DE246065C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

.- M 246065 KLASSE 21 d. GRUPPE

an den Läufer geregelt wird.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28, Mai 1910 ab.

In der Patentschrift 221761 ist eine Schaltung für die Kompensation von Mehrphasenkommutatormaschinen angegeben, deren Geschwindigkeit durch Anlegen dem Ständer entnommener, regelbarer Spannung an den Läufer geregelt wird. Die Schaltung besteht darin, daß die Ständerphasen nicht in einem einzigen Sternpunkt verkettet sind, sondern daß dieser zu einem Vieleck erweitert ist.

Die Seitenzahl dieses Vielecks ist gleich der Phasenzahl. Diese Schaltung eignet sich für solche Anker, deren Bürstenschältung der Phasenzahl des Ständers entspricht. Es ist nun häufig erwünscht, die Zahl der Bürstenstifte zwecks besserer Ausnutzung des Ankers zu verdoppeln. Die Erfindung betrifft Schaltungen, welche dies ermöglichen. Die Zeichnung zeigt mehrere Ausführungsbeispiele für Dreiphasenstrom.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform zeigt einen dreiphasigen Ständer, dessen Wicklung bei Sa₁Sb und Sc an die drei Zuleitungen angeschlossen ist. Der Läufer ist sechsphasig benutzt (Diametralschaltung), die Bürstenpaare sind mit α a\ b V und c c' bezeichnet. Die Ständerphasen sind in einem Vieleck verkettet, und zwar beträgt dessen Seitenzahl doppelt so viel als die Phasenzahl, es ist also im vorliegenden Fall ein Sechseck gebildet. Gemäß der obenerwähnten Patentschrift würde man die Ständerphasen Sa-^a, Sb-^b und Sc-4 c in einem Dreieck verketten, indem man den Punkt 3 α mit 4 δ, 3 δ mit 4 c und 3 c mit 4« verbinden würde. . Gemäß der Erfindung werden diese Punkte nicht unmittelbar verbunden, sondern es werden diese Punke über weitere Wicklungsteile verbunden, welche über die Verbindungspunkte hinaus verlängert sind. Es sind dies die Wicklungen ic'-4c', iä'-4«' und XV-A₁V, welche mit den Ständerphasen gleichachsig angeordnet sind. Sowohl die Ständerhauptphasen als diese Hilfsphasen besitzen Anzapfungen, welche zu einer Schaltvorrichtung geführt sind. Die Bürsten sind andererseits ebenfalls zu dieser Schaltvorrichtung geführt und werden der Reihe nach mit den Anzapfungen verbunden, was in der Zeichnung durch die mit den Bürsten gleich bezeichneten Wanderkontakte a a', b V und c c' angedeutet ist. Durch die Schaltvorrichtung werden die Bürsten α α' der Reihe nach mit den Anzapfungen τα, 2a, 3«, 4α bzw. mit den diametral dazu liegenden Anzapfungen ία', 2a', 3a\·\a' verbunden. Die anderen Bürstenpaare werden in analoger Weise geschaltet. In der Fig. 2 ist eine Ständerhaupt- und -hilfsphase in vereinfachter Weise durch gerade Strecken dargestellt unter Hinzufügung des zur Verkettung dienenden Vielecks. Diese Figur gibt gleichzeitig das Spannungsdiagramm für eine Phase an. Die Spannung an der Hauptphase ist durch den Vektor Sa-\a gegeben und die Spannung zwischen den Bürsten a, a' der Reihe nach durch die Vektoren ia-ia', za--za', 3 «-3 a', 4 «-4 a¹. Wie ersichtlich ist, wird durch diese Schaltung die Läuferspannung auf den einzelnen Schaltstufen nicht nur der Größe nach, sondern auch der Phase nach

geändert. Die Läuferspannung besitzt außer einer mit der Ständerspannung phasengleichen Komponente auch eine dazu senkrechte Komponente Ek, d. i. die Kompensationsspannung. Die Größe dieser Kompensationsspannung läßt sich durch Wahl der Sechseckseiten passend einstellen. Die aufeinanderfolgenden Wicklungsteile können gleich oder verschieden groß sein, ihre Querschnitte richten sich nach den

ίο in ihnen auftretenden Strömen. Es ist zweckmäßig, in denselben Ständernuten Windungen unterzubringen, welche verschiedenen Wicklungsabschnitten angehören, damit die Stromverteilung über den Ständerumfang auf den einzelnen Schaltstufen möglichst wenig geändert wird.

Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel werden etwa die Anzapfungen 1 α-τ a', 2 a-2a', 3 «-3«' im Untersynchronismus zu benutzen

sein, die Anzapfungen 4*2-4«' im Übersynchronismus. Will man mit der Geschwindigkeit höher hinauf gehen, so wird man die hinzugekommenen Sechseckseiten auch nach der anderen Seite verlängern, wie Fig. 3 schematisch veranschaulicht. Diese Figur gibt zugleich auch das Spannungsdiagramm. . Zur größeren Deutlichkeit ist noch in der Fig. 4 das Spannungsdiagramm für eine Phase herausgezeichnet. Die Stufen 5 a-$ a' und 6 a-6 a' werden bei höheren Geschwindigkeiten benutzt.

Der gleiche Zweck wie durch die doppelseitige Verlängerung der Sechseckseiten gemäß Fig. 3 läßt sich auch bei nur einseitiger Verlängerung der Sechseckseiten dadurch erzielen, daß man die Verkettungspunkte des Sechsecks längs der Haupt- und Hilfsphasen verschiebt. Während etwa im Untersynchronismus die Anzapfungen 3 a und 4 a der einen Hauptphase und die Anzapfungen 3 a' und 4 a' der • einen Hilfsphase und die analogen Punkte der anderen Phasen für die Verkettung benutzt werden, werden im Übersynchronismus gemäß Fig. 5 die Anzapfungen τα, 2 a, τα', ία' und die analogen für die Verkettung benutzt. Selbstverständlich können zeitweise auch die anderen Anzapfungen hierzu benutzt werden. Diese Verschiebung des Verkettungsvieleckes ermöglicht nicht nur eine bessere Ausnutzung des Ständerkupfers und eine Vereinfachung der Ständerwicklung, sondern gestattet auch, beim Übergang von Unter- auf Übersynchronismus bzw. allgemein von einem Teil der Spannungsstufen auf einen anderen Teil das Motorfeld und die Größe der Kompensationsspannung günstig zu beeinflussen. Zu diesem Zwecke ist nur erforderlich, die einzelnen Wicklungsabschnitte, die bei Fig. 2 und 5 ungefähr gleich groß angenommen sind, verschieden groß zu wählen.

Bei der Schaltung nach Fig. 3 haben einzelne Punkte der Ständerwicklung gleiches Potential, z. B. die Anzapfungen 2 α und 5 b, 2 b' und 5 c', 2«' und 5 b' usw. Diese Punkte können dann miteinander verbunden werden. Es wird dadurch eine gleichmäßigere Stromverteilung in der Ständerwicklung erzielt und die Zahl der Verbindungsleitungen, die zwischen' dem Ständer und der Schaltvorrichtung erforderlich sind, verringert. Andererseits ist infolge dieses Vorhandenseins von Punkten gleichen Potentials auch die Möglichkeit gegeben, einzelne Wicklungsabschnitte fortzulassen und hierdurch an Kupfer zu sparen. So sind bei Fig. 3 beispielsweise die Wicklungsabschnitte 4 «-5 α und 4 a'-5 a' fortgelassen. Die folgenden Wicklungsabschnitte 5 a-6 α bzw. 5 «'-6 a' sind an die Anzapfungen 2 c bzw. 2 c' angeschlossen.

Es ist nun ohne weiteres klar, daß man an die Hauptphasenwicklung und das Verkettungsvieleck in beliebiger Weise andere Wicklungsteile anschließen kann, welche mit den Hauptphasen gleichachsig oder in anderen Achsen angeordnet sind. Je nach der Wahl dieser Wicklungsteile, nach ihrer Lage, Windungszahl und -fläche, kann man dem Ständer Spannungen von beliebiger Größe und Phase entnehmen und dem Läufer zuführen. Das eben angegebene Mittel läßt sich ferner auch unabhängig von der vorher angegebenen Vielecksverkettung auch bei derjenigen nach der Patentschrift 221761 oder bei der gewöhnlichen Sternschaltung anwenden.

Die Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierfür. Die Hauptwicklung des Ständers ist im Punkt O verkettet, die einzelnen Ständerphasen sind über den Sternpunkt hinaus verlängert (O-ia¹, O-xb', O-xti). Außerdem sind noch Hilfswicklungsteile d d', e e', f f vorhanden, welche mit den Bürstenpaaren a a', b b', c c' verbunden sind. Das andere Ende der Hilfswicklung d wird durch die Schaltvorrichtung etwa im Untersynchronismus mit den Anzapfungen 1« und 2« der Ständerhauptwicklung verbunden, im Synchronismus mit dem Sternpunkt O, im Übersynchronismus mit den Anzapfungen 2«' und τα'. Das zweite Ende der Hilfswicklung d' wandert gleichzeitig im umgekehrten Sinne. Die anderen n» Hilfswicklungen werden in analoger Weise geschaltet. Die Hilfswicklungen werden am zweckmäßigsten so angeordnet, daß ihre magnetischen Achsen senkrecht zu den Achsen der zugehörigen Ständerphasen liegen. Jeder Hilfswicklungsteil liefert dann die halbe Körnig

pensationsspannung —-. Die Läuferspannung 2

ändert sich auf den einzelnen Schaltstufen, ähnlich wie bei Fig. 2 und 4. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die Hilfswicklungsteile senkrecht zu den Hauptphasen stehen, sie

können auch unter beliebigem Winkel geneigt sein, sofern sie nur eine für die Kompensation ausreichende Spannungskomponente senkrecht zur Spannung der Hauptphasen besitzen. Insbesondere kann jeder Hilfswicklungsteil auch aus einem oder mehreren Wicklungsabschnitten bestehen, die gleichachsig zu den Hauptphasen angeordnet sind, sofern nur wenigstens einer der Wicklungsabschnitte eine

ίο andere Achse besitzen als die Ständerphase, von welcher dieser Hilfswicklungsteil abzweigt.

Die Hilfswicklung kann auch in den Sternpunkt des Ständers verlegt werden, wofür Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel zeigt. Die Hilfswicklung besteht hier aus den drei Phasen d, e und f, welche im Sternpunkt O verkettet sind und senkrecht zu den an sie angeschlossenen Phasen der Hauptwicklung stehen. Von letzteren zweigen eine Reihe weiterer Hilfswicklungsteile ab, welche gleichachsig zu den Hauptphasen angeordnet sind. Die Figur gibt unmittelbar auch das Spannungsdiagramm. Es werden beispielsweise für die Bürsten a a' der Reihe nach die Anzapfungen ia-6a bzw. ι a'-t a' benutzt, wobei sich die gleichen Änderungen der Läuferspannung ergeben, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4.
Bei sämtlichen dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Ständer als Halbtransformator ausgebildet, er kann jedoch auch als Volltransformator benutzt werden. Außer den dargestellten Schaltstufen können noch andere gewonnen werden, so könnten beispielsweise bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 3 und 7 die Bürsten α α', b b', c c' in der angegebenen Reihenfolge zunächst mit den Anzapfungen 6 b, 6 V, 6 c, 6 c', 6 a, 6a' verbunden werden, wobei die Kompensationsspannung doppelt so groß ausfällt als bei dem Diagramm der Fig. 4.

Es sei bemerkt, daß bereits eine Schaltung für die Kompensation von Mehrphasenkommutatormaschinen bekannt ist, bei welcher an jede Zuleitung zwei verschiedenachsige Wicklungsteile in Reihenschaltung angeschlossen und dann in einem Sternpunkt verkettet sind. Hierbei war vorausgesetzt, daß die Läuferspannung dem Netz unmittelbar bzw. über einen Transformator entnommen wird. Hierbei hat die Läuferspannung auf allen Schaltstufen die gleiche Phasenverschiebung gegenüber der Ständerspannung. Bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Schaltung wird dagegen die Ständerwicklung selbst als Transformator benutzt, und es kann hierdurch der Phasenwinkel zwischen Ständer- und Läuferspannung auf den einzelnen Schaltstufen in gewünschter Weise geändert werden.

Claims (5)

Patent-An Sprüche:

1. Schaltung für die Kompensation von Mehrphasenkommutatormaschinen, deren Geschwindigkeit durch Anlegen dem Ständer entnommener, regelbarer Spannung an den Läufer geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Bürstenstifte der doppelten Phasenzahl entspricht, und daß die Bürstenstifte an solche Punkte der Ständerwicklung angeschlossen werden, daß an den Läufer außer den Arbeitsspannungen gegen diese in der Phase verschobene Kompensationsspannungen gelegt werden.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sternpunkt der Ständerwicklung zwecks Verdoppelung der ' Zahl der Bürstenstifte zu einem Vieleck erweitert ist, dessen Seitenzahl doppelt so groß ist wie die Zahl der Ständerphasen, wobei die zu den Ständerphasen hinzutretenden Vieleckseiten ein- oder zweiseitig verlängert sind.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Ständerphasen bzw. von ihren Verlangerungen über den Sternpunkt hinaus Hilfswicklungsteile zur Abnahme der Läuferspannung abzweigen, deren Wicklungsachsen senkrecht zu denjenigen der zugehörigen Ständerphasen stehen, oder wenigstens gegen sie mehr oder weniger geneigt sind.

4. Schaltung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkettungspunkte des den Sternpunkt ersetzenden Vielecks bzw. die Abzweigpunkte der Hüfswicklungsteile längs der Ständerphasen verschiebbar sind.

5. Eine Abänderung der Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklung im Sternpunkt angeordnet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.