DE229241C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

In Mehrphasen - Kollektormaschinen, die im Rotor eine Gleichstromwicklung, im Stator eine beliebige Mehrphasenwicklung haben, gibt es eine bestimmte Lage der Kollektorbürsten, bei der die geringste Funkenbildung durch Kurzschlußströme auftritt. Diese Lage hängt von den Wicklungsverhältnissen der Maschine ab und zeichnet sich dadurch aus, daß die den Arbeitsströmen entsprechenden Stromvolumina

ίο im Stator und Rotor sich nicht nur im Mittel, über eine ganze Polteilung genommen, aufheben, sondern an jeder Stelle des Ankerumfanges zu jeder Zeit entgegengesetzt gleich sind. Abgesehen von den Streufeldern, die durch die Unterbringung der wirksamen Drähte in Nuten verursacht werden, wird der Luftspalt dann nur vom Magnetisierungshauptfeld — dem Leerlauffeld ·— durchsetzt, das seine Größe bei konstant gehaltener elektromotorischer Kraft der Maschine mit der Belastung nicht ändert. Die schädliche Spannung in den durch die Bürsten kurzgeschlossenen Spulen, die zur Funkenbildung Anlaß geben kann, besteht dann aus zwei Teilen: aus der Reaktanzspannung, die durch das Streufeld um die Kurzschlußleiter hervorgerufen wird, und aus der Spannung, die vom Hauptdrehfeld in ihnen induziert wird.

Für viele Zwecke ist es nun wünschenswert, die Kollektorbürsten aus dieser günstigsten Stellung herauszudrehen, beispielsweise, um bei unmittelbarer Serienschaltung von Stator und Rotor ein Hauptfeld von geeigneter Stärke zu erhalten, oder auch, um bei Nebenschlußan-Ordnung eine geeignete Phase für die Rotorspannung einstellen zu können. Dann tritt in den Kurzschlußspulen noch eine dritte Spannung von erheblicher Stärke,, auf, die von den jetzt sich ausbildenden Belastungsfeldern herrührt. Da sich nämlich die Stromvolumina der Arbeitsströme im Rotor und Stator nicht mehr genau decken, so rindet keine vollständige Kompensation beider mehr statt. Obwohl die Arbeitsamperewindungen sich über eine ganze Polteilung genommen aufheben, so entstehen doch im Luftspalt lokale Felder, die nur geringe peripherische Ausdehnung besitzen und namentlich unter den Bürsten erhebliche Stärke besitzen. Besonders kräftig können" sich diese Felder ausbilden, wenn man, wie meist üblich, den Luftspalt zwischen Stator- und Rotoreisen nur sehr klein ausführt.

Um diese parasitären Felder und ihre Wirkungen, die außer der vergrößerten Funkengefahr auch eine vermehrte Streuung für die Maschine bewirken, möglichst zu unterdrücken, sollen gemäß der vorliegenden Erfindung besondere Hilfswicklungen auf dem Stator oder Rotor angebracht werden, welche die lokalen Felder kompensieren, ohne das reguläre Hauptfeld zu beeinflussen.

Nützlich für das Drehmoment der Maschine ist vor allem das sinusförmige Grundfeld, zu dem die lokalen Felder, wie oben erläutert, keinen Beitrag liefern. Diese bilden nur harmonische Oberfelder aus, die wie alle Oberfelder fast ausnahmslos schädliche Wirkungen haben. Zur Vernichtung dieser Oberfelder sollen, beispielsweise in dieselben Nuten, in denen die Hauptwicklungen untergebracht sind, kurzgeschlossene oder von außen gespeiste mehrphasige Hilfswicklungen gelegt werden, deren

Polzahl ein Vielfaches von der Polzahl der Hauptwicklung ist. Mit welcher Polzahl die Hilfswicklung am besten auszuführen ist, richtet sich nach der Art der zu kompensierenden Maschine. Sollen z. B. die Oberfelder bei Belastung eines normalen Dreiphasenmotors vernichtet werden, so wird man zweckmäßig" eine Kurzschlußwicklung mit fünffacher. Polzahl anwenden, weil bei den regulären Dreiphasenwicklungen bekanntlich erst das fünfte harmonische Feld auftritt und die mit höherer Ordnungszahl nur sehr geringe Stärke haben.

Um die vielpolige Wicklung passend unterzubringen, ist es zweckmäßig, sich an bestimmte Nutenzahlen für das Polpaar zu halten. In dem Schema Fig. 1 ist beispielsweise eine Hilfswicklung angegeben, die als dreiphasige Einlochwicklung mit fünffacher Polzahl ausgeführt ist und dementsprechend 30 Nuten für das Polpaar verlangt. In denselben Nuten wird dann außerdem noch eine normale Fünflochdrehstromwicklung liegen können. Hat man als. Hauptwicklung etwa eine Gleichstromwicklung oder eine ähnliche mit 20 Nuten für das Polpaar, so kann man eine zweiphasige Hilfswicklung anwenden, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Bei 15 Nuten für das Polpaar ist eine Dreiphasenwicklung nach Fig. 3 zweckmäßig, bei der je zwei verschiedenphasige Leiter der Hilfswicklung in einer Nut liegen. Außer den hier angegebenen sind noch eine große Anzahl unsymmetrischer Hilfswicklungen ausführbar, die alle das gemeinsame Kennzeichen haben, daß ' sie auf das sinusförmige Hauptfeld nicht einwirken, sondern nur die Oberfelder vernichten.

Ob man die Hilfswicklung auf dem Rotor oder auf dem Stator anbringt, ist grundsätzlich gleichgültig. Man wird sie in die Statornuten legen, wenn dort Platz zur Verfügung steht, in 4° die Rotornuten aber, wenn der Stator für Hochspannung gewickelt ist. Stets ist es g'ut, die Hilfswicklung möglichst vorn in den Nuten unterzubringen, damit ihre Streuung klein ist. und damit die Hilfswicklung möglichst viel von den lokalen Luftspaltfeldern abschirmt.

Außer den durch Arbeitsströme entstehenden Lokalfeldern dämpft eine derartige Kurzschlußwicklung auch die Oberschwingungen des Hauptfeldes mit ab, sowohl Oberschwingungen, die durch die Art der Wicklungsverteilung und das Einbetten in Nuten hervorge-' rufen werden, als auch die durch Deformation des Feldes bei hohen Zahninduktionen entstehenden. Diese Wirkung verkleinert die \^rerluste und verbessert das Drehmoment der Maschine, das bekanntlich bei sinusförmigem Drehfelde am größten ist.

Da die durch Oberfelder verursachten Schwierigkeiten durch diese Wicklungen fortfallen, so kann man den Luftspalt so gering ausführen, wie er mechanisch zulässig ist; man kann Rotor und Stator verschiedenphasig ausführen und jede beliebige Bürsteneinstellung und Bürstenverschiebung vornehmen, ohne ein Feuern der Bürsten befürchten zu müssen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Einrichtung zum Verbessern der Stromwendung an Mehrphasen-Kollektormaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Oberfelder durch mehrphasige Flilfswicklungen kompensiertwerden, deren Polzahl ein Vielfaches der Polzahl des Hauptfeldes ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.