer. Die Arbeit des Motors selbst wird also durch die Selbstinduktionsspule auf keine Weise geändert.
Jedoch erzeugt dieser wattlose Strom in dem Läufer ein Feld in Richtung der Bürstenachse c, ti. Dieses Feld ermöglicht eine vollkommene Kommutation, wenn es eine für die betreffende Geschwindigkeit passende Größe hat.

Statt nun aber die Bürsten c, ti auf eine Selbstinduktionsspule arbeiten zu lassen, sendet man den wattlosen Strom aus dem Läufer in einen äußeren Stromkreis, in welchem eine Spannung v' von gleicher oder doch wesentlich gleicher Phase mit der Spannung υ herrscht, die zwischen den Bürsten besteht (Fig. 3). Falls dann v' kleiner ist als v, wird der von den Bürsten c, ti entnommene wattlose Strom χ den Wert haben

χ =

υ — υ'

L · w

Dabei ist L die Selbstinduktion des Läufers, ω die Frequenz des Stromes, der ihn durchfließt.

Die Rechnung ergibt auf folgendem Wege den genauen Wert für v'. Es werde dabei mit k das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit des Motors und der Synchrongeschwindigkeit (Schlüpfung) bezeichnet und mit χ allgemein der wattlose Strom.

Es ist allgemein

χ =

55

L · W

Nehmen wir an, der Motor sei mit konstantem Strom gespeist und betrachten zunächst den Fall, wo υ' gleich 0 ist, und der offenbar dem Fall entspricht, wo der Motor als Repulsionsmotor arbeitet. Es ist gezeigt worden, daß dieser letztere Motortyp vollkommene Kommutation bei der Synchronge-

schwindigkeit besitzt. Bezeichnen wir die Synchrongeschwindigkeit mit ω und mit ν co die bei dieser Geschwindigkeit entwickelte Bürstenspannung, so ist der alsdann in die Kurzschlußverbindung gesendete wattlose Strom

Xw =

.ν ω

Bei der Geschwindigkeit k · w muß dieser

ίο gtrom, um ebenfalls vollkommene Kommutation zu ergeben, zurückgeführt werden auf

X ω

Man hat also ganz allgemein für höhere Geschwindigkeiten :

χ =

X W

V w

Nun ist klar, daß

	υ —	υ w	~ k
woraus
	endlich It'	ν1
	1}	~ k*.
daraus
	■ ι
ν
L · W
1}

Die von dem Läufer ausgeübte magnetisierende Kraft wird

Sie erreicht ihren Höchstwert bei v' = —-·

Fig. 4 zeigt einen Reihenschlußmotor, der durch die Sekundärwicklung e eines Transformators mit der Spannung w gespeist wird. Die Klemmen des Transformators sind f und g. Um nun die mit der zwischen den Bürsten bestehenden Spannung υ phasengleiche Spannung v' zu erzeugen, entnimmt man, und darin besteht die vorliegende Erfindung, an einem geeigneten Punkt h Strom aus der Sekundärwicklung des Transformators und schaltet die Sekundärwicklung eines Reihentransformator t ein, dessen Primärwicklung vom Speisestrom des Motors durchflossen wird. Sobald man den Unterbrecher d schließt, gibt der Läufer r des Reihenschlußmotors einen um 90 ° gegen den Speisestrom verschobenen Strom an das Netz ab.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der man den Reihentransformator vermeidet, indem man einen Punkt i der Erregerwicklung a an einen Punkt h des Haupttransformators e anschließt, der den Motor speist. Diese Anordnung ist besonders bemerkenswert, weil sie gestattet, gute Kommutation ohne irgendwelche Verwicklungen der Bauart zu erreichen.

Durch Verschieben der Anschlußpunkte i und h kann man ersichtlich die Geschwindigkeit bei ständig guter Kommutation ändern.

Wenn der Punkt i an das Ende j der Wicklung α und der Punkt h an die Klemme g des Transformators rückt, arbeitet der Motor als Repulsionsmotor.

Es ist wesentlich, daß die Spannung v'. die man der Spannung υ zwischen den Bürsten entgegenschaltet, phasengleich mit ihr ist. Aus diesem Grunde muß die Spannung v' durch Zusammensetzen zweier Spannungen erzeugt werden, von denen die eine (zwischen c' und h) ein Bruchteil der gesamten Spannung w ist, die man auf den Motor wirken läßt, während die andere, die man entweder in der Sekundärwicklung des Transformators t (Fig. 4) oder in dem Teil i, j der Erregerwicklung (Fig. 5) erhält, um 90° gegen den den Motor durchlaufenden Strom verschoben ist.

Wenn man der Spannung ν zwischen den Bürsten eine Spannung υ' entgegenwirken ließe, die mit ihr nicht phasengleich wäre, wie im Falle der Fig. 6, so würde der Läufer wohl auch einen wattlosen Strom in den Transformator abgeben, aber er würde außerdem einen Wattstrom

v' · sin φ

verbrauchen (wobei ψ die Phasenverschiebung zwischen den beiden Spannungen bezeichnet). Dieser Wattstrom im Läufer, der durch die Kompensationswicklung auf dem Ständer nicht kompensiert wäre, würde Funken erzeugen.

Der Geschwindigkeitszustand, für den sich vollkommene Kommutation einstellt, hängt, wie schon bemerkt, von der Stellung der Punkte h und i (Fig. 5) ab.

Man betrachte die in Fig. 5 punktiert angedeutete Schaltung, wenn bei der Verbindung der Punkte h und i der Punkt i mit. dem Ende i' der Erregerwicklung α zusammenfällt. Bei dieser Schaltung werden die Kompensationswicklung δ einerseits und die Erregerwicklung α in Reihe mit dem Läufer andererseits durch zwei phasengleiche Spannungen u und u' gespeist, die die Komplemente der Gesamtspannung w sind. Man kann dann die Wicklung b so bemessen, daß die Spannung u gleich der Spannung u', die Gesamtspannung w also gleich 2«¹ wird. Kehrt man ferner den Wicklungssinn von b um und schließt dementsprechend diese Wicklung statt an f an g an, so erhält man einen Motor, der mit der Spannung u' betrieben wird und in dem die Wicklung b einfach im Nebenschluß zum Läufer und der Erregerwicklung α geschaltet ist. Dies zeigt die Fig. 7. Diese Ausführungs-

form der Erfindung erfordert keinerlei Teilung der Spannung, über die man verfügt; man hat einfach u' = w.

Wenn der Motor mit Gleichstrom arbeiten soll, so wird man dafür Sorge tragen müssen, daß die Wicklung b in Reihe mit dem Läufer und der Erregerwicklung α geschaltet wird.

Man darf diese Wicklung b nicht mit der Wicklung verwechseln, die man vorgeschlagen

ίο hat, um ein örtliches Feld über den Kurzschlußwicklungen zu erzeugen. Es handelt sich hier vielmehr um eine Kompensationswicklung, die vollständig die Rückwirkung des Läufers vernichtet, und die über den ganzen Umfang des Ständers verteilt ist.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Reihenschlußmotor für einphasigen Wechselstrom mit einer Erregerwicklung und einer Kompensationswicklung auf dem Ständer, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Umlauf zwischen den Bürsten entstehenden Spannung (v) eine Spannung entgegengeschaltet wird, welche durch die Vereinigung eines Teiles der Gesamtspannung (w), mit der der Motor betrieben wird, und der Sekundärspannung eines Transformators erzeugt wird, dessen Primärwicklung von dem Motorstrom durchflossen wird.
2. 2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Läufer ein Teil der Betriebsspannung (w) über einen Teil der Erregerwicklung zugeführt wird.
3. 3. Motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationswicklung von geeigneter Windungszahl unmittelbar parallel zu den Motorklemmen geschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.