DE227856C

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Publication number: DE227856C
Application number: DENDAT227856D
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Description

KAIS

ES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

— Λ! 227856-KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Januar 1909 ab.

Wechselstrom-Kollektormaschinen mit Nebenschluß- oder Fremderregung gleichen in ihren Eigenschaften nicht vollständig den Gleichstrommaschinen mit derselben Art der Erregung, vielmehr treten bei den Wechselstrommaschinen gewisse störende Erscheinungen auf, als deren Ursache der auch bei bester Kompensation immer noch verhältnismäßig große induktive Spannungsabfall des Ankers erkannt

ίο ist. Infolgedessen ist bei Motoren die Geschwindigkeit nicht so eng wie bei den entsprechenden Gleichstrommotoren an die Klemmenspannung gebunden, und wenn, beispielsweise bei Pufferungsanlagen, die Maschine abwechselnd als Motor und Generator arbeiten soll, so fließen die der Maschine zugeführten oder entnommenen Ströme mit einem sehr schlechten Leistungsfaktor.

Als brauchbares Mittel zum Vermeiden dieser und anderer damit zusammenhängender Schwierigkeiten hat sich die Änderung der Phasenverschiebung zwischen Ankerspannung und Feld nach Maßgabe der Belastung erwiesen. Bei der praktischen Verwendung stößt diese Maßnahme aber häufig auf besondere Schwierigkeiten. Wenn nämlich auch der induktive Spannungsabfall im Anker groß genug ist, um sehr bedeutende Abweichungen in den Eigenschaften sonst gleichartiger Wechselstrommaschinen und Gleichstrommaschinen herbeizuführen, so ist er doch andererseits nicht groß genug, um starke zeitliche Änderungen der Feldphase nötig zu machen. Zum Einstellen der Feldphase sind daher verhältnismäßig feine Reguliervorrichtungen erforderlich, und da man ferner manchmal nicht nur die Phase, sondern auch die Größe der durch das Feld im rotierenden Anker erzeugten E. M. K. zu beeinflussen wünscht, so ergeben sich auch für diese an sich ebenfalls nicht bedeutende Änderung des Feldes feinere Geräte.

Von den genannten Übelständen sind die nachfolgend beschriebenen neuen Einrichtungen frei, die im wesentlichen bezwecken, die in den Anker zum Aufheben des induktiven Spannungsabfalles einzuführende Komponente der E. M. K. nicht durch Rotation, sondern durch Transformation zu erzeugen.

Die neue Einrichiung ist in Fig. 1 in einfachster Form schematisch dargestellt. Darin bedeutet I den Anker der Maschine, II die Feldwicklung, III einen regelbaren Transformator, IV eine Wicklung, die der Lage und Ausführung nach mit der üblichen Kompensatiönswicklung übereinstimmt, die sie auch ersetzt, die aber nicht wie die letztere in, Reihe mit dem Anker geschaltet ist. Der Anker I einerseits, die Feldwicklung II und die Kompensationswicklung IV "(wenn diese so bezeichnet werden soll) anderseits, werden aus verschiedenen Netzen mit den Spannungen k und e¹ gespeist. Die Phasen dieser beid.en Spannungen sollen annähernd um 90 ° verschieden sein. Diese Einrichtung genügt der gestellten Bedingung. Warum die Erregerspannung der Feldwicklung II um an-' nähernd 90 ° gegen die Klemmenspannung des

Ankers verschoben sein muß, ist bekannt, die Wirksamkeit des übrigen Teiles der Einrichtung ergibt sich aus folgendem.

In den Fig. 2 und 3 bedeutet k die Klemmenspannung des Ankers, β die durch Rotation des Ankers im Felde f erzeugte gegenelektromotorische Kraft, ω I i die resultierende, den induktiven Spannungsabfall überwindende elektromotorische Kraft, i den Ankerstrom, e¹ die an der Feldwicklung zum Erzeugen des Feldes f nötige Spannung. ' Die Wirkung der Ohmschen Widerstände ist mit Rücksicht auf die einfachere Darstellung in den Diagrammen nicht berücksichtigt. Ersichtlich unterscheiden sich die beiden Diagramme nur durch die Phasenverschiebung zwischen k und e. In Fig. 2 ist dieser Phasenwinkel α, in Fig. 3 verschwindet er ganz. Im ersteren Falle erscheint also w I i als Resultierende aus e und k, im zweiten einfachsten Falle zeigt sich unmittelbar, daß ω I i lediglich durch Transformation vermittels der Wicklung IV sich erzeugen läßt, die, wie in Fig. 1 angenommen und im allgemeinen auch am zweckmäßigsten sein wird, an dasselbe Netz wie die Feldwicklung II gelegt ist. Da der induktive Spannungsabfall im Anker der Stromstärke proportional ist, so muß auch für verschiedene Belastungen die Spannung für die Wicklung IV veränderlich sein, weshalb der regelbare Transformator III eingeschaltet ist.

Während also bei der im Eingange angedeuteten Maßnahme die elektromotorische Kraft im Anker allein durch Rotation erzeugt wurde und deshalb zur Erzeugung der notwendigen Komponente w I i eine zeitliche Verschiebung des Feldes und eine fortwährende Änderung des Winkels α nötig war, wird hier die erforderliche Komponente w I i nur durch Tränsformation erzeugt.

Bei der beschriebenen Einrichtung erfolgt gleichzeitig die Kompensation des Ankers, indem nämlich die Wicklung IV außer dem kleinen Magnetisierungsstrome, der ihrer Klemmenspannung entspricht, noch einen den Ankerstrom i kompensierenden Strom aus dem Transformator III entnimmt. Beide Ströme sind wie der Erregerstrom der Feldwicklung II im wesentlichen wattlos, weshalb das Netz mit der Spannung e¹ nur wattlos belastet ist.

Bei der beschriebenen Einrichtung können selbstverständlich zum Unterstützen der Phasenregelung oder für andere Zwecke Ohmsche Widerstände und Drosselspulen in bekannter Weise verwendet werden.

Aus den Diagrammen (Fig. 2 und 3) ist nicht unmittelbar zu ersehen, wie Drehzahl und Drehmoment zusammenhängen, wenn die beschriebene Maschine als Motor arbeitend sich selbst überlassen wird, da der Ohmsche Widerstand vernachlässigt ist. Es zeigt sich in dieser Hinsicht, daß bei einem bestimmten Verhältnisse des induktiven und Ohmschen Spannungsabfalles im Anker auch ein bestimmter Zusammenhang, zwischen Drehzahl und Drehmoment besteht, der durch Widerstände geregelt werden kann, und daß die Geschwindigkeits'kurve eines solchen Motors je nach dem Werte des genannten Verhältnisses mehr der eines Gleichstromnebenschlußmotors ähnelt als der eines Serienmotors.

Da durch die neue Einrichtung ein Feld in der Maschine erzeugt wird, in dem die durch die Bürsten kurzgeschlossenen Leiter umlaufen, so muß durch geeignete örtliche Felder für eine gute Kommutierung gesorgt werden. Das ist in bekannter Weise stets möglich, ohne daß dadurch die obigen Darlegungen eine wesentliche Änderung erfahren. .

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Verbesserung des Betriebes von Einphasen-Kollektormaschinen mit Nebenschluß- oder Fremderregung, gekennzeichnet durch Wicklungen des induzierenden Teiles, die mit Spannungen von der Phase der induktiven Spannungskomponenten des Ankers gespeist werden, zu dem Zwecke, diese letzten ganz oder teilweise zu vernichten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in der Lage und Ausführung der bekannten Kompensationswicklung gleiche Wicklung, die gleichzeitig die Wirkung der bekannten Kompensationswicklung übernimmt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung zum Aufheben der induktiven Komponente des Ankers aus demselben Netze wie die auf dem Stator liegende Feldwicklung der Maschine gespeist wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, gekennzeichnet durch Widerstände oder Drosselspulen in den einzelnen Kreisen zum feineren Regeln der Phasen und zur Beeinflussung der Tourencharakteristik.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.