DE234045C

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Publication number: DE234045C
Application number: DENDAT234045D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Al 234045 KLASSE 2id. GRUPPE

Wechselstrom - Kommutatormaschine. Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Januar 1909 ab.

Um ein großes Anzugsmoment bei Wechselstrom-Kommutatormaschinen zu erreichen, ist es notwendig, entweder ohmische Widerstände zwischen Wicklung und Kommutator zu schalten oder im Moment des Anlaufes das Erregerfeld zu schwächen. Beide Methoden haben Vor- und Nachteile, und es werden im wesentlichen die Art des Betriebes, die Höhe der Frequenz und die Stromkosten dafür entscheidend sein,

ίο welches Mittel zur Erzielung eines hohen Anlaufmomentes in einem bestimmten Falle vorzuziehen ist.

Zur Schwächung des Erregerfeldes mußten bisher umständliche Umschaltungen an der Maschine vorgenommen werden, oder es mußten parallel zur Erregerwicklung . geschaltete Drosselspulen oder Transformatoren Verwendung .finden. Gegenstand dieser Erfindung ist. eine solche Erregung des Feldes, daß seine Stärke mit der Geschwindigkeit des Motors selbsttätig geregelt wird. Der Zweck dieser Schaltung ist jedoch nicht allein der, funkenfreien Lauf zu erreichen, es werden vielmehr durch die neue Einrichtung auch noch andere Vorteile erzielt, die oft von größerer Bedeutung sind und später erörtert werden sollen.

Für die Felderregung eines Wechselstrom-Kommutatormotors ist der primäre Strom des Anlaß- und Reguliertransformators besonders geeignet. Denn da dem Motor bei hoher Geschwindigkeit auch eine höhere Spannung zugeführt werden muß, wird bei demselben Moment der . Netzstrom um so größer sein, je größer die Geschwindigkeit des Motors ist.

Verwendet man deshalb den Netzstrom zur Erregung des Motors, so wird, ohne eine Umschaltung an der Erregerwicklung vorzunehmen, im Moment des Anlaufs der Erregerfluß klein sein und mit der Geschwindigkeit des Motors allmählich wachsen. Die E. M. K. der Ruhe wird also in dem Maße zunehmen, wie die Möglichkeit der Vernichtung durch eine E. M. K. der Bewegung mit der Motorgeschwindigkeit steigt. Es wird daher ein leichtes sein, bei einer solchen Maschine fast bei jeder Geschwindigkeit funkenfreien Gang zu erreichen.

Die Zunahme der Erregung mit der Geschwindigkeit bei konstantem Moment ist auch im allgemeinen mit Rücksicht auf den Wirkungsgrad eines Motors günstig, denn bei den meisten vorkommenden Betrieben steigt das Drehmoment mit zunehmender Geschwindigkeit, · und um den höchsten Wirkungsgrad für alle Belastungen zu erhalten, muß das Erregerfeld mit der Geschwindigkeit der Maschine verstärkt werden.

Fig. ι stellt ein Ausführungsbeispiel dar. t ist der Anlaß- und Reguliertransformator; k ist die Kompensationswicklung, e, die Erregerwicklung, r der Anker eines Wechselstrom-Reihenschlußmotors; s ist ein vom Netzstrom durchflossener Transformator, dessen sekundäre Wicklung eine zweite Erregerwicklung e_x speist. In diesem Beispiel wird der Motor nicht ausschließlich vom Netzstrom erregt, sondern auch gleichzeitig vom Motorstrom durch die Erregerwicklung e₂. Diese Anordnung wird sich in den Fällen empfehlen, wo die Frequenz verhältnismäßig niedrig ist, die Anlauf spannung also sehr klein, so daß das Erregerfeld im Anlauf zu sehr geschwächt werden würde, wenn die Erregung ausschließlich durch den Netzstrom erfolgte. Im allgemeinen wird es sich empfehlen, die beiden Erregerwicklungen so anzuordnen, daß

sie magnetisch nicht miteinander verkettet sind. Den Reihenschlußtransformator t kann man natürlich entbehren und den Netzstrom unmittelbar zur Erregung des Motorfeldes benutzen, wenn die Höhe der primären Spannung die Maschine nicht gefährdet oder durch Erdung eines passenden Punktes unschädlich gemacht wird.

Eine so geschaltete Maschine bietet nun die

ίο Möglichkeit, sämtliche in der kurzgeschlossenen , Ankerspule auftretenden E. M. Ke. fast für alle Belastungen vollständig zu vernichten, und zwar nicht nur deswegen, weil die E. M. K. der Ruhe mit abnehmender Geschwindigkeit ebenfalls sinkt, sondern weil sich für alle Belastungen auch die genaue Phase des Querfeldes erreichen läßt. Für die Vernichtung der E. M. K. der Ruhe allein würde bekanntlich beim Reihenschlußmotor die Speisung der Querfeldwicklung mit

der Änkerspannung die richtige Phase für alle Belastungen ergeben, leider ist aber die Amplitude dieser Spannung ungefähr proportional der Geschwindigkeit, während sie mit Rücksicht auf vollständige Vernichtung der E. M. K.

der Ruhe umgekehrt proportional der Geschwindigkeit sein müßte. Bei der den Gegenstand dieser Erfindung bildenden Schaltung stellt nun eine Spannung. am Anlaß- und Reguliertransformator eine der Ankerspannung ungefähr phasengleiche Spannung dar, deren Amplitude je nach den Abzweigungen an diesem Transformator geregelt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel für einen Reihenschlußmotor mit Querfeld ist in Fig. 2 dargestellt, t ist der Regulier- und Anlaßtransformator ; k ist die Kompensationswicklung, e die Erregerwicklung, r der Anker und h die das Querfeld erzeugende Hilfswicklung des Motors. Die Erregerwicklung wird von dem Netzstrom unmittelbar durchflossen. Die Wicklung h wird von einer Spannung gespeist, die sich zusammensetzt aus einer mit der Ankerspannung phasengleichen Spannung und einer um Y₄ Periode gegen den Strom verschobenen Spannung.

Letztere soll dem Einfluß der -Wendespannung Rechnung tragen. Die mit der Ankerspannung phasengleiche Spannung nimmt bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 mit der Geschwindigkeit ab, weil das eine Ende der Wicklung h an den beweglichen Kontakt des Transformators t angeschlossen ist. In vielen Fällen, z. B. dann, wenn sich der primäre Strom des Haupttransformaters mit der Geschwindigkeit der Maschine sehr stark ändert, wird es dagegen zweckmäßiger sein, die Wicklung h an einem festen Punkt des Transformators t zu legen.

Bei Erregung der Maschine ganz oder teilweise durch den Netzstrom ist es also, da eine der Ankerspannung ungefähr phasengleiche Spannung und eine ungefähr um ^J/₄ Periode verschobene Spannung mit der gewünschten Amplitude zur Verfügung stehen, möglich, fast für alle Belastungen funkenfreien Gang zu erzielen.

Die Erfindung gilt nicht nur für Reihenschlußmaschinen, sondern ist in gleicher Weise auch bei Kompoundmaschinen anwendbar, wie auch das Prinzip der -Erfindung ohne weiteres auf Repulsionsmaschinen und Mehrphasenmaschinen übertragbar ist.

Bei Anwendung des Erfindungsgedankens auf kompensierte Repulsiönsmotoren, d. h. auf solche Maschinen, bei denen die Erregung vom Anker aus durch Erregerbürsten erfolgt, kann man leicht einen Leistungsfaktor l· fast für alle Belastungen erreichen, denn bei niedriger Geschwindigkeit, wo noch keine nennenswerte E. M. K. der Bewegung an den Erregerbürsten erzeugt wird, ist die induktive Spannung ebenfalls klein, bei hoher Geschwindigkeit sind dagegen beide Spannungen groß. Überhaupt ändert sich der Leistungsfaktor bei der neuen Maschine, auch wenn keine Rotationsspannung erzeugt wird, die die induktive Spannungskomponente aufhebt, nur in geringen Grenzen.

Schließlich sei noch hervorgehoben, daß bei der neuen Schaltung der Haupttransformator klein ausfällt und günstiger beansprucht wird, als wenn die Erregung ausschließlich vom sekundären Strom erfolgt.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Wechselstrom - Kommutatormaschine mit Ständer oder Läufererregung in Verbindung mit einer Kompensationswicklung (Arbeitswicklung), dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung oder ein Teil dieser Wicklung von dem bei Veränderung der Sekundärspannung des Reguliertransformators sich selbsttätig ändernden Primärstrom des Transformators oder einem diesem ungefähr proportionalen Strom derart durchflossen wird, daß sich das Erregerfeld selbsttätig hinreichend der Motorgeschwindigkeit anpaßt, ohne daß man besonderer Regelungsmittel bedarf.

2. Maschine nach Anspruch 1 mit Querfeld zur Verminderung des Bürstenfeuers, dadurch gekennzeichnet, daß das Querfeld von der Spannung an der sekundären Wicklung des Anlaß- und Reguliertransformators oder einer dieser ungefähr phasengleichen Spannung und gleichzeitig von einer gegenüber dem Strom ungefähr um ¹/_i Periode verschobenen Spannung erregt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,