DE227254C

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Publication number: DE227254C
Application number: DENDAT227254D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 227254 KLASSE 2\d. GRUPPE

in FRANKFURT a. M.

Zur Unterdrückung der Funkenbildung am Kollektor der Wechselstrom-Kollektormaschine erzeugt man gewöhnlich in einer besonderen Hilfswicklung (Wendewicklung) oder in der Kompensationswicklung — wenn die letztere auch als Wen de wicklung wirken soll — oder in einem Teil derselben ein dem Hauptfeld proportionales, gegen dieses um 90 ° nacheilendes und der Tourenzahl umgekehrt pro-, portionales Wendefeld. Schließlich kann man statt dieser Methoden im Läufer selbst ein Feld erzeugen, das jedoch phasenvoreilend sein muß.

Alle üblichen Methoden der Erzeugung dieses Wendefeldes, wie z. B. die Parallelschaltung eines induktionslosen Widerstandes zu der Kompensationswicklung, die Speisung der das Wendefeld erzeugenden Wicklungsteile von einer besonderen äußeren Hilfsspannung u. dgl.

leiden an dem Mangel, daß die erforderliche Proportionalität des Wendefeldes mit dem reziproken Wert der Tourenzahl nur mit Hilfe komplizierter und unsicher wirkender Regulatoren erreicht wird.

Vorliegende Erfindung gibt nun ein einfaches Mittel an die Hand, bei verschiedenen Tourenzahlen die richtige Größe des Wendefeldes zu erreichen, und zwar wird dies dadurch erzielt, daß an die das Wendefeld erzeugenden Wicklungsteile allein oder an- diese Teile und die Feldwicklung ein Serienmotor angeschlossen wird, dessen Anker auf irgendwelche Weise zwangläufig mit der Welle des Hauptmotors verbunden ist.

Einige Ausführungsbeispiele sind in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt.

In der Fig. 1 bedeutet α einen Einphasen-Kollektormotor, f seine Feldwicklung, I seine Kompensationswicklung, m den etwa durch eine Übersetzung mit der Welle des Hauptmotors gekuppelten Hilfsmotor, welcher beispielsweise als ein kompensierter Serienmotor ausgebildet ist. Der Hilfsserienmotor nimmt einen Wattstrom auf, der wohl die Feldwicklung f, nicht aber die Kompensationswicklung / durchfließt. Infolgedessen verspätet sich der Kompensationswicklungsstrom gegen den Feldstrom, und es entsteht in der Arbeitsachse ein gegen das Erregerfeld phasenverschobenes Feld, was, wie erwähnt, zur Vermeidung von Funkenbildung notwendig ist.

Auf Grund der dem Serienmotor eigentümlichen Tourencharakteristiken aber stellt sich die richtige Größe des Stromes des Hilfsmotors und somit die richtige Größe des Wendefeldes für alle Tourenzahlen von selbst ein. Bei Serienmotoren ist nämlich die Stromstärke annähernd umgekehrt proportional der Tourenzahl, bei kleineren' Tourenzahlen wird daher das Wendefeld vergrößert, bei größeren Tourenzahlen dagegen verkleinert. Man hat also in dieser Anordnung eine ideale und selbsttätige Einstellung des Wendefeldes ohne wesentliche Verluste, da der Hilfsmotor die von ihm aufgenommene Energie an die Welle des Hauptmotors zurückgibt. Es ist zweckmäßig, die Übersetzung zwischen Hilfsmotor und Hauptmotor möglichst groß . zu machen, damit der *

Hilfsmotor möglichst klein und sein cos. φ möglichst groß wird.

Zur Verbesserung des cos. φ und Vermeidung von Funkenbildung des Hilfsmotors können alle bekannten Mittel verwendet werden.

Zur gröberen Einstellung kann man die Spulen der Wicklung I abschaltbar machen (Fig. 2). Auch kann man zum selben Zweck zwischen Hilfsmotor und Wicklung I einen Transformator mit veränderlicher Übersetzung einschalten.

In Fig. 3 ist der Hilfsmotor parallel zu der ■ Wicklung I und der Feldwicklung geschaltet.

In diesem Falle ist zwar der Kompensationswicklungsstrom in Phase mit dem Feldstrom, aber der Läuferstrom eilt jetzt dem Feldstrom vor, so daß in der Arbeitsachse ein gegenüber dem Erregerfeld phasenverspätetes Feld entsteht. Das phasenverschobene Feld wird also hier in Läufer erzeugt.

. Diese Schaltung hat den weiteren Vorteil, daß hierbei außer der Funkenunterdrückung auch die Phasenkompensierung erreicht wird, da hier die Bedingung für die Verbesserung des Leistungsfaktors, welche darin besteht, daß das Erregerfeld eine gegen den Läuferstrom um 90 ° nacheilende Komponente besitzen soll, 'erfüllt ist.

Man kann auch bei dieser Schaltung die Wicklungen I und f, wie die Fig. 4 zeigt, mit abschaltbaren Spulen ausführen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 unterscheidet sich insofern von dem gemäß Fig. 3, als bei ihm die nur auf eine schmale Zone begrenzte Wendewicklung in Reihe mit der Feldwicklung und parallel zum Hilfsmotor liegt, während die eigentliche Kompensationswicklung in Reihe mit dem Läufer geschaltet und so bemessen und verteilt ist, daß sie alle außerhalb der schmalen Wendezone vorhandenen Ampere windungen, welche in der Figur durch die dicken Bögen am Ankerumfang dargestellt sind, aufhebt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist der Hilfsmotor m in Reihe mit einer besonderen Wendewicklung angeschlossen, welche entweder auf eine schmale Zone begrenzt oder gleichmäßig auf dem Ständerumfang verteilt sein kann.

In vielen Fällen kann es zweckmäßig sein, gemäß Fig. 7 die Wendewicklung w in sämtlichen Nuten möglichst genau so zu verteilen, wie die Kompensationswicklung oder wie Teile derselben.

Bei sämtlichen oben beschriebenen Schaltungen kann man den Vorteil beim Übergang von der Motorarbeit zur Generatorarbeit — d. h. wenn der Hauptmotor gebremst werden bzw. bei Talfahrt die Energie ans Netz zurückgeben soll — den Hilfsmotor dazu benutzen, um das Erregerfeld f des Hauptmotors zu speisen.

Beispielsweise kann man zu diesem Zweck die in Fig. 8 dargestellte Schaltung benutzen. Bei dieser Schaltung wird der Hilfsmotor vom Netz aus fremderregt, so daß in seiner Erregerwicklung k ein der Netzspannung um 90 ° nacheilendes Feld entsteht. Seine Klemmenspannung ist also gleichfalls um 90° gegen die Netzspannung verschoben. Mit dieser Spannung wird nun die Erregerwicklung f gespeist und das Erregerfeld des Hauptmotors verspätet, sich wiederum um 90 ° gegen die der Wicklung f aufgedrückte Spannung, ist also in Phase mit der Netzspannung.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens bei einem Zweiphasenmotor ct. Dessen Wendewicklungen W₁ und w_% liegen in Reihe mit je einem Einphasenserienmotor Wi₁ bzw. m_v welche, wie in den vorigen Fällen, mit der Welle des Hauptmotors über eine passende Übersetzung gekuppelt sind.. Jeder der Hilfsmotoren kann an die Spannung der entsprechenden Phase oder, mit Rücksicht auf die genaue Einstellung der erforderlichen Phase des Wendefeldes, auch an eine andere von der Spannung der Netzphase der Phase nach abweichende Quelle angelegt werden.

Zweckmäßigerweise können die beiden Hilfsmotoren m_t und m₂ zu einem einzigen Zweiphasenmotor vereinigt werden.

In analoger Weise wie für den Zweiphasenmotor läßt sich vorliegende Erfindung auch für Dreiphasen- und allgemein für Mehrphasenmotoren anwenden.

In sämtlichen Beispielen von Einphasenmaschinen, mit Ausnahme des in Fig. 5, ist es zweckmäßig, daß die Kompensationswicklung I das Läuferfeld überkompensiert.

Anstatt der bisher beschriebenen mechanischen Kupplung des Hilfsmotors mit dem Hauptmotor könnte die Kupplung auch auf irgendeine andere Weise, z. B. elektrisch erfolgen. Auch kann in vielen Fällen mit · Rücksicht auf Einfachheit auf die Zwangläufigkeit überhaupt verzichtet werden, so daß statt des Serienmotors m ein anderer Stromverbraucher eingeschaltet wird, der aber die von ihm aufgenommene Leistung auf das Netz, auf die Welle oder ganz allgemein in irgendwelche Form zurückgibt.

Der Hilfsmotor kann natürlich auch zu irgendwelchen weiteren Funktionen benutzt werden. Bei elektrisch betriebenen Bahnen könnte er z. B. einen der Hilfsapparate, z. B. den Kompressor, antreiben oder antreiben helfen.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Einrichtung zur Vermeidung von Funkenbildung bei Wechselstrom-Kommu-

tatormaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Arbeitsachse liegende, gegebenenfalls regelbare Ständerwicklungsteile, für sich oder in Reihe mit der Erregerwicklung oder mit einem gegebenenfalls regelbaren Teil derselben an einen ihnen Wattstrom entnehmenden Hilfsmotor angeschlossen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch ίο gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor mit der Hauptmaschine zwangläufig direkt oder über eine Übersetzung mechanisch oder elektrisch gekuppelt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor ein kompensierter Serienmotor ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eigentliche Kompensationswicklung (I) der Hauptmaschine so bemessen und verteilt ist, daß sie die mit ihr in Serie geschalteten, außerhalb einer schmalen Wendezone liegenden Läuferamperewindungen vollkommen aufhebt, während die über der schmalen Wendezone liegende Wendewicklung und die mit dieser in Reihe liegende Erregerfeldwicklung parallel an den kompensierten Einphasenserienhilf smotor angeschlossen sind (Kg- 5)·
5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kompensierte Einphasenserienhilfsmotor in Reihe mit einer schmalen oder verteilten Wendewicklung liegt (Fig. 6).
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, ■ daß die den Hilfsmotor speisende Wendewicklung in sämtlichen Nuten möglichst genau so verteilt ist wie die Kompensationswicklung oder ein Teil derselben (Fig. 7).
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3 bei Mehrphasenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Wendewicklung in Reihe mit je einem entsprechenden einphasigen Hilfsmotor oder mit je einer Phase eines einzigen mehrphasigen Hilfsmotors geschaltet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Arbeiten des Hauptmotors als Generator der Hilfsmotor zur Speisung der Erregerwicklung dient, wobei er seine Erregung mittelbar oder unmittelbar vom Netz bzw. vom Hauptmotor erhält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.