DE236347C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Mi 236347 KLASSE 21 d. GRUPPE

Zusatz zum Patente 183815 vom 23. Dezember 1905.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. September 1910 ab. Längste Dauer: 22. Dezember 1920.

In dem Hauptpatent ist eine Ein- und Mehrphasen-Kommutatormaschine beschrieben, bei welcher die Hauptstrom- und Nebenschlußwicklungen, welche zur Kompoundierung notwendig sind, auf magnetisch getrennten Polen untergebracht waren. Bei den bis jetzt bekannten Ausführungen waren entweder Hauptstrom- und Nebenschlußpole in achsialer Richtung hintereinander angeordnet (vgl. die Zeichnung des Hauptpatentes), oder sie lagen in einer zur Achse senkrechten Ebene nebeneinander. Jedenfalls waren aber immer ein Haupt- und Nebenschlußpol einander zugeordnet, d. h. in bezug auf die Ankerwicklung waren je ein Hauptstrompol und ein Nebenschlußpol als ein Pol aufzufassen; dementsprechend mußte die Zahl der Hauptpole gleich derjenigen der Nebenschlußpole sein, und die Ankerwicklung war bei nebeneinander in einer Ebene liegenden Polen für eine Polzahl auszuführen, welche gleich der Zahl der aus je einem Hauptstrom- und je einem Nebenschlußpol bestehenden Kombinationen war. Die durch die Bürsten kurzgeschlossenen Windungen werden dabei immer gleichzeitig vom Kraftfluß der beiden Pole durchdrungen, und die induzierte Transformator-E. M. K. war somit eine Funktion dieses gemeinsamen Kraftflusses. Verwendet manWicklungen zur Kompensation dieser E. M. K., so muß jede Wicklung ein Feld erzeugen, welches gleichzeitig vom Nebenschluß- und Hauptstromkraftfluß abhängig ist.

Nach vorliegender Erfindung wird eine neue Anordnung vorgeschlagen, welche verschiedene Vorteile gegenüber der eben beschriebenen hat; sie besteht darin, daß man Hauptstrompole und Nebenschlußpole als getrennte unabhängige Polsätze ausführt; man erhält auf diese Weise eine mehrpolige Maschine, wobei ein Teil der Polsätze mit Hauptstrom, der andere im Nebenschluß erregt wird. Die Ankerwicklung muß dann als Wellenwicklung ausgeführt werden, da wegen der verschiedenen Kraftflüsse der Haupt- und Nebenschlußpole bei Schleifenwicklung eine unsymmetrische. Stromverteilung auftreten würde. Die Polsatzzahl, für die die Ankerwicklung jetzt ausgeführt werden muß, ist gleich der Summe der Hauptstrom- und Nebenschlußpolsätze, so daß jeder Arbeitspol zwischen zwei Kommutationszonen liegt. Die Vorteile dieser Anordnung bestehen darin, daß man erstens die Zahl der Hauptstrompole unabhängig von derjenigen der Nebenschlußpole wählen kann, dann zweitens darin, daß die konstruktive Ausführung einfacher wird, indem für eine Nebenschluß- und Kompoundmaschine unter Umständen das gleiche Modell verwendet werden kann; auch wird eine durch die Bürsten kurzgeschlossene Spule entweder von dem Kraftfluß eines Hauptstrom- oder eines Neben-

schlußpoles allein durchsetzt, die Kompensation der Transformator-Ε. M. K. ist dann einfacher zu bewerkstelligen als bei der früheren Anordnung.

Diese Anordnung kann für Maschinen jeder beliebigen Phasenzahl, mit ausgeprägten Polen oder verteilter Erregerwicklung, mit Durchmesser- oder Sehnenwicklung im Anker ausgeführt werden.

ίο Die beiliegende Zeichnung (Fig. i) gibt ein Ausführungsbeispiel für eine dreiphasige Maschine mit ausgeprägten Polen. Die Maschine ist elektrisch sechspolig, hat also drei Polsätze, jeder mit drei mechanischen Polen; die Wicklungen sind nicht eingezeichnet, die Hauptstrompole sind mit H, die Nebenschlußpole mit N bezeichnet. Die neben diesen Buchstaben befindlichen Zahlen bedeuten die ensprechenden Phasen. Ein Polsatz hat Haupt-Stromerregung, die übrigen zwei Nebenschlußerregung. Die Hauptstrompole sind symmetrisch zwischen den Nebenschlußpolen angeordnet, doch könnte auch jede beliebige andere Anordnung gewählt werden. In der Figur sind ausgeprägte Hilfspole eingezeichnet; sie können natürlich auch fortgelassen werden. Da jeder mechanische Pol, entsprechend der Wicklung des Ankers, zwischen zwei Kommutationszonen liegt, so ist die ganze mechanische Anordnung genau so, wie sie bei normalen Maschinen mit reiner Nebenschluß- oder Hauptstromerregung auszuführen wäre.

Was die Kompensation der Transformator-E. M. K. betrifft, so kann man die Anordnungen zu diesem Zweck dadurch vereinfachen, daß man die Ankerwicklung als eine reine Reihenschaltung ausführt; dann werden die Windungen einer kurzgeschlossenen Spule von allen Polen induziert, man kann also die Hilfspole bzw. die Kommutationszonen gleichmäßig entsprechend der resultierenden Transformator-E. M. K. erregen; bei Reihenparallelschaltung tritt jedoch der Fall ein, daß in der gleichen Kommutationszone (K₃ in der Fig. 1) gleichzeitig die Seiten von kurzgeschlossenen Spulen, z. B. aa' und bb', liegen können, die durch einen Hauptstrompol und einen Nebenschlußpol induziert werden. Die Hilfspole müssen also gleichzeitig für zwei in verschiedener Weise induzierte Spulen die richtigen kompensierenden E. M. K. liefern.

Um diese Aufgabe und ihre Lösung näher zu erläutern, dienen die Fig. 2, 3 und 4. Fig. 2 stellt eine normale Dreiphasenkollektormaschine mit einem Polsatz dar; sie sei beispielsweise mit Hauptstrom erregt; das Vektordiagramm der Kraftflüsse ist der Übersichtlichkeit halber direkt hereingezeichnet, und zwar sind Φ/ι Φ/ι Φ/« die Kraftflüsse der entsprechenden Pole H₁ H_n H₁₁₁ ; die Kraftflüsse der drei Hilfspole K₁ K₂ K₃ sind entsprechend Φ/_;Λ Φ/_£Λ Φ/_£/ί und ergeben sich in bekannter Weise nach Größe und Richtung. Diese Kraftflüsse können in verschiedener Weise erzeugt werden. Eine bekannte Methode ist z. B. auf Fig. 2 für den Hilfspol K₃ angegeben, indem die Hilfspolwicklung von zwei Wicklungen, die die benachbarten Erregerpole umschlingen, gespeist wird; die resultierende Wirkung erzeugt einen Kraftfluß in der verlangten Riehtung. Fig. 3 stellt ein entsprechendes Schema für eine andere Erregungsart, z. B. Nebenschlußerregung, dar. Die Erregerkraftflüsse sollen nach Größe und Richtung von denen der Fig. 2 verschieden sein, und zwar sollen sie jetzt die Größe Φ,¹, Φ^ Φ," haben und zeitlich um den Winkel α gegenüber den Kraftflüssen Φ/j der Fig. 2 verschoben sein; dementsprechend ändert sich Größe und Richtung der Hilfspolfelder entsprechend den Vektoren Φ/ot. Denkt man nun beide Erregungen in einer Maschine mit zwei Polsätzen vereinigt, wie es Fig. 4 zeigt, so treten die beiden Kraftflußdiagramme gleichzeitig auf. Betrachtet man nun eine Kommutationszone K, so kann z. B. die Spule aa' und die Spule bb' gleichzeitig und jede für sich kurzgeschlossen sein. Spule aa' wird vom Nebenschlußpol N₁ induziert, und der Pol k müßte entsprechend der Fig. 3 den Kraftfluß Φ%_π zur Kompen- go sation der Transformator-E. M. K. führen. Andererseits wird die Spule bb' vom Hauptstrompol H₁ induziert. Der Hilfspol k hätte also entsprechend der Fig. 2 den Kraftfluß Φ/₍/, zu führen. Beides ist aber gleichzeitig nicht möglich, und es ist also hier z. B. eine einfache Erregung, wie sie auf Fig. 2 angegeben worden ist, unmöglich.

Die Anordnung ist vielmehr so zu treffen, daß jeder Pol eine Wicklung oder Wicklungskombination führt, die der Hauptstromerregung, und eine andere, die der Nebenschlußerregung zugeordnet ist. Die richtige Kompensation ergibt sich durch das Zusammenarbeiten zweier Pole auf eine Spule, indem bei der resultierenden Wirkung die Hauptstromkomponenten, wenn die Spule von einem Nebenschlußpol induziert ist bzw. die Nebenschlußkomponenten bei Induktion durch einen Hauptstrompol sich gegenseitig aufheben.

Dieses Prinzip läßt sich auf verschiedene Weise zur Anwendung bringen, und zwar für jede Art der Erregung der Hilfspole. Man könnte z. B. eine Anordnung wie sie in der Fig. 2 angegeben ist wählen; von besonderem Wert wäre z. B. die Kombination der Felder mit Hilfe besonderer Hilfsfeldtransformatoren usw. Dem Ausführungsbeispiel sei die Anordnung der Fig. 2 zugrunde gelegt.

Der Übersichtlichkeit halber ist kein Wicklungsschema gezeichnet, sondern sind die Kombinationen in der Fig. 1 mit Hilfe von Zahlen-

bezeichnungen an den Hilfspolen angegeben. Die Zahlen bedeuten die Phasen, mit denen die Arbeitspole erregt werden, welche die Wicklungen tragen, die die Hilfspolerregung nach Fig. 2 bewerkstelligen. Die Buchstaben H und N bezeichnen Hauptstrom- oder Nebenschlußerregung. Z. B. beim Hilfspol K₂ haben wir H₁₃ und N₂₁; dieses bedeutet, daß die dem Hauptstrom entsprechende Erregung

ίο durch Wicklungen gespeist ist, welche z. B. auf H₁ und H₁₁₁ liegen, die dem Nebenschluß entsprechende durch Wicklungen auf N₁₁ und Nj. Das Prinzip ist aus dem Schema leicht erkennbar. Die eine Wicklungsart des Hilfspoles geht so lange für alle folgenden durch, bis die Erregungsart des Hauptpoles wechselt; dadurch kommen auf je zwei Hilfspole, die einen Hauptstrompol einschließen, z. B. H₁, zwei gleiche Nebenschluß wicklungen (N₂₁), die in der Kurzschlußspule zwei E. M. K. induzieren, die sich gegenseitig aufheben; es bleibt noch die Wirkung von H₂₁ und H₁₃ übrig, welche eine richtige Kompensation ergibt, indem jeder Hilfspol von den benachbarten Arbeitspolen aus erregt ist (vgl. Fig. 2). Dieses gilt für jeden beliebigen Pol, was leicht aus der Figur zu ersehen ist.

Claims (4)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Ein- oder Mehrphasen-Wechselstrom-Kommutatormaschine nach Patent 183815, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kornpoundierung notwendigen Hauptstrorn- und Nebenschlußpole voneinander unabhängige, in einer Ebene liegende Polsätze bilden und die Rotorwicklung als Wellenwicklung für eine Polsatzzahl ausgeführt ist, welche gleich der Summe der Hauptstrom- und Nebenschlußpolsätze ist.
2. 2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwicklung als reine Reihenschaltung ausgeführt ist.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei neutrale Zonen (Hilfspole), die einen Arbeitspol einschließen, so erregt sind, daß sie zur Kompensation der Transformator-Ε. M. K. eine resultierende Spannung erzeugen, die nur dem Felde des zwischen ihnen liegenden Poles entspricht.
4. 4. Maschine nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder neutralen Zone zur Kompensation der Transformator-E. M. K. je zwei Wicklungen oder Wicklungskombinationen vorhanden sind, von denen eine der Hauptstromerregung, die andere der Nebenschlußerregung entspricht, wobei bei zwei aufeinander folgenden Hilfspolen, die einen Nebenschlußpol einschließen, die Wirkungen der Hauptstromwicklungen auf die Kurzschlußspule sich gegenseitig aufheben und entsprechend bei denen, die einen Hauptstrompol einschließen, die Wirkungen der Nebenschlußwicklungen sich kompensieren.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.