DE246299C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-JKl 246299 — KLASSE 21 d. GRUPPE

Zusatz zum Patent 244871 vom 8. März 1910.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Februar 1911 ab. Längste Dauer: 7. März 1925.

In dem Hauptpatent ist ein Wechselstrom-Kommutatormotor mit Bürstenverschiebung beschrieben, bei dem die einzelnen Spulen der Kompensationswicklung parallel geschaltet und die Windungszahlen der einzelnen Spulen so bemessen sind, daß sie sämtlich die gleiche Klemmenspannung ergeben. Hierbei war die Kompensationswicklung im Nebenschluß erregt mit einer der Netzspannung (annähernd) phasengleichen Spannung, so daß sich der Strom in ihr unabhängig von der Größe des Ankerstromes nach bekannten Gesetzen einstellen kann.

Diese Schaltung hat einen gewissen Nachteil insofern, als die Zahl der in der Kompensationswicklung enthaltenen Amperewindungen nicht in festem Verhältnis zu der des Ankers steht. In der Normalstellung der Bürsten, wo Ankerachse und Kompensationsachse zusammenfallen, wird meistens das Ankerfeld vollständig kompensiert sein. Verschiebt man aber die Bürsten, so daß die Achsen der Kompensations- und der Ankerwicklung einen Winkel a. einschließen, so wird von der Ankerwicklung nur eine Komponente, etwa von der Größe Maximalwert · cos α ausgeglichen werden, denn der Arbeitsstrom in der Kompensationswicklung stellt sich derart ein, daß ungefähr die in deren Achse fallende Komponente des Ankerfeldes aufgehoben wird. Dieser Nachteil läßt sich nun gemäß vor- i liegender Erfindung dadurch vermeiden, daß die Kompensationswicklung nicht im Nebenschluß an eine Spannung gelegt (gegebenenfalls Spannung 0), sondern mit dem Anker in Reihe geschaltet wird. Dann muß der Gesamtstrom in der Kompensationswicklung stets die gleiche Größe behalten wie der Ankerstrom ; er ist nicht mehr frei einstellbar. Hierbei ergibt nun die in dem Hauptpatent angegebene Schaltung der Kompensationswicklung eigenartige Wirkungen, die nachstehend beschrieben werden sollen.

In Fig. ι ist die Abwicklung eines Poles mit drei Kompensationsspulen dargestellt, die mittlere Spule α umfaßt einen, die mittlere b drei und die äußere c fünf Zähne. Die gegenüberliegenden Ankerspulen mögen stromlos sein. Nehmen wir nun an, jede Spule hätte eine einzige Windung (oder jede η Windungen), dann muß, da alle drei Spulen parallel geschaltet sind, in jeder von ihnen dieselbe Spannung induziert werden. Fließt beispielsweise durch den mittleren Zahn 1 ein Feld F, so ist, bekanntlich die Spannung, welche bei der Periodenzahl V in der innersten Spule a erzeugt wird, folgende:

4,44 .V-F

100

60

Da die Spule b dieselbe Windungszahl besitzt und in ihr dieselbe Spannung induziert wer-

den soll wie in a, so muß sie genau dasselbe Feld F umschließen, d. h. die beiden Zähne 2, 3 neben dem mittelsten Zahn ι dürfen kein Feld enthalten. Aus demselben Grunde dürfen die beiden äußeren Zähne 4, 5 gleichfalls kein Feld enthalten, da die Spule c, die sie umschlingt, auch nur dieselbe Spannung führen soll wie die Spule a. Diese gilt ganz unabhängig von der Stromstärke, so lange der Eigenwiderstand der Spulen vernachlässigt werden kann. Denkt man sich nun denselben Pol mit derselben Kompensationswicklung und darunter den entsprechenden Teil der Ankerwicklung. Jede Kompensationsnut entspricht einer Ankernut, jeder Kompensationszahn also auch einem Ankerzahn. Jede Ankernut enthält wie jede Kompensätionsnut eine Windung (vgl. Fig. 2). Die Richtung der Ankerströme ist durch Punkte und Kreuze angedeutet. Die Kompensationswicklung sucht dann einen Strom aufzunehmen von einer solchen Stärke, daß in jeder Nut die gleiche Amperestabzahl auftritt wie im Anker. Wird nun der Kompensationswicklung, die ja mit der Ankerwicklung in Reihe geschaltet ist, ein größerer Strom als der soeben bestimmte zugeführt, so kann man sich die Stromverteilung auf folgende Weise klarmachen. Jede der drei Spulen a, b, c nimmt zunächst so viel Strom auf, daß in jeder von ihnen derselbe Strom fließt wie in der darunterliegenden Ankerspule. Hierdurch sind die entstehenden Felder vollkommen aufgehoben. Der überschüssige Strom geht, wie oben bewiesen, dann ausschließlich durch die innerste Spule a, gleichgültig, wie groß der Überschuß des Stromes ist, und erzeugt hier ein Feld F.

Wählt man dagegen die Windungszahlen folgendermaßen: die innerste Spule a 15 Windüngen, die mittlere Spule b 5 Windungen, die äußerste Spule c 3 Windungen, so läßt sich zeigen, daß jetzt nicht nur in den innersten Zähnen ein Feld auftritt, sondern in allen fünf Zähnen, und zwar in jedem Zahn dasselbe.

Es sei f genannt. Die Spannung in der innersten Spule beträgt nunmehr

4.44- V- f· 15
100

Die Spannung in der Spule b

4-44

100

100

Die Spannung in der äußersten Spule c
4,44.7.5/·· 3 4,44.7.15/-

100

100

Es sind also in der Tat bei gleicher Feldstärke in allen Zähnen die Klemmspannungen der drei Spülen die gleichen, oder umgekehrt haben alle drei Spulen die gleichen Klemmspannungen, so stellt sich in sämtlichen Zähnen dieselbe Feldstärke ein. Der Strom wird also hier ausschließlich von der äußersten Spule c aufgenommen, die inneren Spulen sind stromlos, denn sonst müßte ja in den inneren Zähnen ein anderes Feld auftreten.

Wird nun auch hier die Ankerwicklung berücksichtigt, die wieder wie vorhin gestaltet und von einem gegebenen Strom durchflossen sei, so sucht sich in der Kompensationswicklung zunächst ein solcher Strom einzustellen, daß die Ankerwicklung vollständig kompensiert ist; ein etwaiger Überschuß des Stromes fließt einzig und allein durch die äußere Spule c.

In Fig. 2 ist die Stellung dargestellt, bei der die Ankerachse genau in die Kompensationsachse fällt. Der Strom verteilt sich dann über die einzelnen Kompensationsspulen derart,, daß jede Nut die gleiche Amperestabzahl hat, daß also eine vollständige Aufhebung des Ankerfeldes eintritt. Denkt man sich nun die Bürstenachse um beispielsweise eine Nut verschoben (Fig. 3), so kann man die beiden Ankerdrähte d und e als eine Art Erregerwicklung betrachten, welche nur senkrecht zur Kompensationswicklung wirksam ist, also keine Komponente in der Achse der Kompensationswicklung und somit auch keinerlei Rückwirkung auf diese besitzt. Denn in den beiden Spulenseiten der Spule α können nur entgegengesetzte Ströme fließen; in den beiden darunterliegenden Ankerdrähten d, e dagegen verlaufen gleichgerichtete, die also keine Wirkung ausüben können. In den übrigen Kompensationsspulen b, c stellt sich nun wiederum ein Strom von solcher Stärke ein, daß die Amperestabzahl in der Kompensationsnut die gleiche ist, wie in der darunterliegenden Ankernut; hier ändert sich also nichts gegen den früheren Zustand. Der Strom, der vorher durch die innerste Spule α geflossen ist, ist jetzt überschüssig. Er tritt daher, gemäß den obigen Ausführungen, in die Spule c und verstärkt hier die Amperewindungszahl. Ebenso läßt sich zeigen, daß bei Verschiebung der Bürsten um eine weitere Nut auch die Spule b stromlos wird und dieser Strom ebenfalls in die Spule c tritt. Das heißt, der Gesamtstrom konzentriert sich mit zunehmender Verschiebung immer mehr auf die äußersten Spulen, während die inneren stromlos werden.

Im vorstehenden sind zwei Grenzfälle beschrieben. Das eine Mal tritt ein Feld nur im mittelsten Zahn auf, das andere Mal dagegen ist ein gleichmäßiges Feld in sämtlichen Zähnen vorhanden. Durch geeignete Bemessung der Windungszahlen der einzelnen Spulen lassen sich noch beliebige andere Feldformen erreichen. In jedem Falle ist aber die Form des Feldes unabhängig von ■ der

Stellung des Ankers, und in jedem Falle tritt das eigenartige Wandern des Stromes von einer Spule zur anderen ein.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Durch Bürstenverschiebung zu regelnder Einphasen-Reihenschluß-Kommutatormotor mit Kompensationswicklung auf dem Ständer nach Patent 244871, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Hauptpatent parallel geschalteten Spulen der Kompensationswicklung mit dem Anker nicht induktiv gekoppelt, sondern in Reihe geschaltet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.