DE225131C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 225131 ■'-KLASSE 21 d. GRUPPE- M 225131 ■ 'CLASS 21 d. GROUP

Zusatz zum Patente 213464 vom 15. Juli 1908.Addendum to patent 213464 of July 15, 1908.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Dezember 1908 ab. Längste Dauer: 14. Juli 1923.Patented in the German Empire on December 18, 1908. Longest duration: July 14, 1923.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des im Patent 213464 angegebenen Regelungsverfahrens. The invention relates to an improvement of the control method specified in patent 213464.

Da in den kurzgeschlossenen Ankerwindungen im Augenblick des Anlaufes keine elektromotorische Kraft zur Aufhebung derjenigen ¹ elektromotorischen Kraft induziert werden kann, welche von der Transformatorwirkung des Erregerfeldes herrührt, so muß diese Transformatorwirkung begrenzt werden, indem im Anlauf die Stärke des Erregerfeldes begrenzt wird. Die Schwächung des Erregerfeldes im Anlauf ist jedoch für das Drehmoment nachteilig, da die Ströme, welche in den kurzgeschlossenen Ankerwindungen fließen, auf das Erregerfeld zurückwirken und es aus seiner Phase drängen, so daß es mit dem Ankerstrom nicht mehr in Phase ist..Since no electromotive force can be induced in the short-circuited armature windings at the moment of start-up to cancel that ¹ electromotive force which results from the transformer effect of the exciter field, this transformer effect must be limited by limiting the strength of the exciter field during start-up. The weakening of the excitation field during start-up is disadvantageous for the torque, however, since the currents that flow in the short-circuited armature windings act back on the excitation field and force it out of its phase so that it is no longer in phase with the armature current.

Gemäß der Erfindung wird daher die Schaltung im Anlauf derartig geändert, daß die Stärke des Erregerfeldes selbsttätig begrenzt wird, während gleichzeitig die Verzerrung seiner Phase im weitgehenden Maße verhütet wird. Zu diesem Zwecke wird zur Erregerwicklung im Anlauf eine Drosselspule parallel geschaltet, welche in den Motor eingebaut oder davon unabhängig sein kann. Wenn diese Drosselspule derart bemessen ist, daß sie durch den Anlaufsstrom des Motors gesättigt wird, dann dient sie selbsttätig zur Beschränkung des Erregerkraftflusses. Es teilt sich nämlich der Strom zwischen der Erregerwicklung und der Drosselspule im Verhältnis ihrer Reaktanzen; wenn daher bei größerer Motorstromstärke das Eisen der Drosselspule gesättigt wird, so fließt bei weiterer Zunahme des Stromes der hinzukommende Teil nahezu vollständig durch die Drosselspule, deren Reaktanz nicht weiter steigen kann. Daher ist der Strom der Erregerwicklung und somit auch der Erregerkraftfluß auf einen vorher bestimmten Wert beschränkt. Ferner erzeugt nun die Rückwirkung der Kurzschlußströme des Ankers auf das Erregerfeld, welche die Phase dieses Feldes und daher auch die Phase der gegenelektromotorischen Kraft der Selbstinduktion der Erregerwicklung ändern will, einen Ausgleichsstrom zwischen der Erregerwicklung und der Drosselspule, welcher die Phase des Erregerkraftflusses wiederherzustellen und das hohe Anzugsmoment zu erhalten bestrebt ist. Es sei bemerkt, daß es an sich bekannt ist, eine derartige Drosselspule zur Magnetwicklung eines gewöhnlichenAccording to the invention, therefore, the circuit is changed at startup in such a way that the Strength of the excitation field is automatically limited, while at the same time the distortion its phase is largely prevented. For this purpose, the excitation winding is used A choke coil connected in parallel during start-up, which is built into the motor or can be independent of it. If this choke coil is dimensioned such that it is saturated by the starting current of the motor, then it automatically serves as a limitation of the excitation force flow. This is because the current is shared between the excitation winding and the reactor in proportion to their reactances; if therefore with a larger motor amperage If the iron of the choke coil is saturated, the additional part almost flows if the current increases further completely through the choke coil, the reactance of which cannot increase any further. thats why the current of the excitation winding and thus also the flow of excitation force to a previously determined one Limited value. Furthermore, the reaction of the short-circuit currents now generates of the anchor on the excitation field, which is the phase of this field and therefore also the phase wants to change the counter-electromotive force of the self-induction of the field winding, a compensating current between the field winding and the choke coil, which the Restore the phase of the excitation force flow and maintain the high tightening torque is striving. It should be noted that such a choke coil is known per se to the magnet winding of an ordinary

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Serienmotors parallel zu schalten,-um auf diese Weise die Charakteristik des Motors,- d. i. die Abhängigkeit der Geschwindigkeit von' der Belastung, zu beeinflussen.To connect series motor in parallel, -to this Way the characteristic of the engine, - d. i. the dependence of the speed on 'the Burden, affect.

Wenn sich der Motor in Gang gesetzt hat und die Erregerwicklung gemäß dem Hauptpatent in Reihe mit dem Anker geschaltet worden ist, so ist hierdurch die Phase des Erregerstromes etwas geändert worden, da dieWhen the engine has started and the excitation winding according to the main patent has been connected in series with the armature, this is the phase of the excitation current something has been changed since the

ίο Erregerwicklung nun nicht mehr vom Magnetisierungsstrpm durchflossen wird, welcher in der induzierenden Wicklung des Ständers fließt. Dieser Phasenwechsel verschlechtert etwas den Leistungsfaktor des Motors. Gemaß der Erfindung wird daher die Schaltung so abgeändert, daß die Verschlechterung des Leistungsfaktors nicht nur vermieden, sondern daß der letztere sogar verbessert wird. Die Anordnung besteht darin, daß der Erregerwicklung in Reihe mit der Drosselspule eine Nebenschlußerregerspannung aufgedrückt wird. Diese Spannung könnte der Erregerwicklung nicht unmittelbar aufgedrückt werden, da hierdurch die Phase des Erregerfeldes eindeutig, und zwar in ungünstiger Weise festgelegt wäre; indem man aber mit der Erregerwicklung eine Drosselspule in Reihe schaltet, kann man die Phase des Erregerflusses und daher diejenige der elektromotorischen Gegenkraft des Ankers regeln und so den Leistungsfaktor des Motors beeinflussen. ίο Excitation winding no longer from magnetization current is traversed, which flows in the inducing winding of the stator. This phase change worsens something the power factor of the engine. According to the invention, therefore, the circuit modified to not only avoid the deterioration of the power factor, but that the latter is even improved. The arrangement is that of the excitation winding a shunt excitation voltage is applied in series with the choke coil. This voltage could affect the field winding are not pressed immediately, since this makes the phase of the excitation field clear, and in an unfavorable way Way would be determined; but by inserting a choke coil into the field winding When switched in series, one can determine the phase of the excitation flow and therefore that of the electromotive Regulate the counterforce of the armature and thus influence the power factor of the motor.

In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 bis 6 die aufeinanderfolgenden Schaltungen für ein Ausführungsbeispiel; Fig. 7 zeigt eine geeignete Schaltvorrichtung zur Ausführung dieser Schaltungen; die Fig. 8 und 9 zeigen, wie es möglich ist, die obenerwähnte Drosselspule im Ständer des Motors selbst unterzubringen.In the drawing, FIGS. 1 to 6 show the successive circuits for a Embodiment; Fig. 7 shows a suitable switching device for implementing this Circuits; 8 and 9 show how it is possible to use the above-mentioned choke coil in the To accommodate the stator of the motor itself.

Wie im Hauptpatent ist mit α der Anker, mit b seine Bürsten, mit c die induzierende Wicklung des Ständers, mit e die Erregerwicklung und mit t der den Motor speisende Transformator bezeichnet.As in the main patent, with α the armature, with b its brushes, with c the inducing winding of the stator, with e the excitation winding and with t the transformer feeding the motor.

Bei Fig. 1 ist der Anker α kurzgeschlossen, und die beiden Ständerwicklungen e und c sind miteinander in Reihe geschaltet und an einen Teil des Transformators t gelegt. Zu dieser bereits im Hauptpatent angegebenen Anlaufsschaltung tritt nun noch die Drosselspule i hinzu, welche vollständig oder zum Teil der Erregerwicklung e parallel geschaltet ist. Wenn die nämliche Drosselspule auch bei den anderen, später zu beschreibenden Schaltungen verwendet werden soll, so wird ihre Windungszahl gewöhnlich so groß sein, daß für die Anlaufsschaltung gemäß Fig. ι ein Teil der Windungen genügt. Der Zweck der Drosselspule ist, wie bereits erläutert wurde, erstens einen Teil des Stromes von der Erregerwicklung abzulenken und dadurch das Erregerfeld im Anlauf zu schwächen; zweitens durch Sättigung ihres magnetischen Kreises die Stärke des Erregerfeldes selbsttätig zu begrenzen, drittens durch den zwisehen der Erregerwicklung und der Drosselspule fließenden Ausgleichsstrom eine Phasenverzerrung des Erregerfeldes zu verhüten. Die Fig. 2 unterscheidet sich von der Fig. 1 nur dadurch, daß die dem Motor aufgedrückte Spannung vergrößert ist.In Fig. 1, the armature α is short-circuited, and the two stator windings e and c are connected in series with one another and applied to part of the transformer t . To this start-up circuit already indicated in the main patent, the choke coil i is added, which is connected in parallel to the exciter winding e either completely or in part. If the same choke coil is also to be used in the other circuits to be described later, its number of turns will usually be so large that some of the turns are sufficient for the start-up circuit according to FIG. As has already been explained, the purpose of the choke coil is firstly to divert part of the current from the excitation winding and thereby weaken the excitation field during start-up; secondly, to automatically limit the strength of the excitation field by saturating its magnetic circuit; thirdly, to prevent phase distortion of the excitation field by means of the equalizing current flowing between the excitation winding and the choke coil. FIG. 2 differs from FIG. 1 only in that the voltage applied to the motor is increased.

In Fig. 3 ist der Stromkreis der Drosselspule unterbrochen und dadurch die gewöhnlicbeRepulsionsmotorschaltung hergestellt und das Erregerfeld verstärkt. '75In Fig. 3 the circuit of the choke coil is broken and thereby the usual repulsion motor circuit produced and the excitation field strengthened. '75

Fig. 4 zeigt, eine Schaltung, welche, abgesehen von der Drosselspule i, mit der Laufschaltung nach Fig. 3 des Hauptpatentes übereinstimmt. Die Erregerwicklung e liegt in Reihe mit dem Anker a an einer geringen Nebenschlußspannung, welche gleichfalls einem Teil der Transformatorwindungen entnommen wird. Durch die Einfügung der einen reaktiven Widerstand besitzenden Erregerwicklung e in den Ankerstromkreis ergeben . sich Streufelder, welche in den unter den Bürsten kurzgeschlossenen Ankerwindungen eine elektromotorische Kraft erzeugen, die die Reaktanzspannung dieser Windungen aufhebt. Die geringe, dem Anker und der Erregerwicklung in Reihenschaltung aufgedrückte .Nebenschlußspannung gestattet eine relative Schwächung des induzierenden Feldes in der Arbeitsachse, dessen Einfluß auf die Kommutierung sonst bei hoher Geschwindigkeit unzulässig groß würde. Zu dieser Schaltung tritt nun noch die Drosselspule i, welche in Reihe mit der Erregerwicklung e an eine geringe Nebenschlußerregerspannung, nämlich an die zwischen m und η liegenden Transformatorwindungen, gelegt ist. Diese Schaltung bewirkt eine geringe Verschiebung der' Phase des Erregerfeldes, wodurch nicht bloß eine Verschlechterung des Leistungsfaktors, die sich sonst bei der Einschaltung der Erregerwicklung in den Ankerkreis ergeben würde, verhütet, sondern sogar unter Umständen eine Verbesserung des Leistungsfaktors erzielt werden kann.Fig. 4 shows a circuit which, apart from the choke coil i, corresponds to the running circuit according to FIG. 3 of the main patent. The excitation winding e is in series with the armature a at a low shunt voltage, which is also taken from part of the transformer windings. By inserting the field winding e with a reactive resistance into the armature circuit. stray fields which generate an electromotive force in the armature windings short-circuited under the brushes, which cancels out the reactance voltage of these windings. The low shunt voltage imposed on the armature and the exciter winding in series allows a relative weakening of the inducing field in the working axis, the effect of which on the commutation would otherwise be unacceptably large at high speed. This circuit is now joined by the choke coil i, which is connected in series with the excitation winding e to a low shunt excitation voltage, namely to the transformer windings between m and η. This circuit causes a slight shift in the phase of the excitation field, which not only prevents a deterioration in the power factor, which would otherwise result when the excitation winding is switched on in the armature circuit, but also, under certain circumstances, an improvement in the power factor can be achieved.

Die Fig. 5 ist ähnlich der Fig. 4, nur daß die Nebenschlußspannung, welche dem Anker und der Erregerwicklung in Reihenschaltung aufgedrückt wird, vermehrt ist, um die Geschwindigkeit des Motors unter verhältnismäßiger Verringerung des induzierenden FeI-des zu steigern. Bei Fig. 6 ist diese.Spannung durch Verschiebung des Kontaktes / noch weiter gesteigert.FIG. 5 is similar to FIG. 4, except that the shunt voltage applied to the armature and the excitation winding is pressed in series, is increased by the speed of the engine with a relative reduction in the inducing field to increase. In Fig. 6, this voltage is still further due to the displacement of the contact / increased.

In Fig. 7 ist die Schaltvorrichtung g in üblicher Weise abgewickelt dargestellt. Dieselbe Regelung, welche diese Figur für einen einzelnen Motor zeigt, kann selbstverständlichIn Fig. 7, the switching device g is shown developed in the usual way. The same control which this figure shows for a single engine can of course be used

auch für mehrere Motoren gemeinsam angewendet werden.can also be used jointly for several engines.

Wie Fig. 8 zeigt, kann die Drosselspule i in Nuten des Ständers untergebracht werden, welche ähnliche Form wie diejenigen für die induzierende Wicklung c haben können. Die einzelnen Spulen der Drosselspule bestehen jedoch aus einer größeren Anzahl verhältnismäßig dünnen Drahtes, während die induzierende Wicklung nur ein oder zwei Windungen pro Spule hat, wie auf der linken Seite der Fig. 8 angedeutet ist. In dem Abwicklungsschema der Fig. 9 sind die Spulen der Wicklungen c und i durch einzelne Linien angedeutet, und zwar diejenigen der Drosselspule i durch stärker ausgezogene. Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind die Spulen i so geschaltet, daß sie auf die übrigen Wicklungen keine induzierende Wirkung ausüben. Während die Spulen c für jeden Pol umgekehrt geschaltet sind wie für die beiden benachbarten Pole, sind die Spulen i so zusammengeschaltet, daß sie in allen Polen die gleiche Polarität hervorrufen, dagegen die entgegengesetzte Polarität zwischen benachbarten Spulen, mit anderen Worten, wenn der Motor vierpolig ist, wie Fig. 8 zeigt, so sind die Spulen i achtpolig angeordnet. Infolgedessen heben sich die elektromotorischen Kräfte, welche von den Motorwicklungen in den benachbarten Spulen i induziert werden bzw. welche von letzteren in den Motorwicklungen induziert werden, gegenseitig auf. Daher hat die Anwesenheit der als Drosselspule wirkenden Spulen i keinen Einfluß weder auf ihre. Wirkungsweise noch auf diejenige des Motors.As shown in Fig. 8, the choke coil i can be accommodated in grooves of the stator, which grooves can have similar shapes to those for the inducing winding c . The individual coils of the choke coil, however, consist of a large number of relatively thin wire, while the inducing winding has only one or two turns per coil, as indicated on the left-hand side of FIG. In the development diagram of FIG. 9, the coils of the windings c and i are indicated by individual lines, specifically those of the choke coil i by more solid lines. As can be seen from the figure, the coils i are connected in such a way that they do not exert any inducing effect on the other windings. While the coils c for each pole are connected in reverse as for the two adjacent poles, the coils i are connected together in such a way that they produce the same polarity in all poles, but the opposite polarity between adjacent coils, in other words if the motor has four poles is, as FIG. 8 shows, the coils i are arranged with eight poles. As a result, the electromotive forces which are induced by the motor windings in the adjacent coils i or which are induced by the latter in the motor windings cancel each other out. Therefore, the presence of the coils i acting as a choke coil has no influence on them either. Mode of action still on that of the engine.

Claims

Patent Claims:

i. Method for regulating single-phase collector motors according to patent 213464, characterized in that a choke coil in the start-up of the excitation winding in parallel switched, later placed in series with it to a shunt excitation voltage.

■ 2 .. Method according to claim 1, characterized in that the armature, the excitation winding and the inducing winding of the stator are applied to successive parts of a transformer, where, the connection point of the armature and the excitation winding with the transformer connected across the choke coil. is.

3. Motor for carrying out the method according to claim 1, characterized in that that the choke coil on the inner circumference of the stator than winding other Pole number is housed.

4. Motor according to claim 3, characterized in that the winding for the Choke coil is designed as a sequence pole winding.

For this purpose ι sheet of drawings.