DE224296C

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Publication number: DE224296C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 224296 KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. August 1909 ab.

Wechselstrom-Kollektormaschinen, deren Stator und Kollektor über einen regelbaren Transformator mehrphasig aneinandergeschlossen sind, und denen die äußere Energie durch Schleifringe im Anker zugeführt wird; erhalten eine Leerlaufdrehzahl, die außer von den Windungsverhältnissen im Stator und Rotor von dem Übersetzungsverhältnisse des Transformators abhängig ist. Bei mechanischer Belastung des Motors schlüpft die Geschwindigkeit ein wenig gegen die Leerlaufgeschwindigkeit, entsprechend dem Ohmschen und induktiven Spannungsabfall.
Fig. ι zeigt das allgemeine Schaltungsschema eines derartigen Motors. Die Energie fließt durch die Schleifringe s in den Rotor r. Die

[ Statorwicklung st ist mit dem Kollektor k durch einen Regeltransformator mit den Wicklungen t¹, t^% verbunden.

Die Spannung an der Transformatorwicklung t¹ ist wegen ihres Anschlusses an den Kollektor, der stets die Schleifringspannung hat, konstant. Dagegen ist die Spannung an der Wicklung t², die gleich der Statorspannung ist, variabel; sie ist bis auf Streuung und Ohmschen Abfall direkt proportional der Abweichung der Drehzahl des Motors vom Synchronismus. Durch Verstellen der Kontakte an der Wicklung t_% läßt sich demgemäß die Drehzahl des Motors regeln, die Schlüpfung gegen den Synchronismus ist direkt proportional der Zahl der eingeschalteten Windungen. Ist die Windungszahl von i_% Null, so läuft der Motor fast synchron, ist sie gleich der von t_v reduziert gedacht in dem Verhältnisse der Rotor- und Statorwindungszahlen,-so steht er still oder läuft im doppelten Synchronismus, je nach der gegenseitigen Richtung der Rotor- und Statordrehfelder.

Während diese bekannte Anordnung und Schaltung des Transformators bei geringen Geschwindigkeiten vorzüglich arbeitet, gelingt es nicht, einen befriedigenden Betrieb zu erzielen, sobald sich das Übersetzungsverhältnis des Regeltransformators zu stark vom Werte 1 entfernt und sich dem Werte 0 nähert. Diese Erscheinung ist dadurch zu erklären, daß zwar die Spannung an der Wicklung t_x konstant ist, daß aber mit wachsender Geschwindigkeit des Rotors und Kollektors die Periodenzahl im Bürstenstromkreise abnimmt, da sie stets genau proportional der Schlüpfung gegen den Synchronismus ist. Der Kraftfluß des Transformators bleibt daher nicht konstant, sondern nimmt umgekehrt proportional der Periodenzahl zu, da er stets derselben aufgedrückten Spannung das Gleichgewicht halten muß. Bei niedrigen Periodenzahlen wächst der Kraftfluß auf eine sehr große Stärke an und erfordert dementsprechend auch einen außerordentlich hohen Magnetisierungsstrom, der als wattloser Strom den Kollektor nutzlos belastet. Besonders stark wird der Magnetisierungsstrom natürlich, sobald das Knie der Charakteristik überschritten ist, was schon bei relativ geringer Geschwindigkeit des Motors eintritt, wenn man den Transformator nicht unnötig reichlich dimensioniert. Läuft der Motor genau in Synchronismus, so

Claims

herrscht am Kollektor eine Gleichspannung von voller Stärke, welche die Transformatorwicklung verbrennen würde, wenn man nicht besondere Schutzwiderstände vorsähe. Alle diese Übelstände, die vergrößerte Verluste und schlechtes Arbeiten des Kollektors zur Folge haben, lassen sich nun durch die nachfolgend beschriebene neue Anordnung vermeiden. Die Transformatorwicklung, die an die ίο konstante Spannung des Kollektors angeschlossen ist, erhält regelbare Windungszahl, um bei geringeren Periodenzahlen noch mit demselben Kraftflusse arbeiten zu können. In Fig. 2 ist die neue Anordnung schematisch dargestellt. Die an die Statorwicklung angeschlossene Windungszahl t9 ist konstant, das Übersetzungsverhältnis wird durch Ändern der am Kollektor liegenden Windungszahl Ix geregelt. Da der Statorkraftfluß wegen der konstanten Schleifringspannung unabhängig von der Geschwindigkeit des Motors ist, so muß bei dieser Schaltung auch der Transformatorkraftfluß bei allen Periodenzahlen konstant bleiben, denn- das Windungsverhältnis von Stator und Transformator bleibt unverändert. Beim Einstellen der Kontakte an der Wicklung tx bleibt der Kraftfluß und daher auch die Magnetisierungsamperewindungen unverändert, der Magnetisierungsstrom sinkt sogar wegen der zunehmenden Windungszahl, so daß alle oben beschriebenen Störungen fortfallen. • Würde man die Zahl der Windungen zwischen je zwei Schaltkontakten gleichmäßig wählen, so erhielte man als Funktion der Kontaktstellung eine Geschwindigkeitskurve von hyperbolischem Verlaufe. Um eine geradlinige Geschwindigkeitskurve zu erhalten, bei der die Geschwindigkeitssprünge zwischen zwei Kontaktstellungen gleichmäßig sind, ist es empfehlenswert, die Windungszahlen zwischen benachbarten Kontakten ungleichmäßig auszuführen, und zwar derart, daß das Übersetzungsverhältnis des Transformators, ausgedrückt durch das Verhältnis der jeweiligen Windungszahlen der an den Rotor und Stator angeschlossenen Wicklungen, einer arithmetischen Progression folgt. Wünscht man beispielsweise zehn Schaltstufen zu erhalten, so müssen die Windungszahlen zwischen den Kontakten nach der folgenden Reihe abgestuft sein: 1,00, 0,111, 0,139, 0,180, 0,237, 0.333» 0,500, 0,830,1,667, 5.000, co. Die Windungszahl 1,00 entspricht dabei dem Stillstande, die Windungszahl 00, d. h. der Leerkontakt in Fig. 2, dem Synchronismus. Natürlich kann im Synchronismus die Statorwicklung kurzgeschlossen und der Transformator dadurch ganz abgeschaltet werden. Da die Stromstärken in der Regulierwicklung entsprechend der Zunahme der Windungszahl schwächer werden, so kann man verschiedene Drahtstärken für die Regulierwindungen verwenden und kommt deshalb mit einem verhältnismäßig kleinen Transformator aus. Um die Transformatorgröße weiter herabzusetzen, schließt man zweckmäßig die Statorwicklung unmittelbar an eine Regulierstufe an. Man kann die Drahtstärke dann dünner ausführen, und die getrennte Wicklung t.2 fällt ganz fort. Außerdem erreicht man durch diese Schaltung, daß Gleichstom in die Statorwicklung gelangen kann, und daß man daher durch den Synchronismus des Motors hindurchgelangen kann. Mit welcher Phasenzahl die Regulierstromkreise ausgeführt sind, ist natürlich gleichgültig. , Auch die Speisung des Ankers kann ein- oder 75! mehrphasig geschehen. ' Pa τ ε ν τ - A ν s ρ R ü c η E:

1. Einrichtung zum Verändern der Drehzahl von ein- oder mehrphasigen Kollektormotoren, bei denen die Gesamtenergie dem Anker durch Schleifringe zugeführt wird, und deren Stator.und Kollektor über einen Regeltransformator mehrphasig aneinandergeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkontakte des Transformators mit den Kollektorbürsten verbunden sind, zum Zwecke, konstanten Kraftfluß im Transformator zu erhalten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Abstufung der Windungszahlen der Regelspulen des Transformators, daß · die Geschwindigkeitsstufen des Motors einander gleich werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator als Spartransformator ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,