DE248380C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVI 248380 - ' KLASSE 21 d. GRUPPE

in DUISBURG.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. November 1910 ab.

Der heutige Stand des Wechselstromkollektormaschinenbaues mit seinen weitgehenden Ansprüchen an Regulierbarkeit und Kompensation drängt zu vielfachen Spannungsveränderungen und Vektorendrehungen, und zwar sollen alle Änderungen möglichst an der Maschine selbst vorgenommen werden, so daß als Hilfsapparat höchstens ein besonderer Kontroller zulässig erscheint. Man ist nun zwar

ίο dazu gelangt, die gewünschten Spannungsoder Feldveränderungen mit Hilfe des Stators selbst vorzunehmen, hat aber nicht vermocht, in rationeller Weise auch die Vektorendrehungen dem Stator zu überweisen, und so findet man, daß die Kompensation bei festen Hauptphasen im Stator durch kleine Hilfsphasen oder Phasenkombination angestrebt wird, ohne daß man auf diesem Wege eine weitgehende, einfache Anpassung an alle Betriebszustände

ao erreichen könnte.

Es handelt sich stets um eine zu erzielende relative Felddrehbarkeit, und da diese nicht gut durch Bürstenverschiebung vorgenommen werden kann, wenn man auf gute Kommutierung durch Hilfswendewicklungen hält, so muß die Drehung auf andere Weise erfolgen. Da mechanische Drehungen von Maschinenteilen kein günstiges Resultat ergeben können, so kommt allein die elektrische in Frage, und diese läßt sich auch leicht erreichen, wenn man die phasige Statorwicklung ebenso vollkommen aufgibt, als dies am Rotor geschieht und man in an sich bekannter Weise zu verteilten Gleichstromwicklungen ohne feststehende Phasen für den Stator und die Rotoranschlüsse übergeht. Die Abmessungsverhältnisse stören hierbei nicht, da man ohnehin am Rotor Raum für eine Gleichstromwicklung vorsehen muß. Zudem ist eine verteilte Wicklung schon aus dem Grunde zweckmäßig, weil sie ohne Anordnung einer besonderen Ankerkompensationswicklung gute Kommutierungsverhältnisse liefert, insofern, als sie erheblich störende Lokalfelder nicht so leicht aufkommen läßt.

Das Wesen vorliegender Erfindung besteht nun genauer darin, daß zum Zweck der Phasen- und Tourenregulierung eine beliebige elektrische Schaltdrehung des konstanten oder unabhängig der Stärke oder Eigengeschwindigkeit nach veränderlichen Drehfeldes relativ zu den festen Rotorbürsten oder den Bürstenanschlüssen für konstante oder unabhängig der Stärke nach veränderliche Rotorspannung am Stator ohne Zuhilfenahme störender Wicklungskombinationen und Hilfsphasen ausgeführt wird.

Demgemäß ergibt sich eine Reihe von neuen Maschinenanordnungen. Zur Beurteilung, wie das genannte Prinzip in die Praxis umzusetzen ist, verfolge man z. B. Fig. 1, wo A der Gleichstromrotor und B der gleichfalls mit Gleichstromwicklung versehene Stator in reduzierter Darstellung ist. Der Stator bekommt

nach Maßgabe der Verhältnisse, z. B. je nachdem nur Kompensation aller Betriebszustände eines Motors oder ganzer Antriebskaskaden mit gleichbleibender oder wechselnder Kombination erfolgen soll, eine beliebige Zahl von Zapfstellen K für Anschlußzwecke und, falls oder soweit zur Vermeidung toten Kupfers erwünscht ist, beliebig zu überbrückende Trennstellen L. Man kann, wie in der Figur angedeutet, z. B. ein Dreieck von beliebiger örtlicher Lage herausbilden und gleichzeitig die Zahl der Statorwindungen und damit das Feld beliebig verändern. Daraus folgt eine beliebige Tourenregulierung in Verbindung mit

völlig unabhängiger Kompensation oder Überkompensation, je nachdem dies passend erscheint. Selbstverständlich ist auch, wie in Fig. 2 angedeutet, eine relativ drehbare Sternverbindung möglich.

Eine Einrichtung, bei welcher mit der relativen Felddrehung eine unabhängige Spannungsveränderung für den Rotor verbunden werden kann, zeigt Fig. 3. Die gleichzeitig bestehende Möglichkeit, die Feldstärke zu verändern, ist für viele Zwecke des Berg- und Hüttenwesens, namentlich zur Erzielung günstiger Anlaufsverhältnisse, wertvoll.

Natürlich ist es auch möglich, für die Abnahme der Rotorspannung eine eigene, nur induktiv beeinflußte Gleichstromwicklung mit drehbarer Phasenlage vorzusehen.

Alle Verdrehungen, Ab- und Umschaltungen für die verschiedenen Betriebsarten, Drehrichtungen, Betriebszustände usw. können durch Kontroller vollzogen werden, wo natürlich auch die verschiedenen Schaltbewegungen je nach den zu erwartenden Betriebsverhältnissen beliebig kuppelbar eingerichtet werden können. Unter Umständen kann man auf Umschaltungen ganz verzichten und die Drehungen der Anschlüsse durch fest mit dem Stator verbundene Regulierkollektoren oder durch einfache Kontaktsteuerung an den dazu ausgebildeten Stabköpfen in beliebig feiner Weise erzielen.

Bei Schleifringkollektormotoren zeigt Fig. 4 die Anwendung des vorliegenden Drehprinzips. Die Tourenänderung wird hier stets durch die veränderte Windungszahl in Verbindung mit

der Änderung der Periodizität der Kollektorseite bewirkt.

Wieviel Windungen in allen Fällen überhaupt ausgeführt werden und welchen Querschnitt sie in den verschiedenen Bereichen bekommen, richtet sich natürlich nach den hauptsächlich vorkommenden Betriebs- und Regulierverhältnissen, Maximalströmen usw. und beantwortet sich unschwer für jeden Fall der Fabrikation.

Die Anwendung einer Schleifringkollektormaschine als transformierender Periodenumformer für relativ-synchron arbeitende Regulierkaskaden zeigt Fig. 5,: wo A wieder der Rotor, der jetzt mit den Schleifringen G des Induktionsmotors F vom Kollektor C her und mit dem Netz von den eigenen Schleifringen D her in Verbindung steht, und B der Stator mit Gleichstromwicklung ist. Es ist hier allerdings leicht auch auf anderem Wege als bei Kollektormotoren ein kompensierender Strom, und zwar für die ganze Kaskade zu erzwingen, nämlich dadurch, daß man bei der den Induktionsmotor regulierenden Hilfsmaschine durch Veränderung der gesamten, an Spannung liegenden Zahl der Statorwindungen ohne Änderung des Verhältnisses der Windungszahlen, d. h. der Rotorspannung des Induktionsmotors auf das Feld einwirkt. Es ist im allgemeinen auch nicht zweckmäßig, von diesem wohlerprobten Prinzip abzuweichen; doch lassen sich Fälle denken, wo eine Unterstützung der Kompensation durch relative Felddrehung im Sinne vorliegender Erfindung ratsam erscheint.

Die beschriebene Anordnung kann auch dahin abgeändert werden, daß Schleifring- und Kollektorseite der Reguliermaschine miteinander vertauscht werden. Diese Anordnung, die sich unter Umständen bei schnellaufenden Induktionsmotoren eignet, ergibt eine schwerere Reguliermaschine, aber leichteren Betrieb im Bereich des Synchronismus.

Für Kommutierungszwecke kann bei allen Maschinen eine an der Statorgleichstromwicklung mit Spannung richtiger Phase und Größe gespeiste, z. B. in Fig. 1 mit H bezeichnete Kommutationshilfswicklung angeordnet werden. Die Speisespannung, die nachregulierbar sein kann, kann bei geteilter Wendewicklung auch zwei Phasen entnommen werden. Auch kann zur Speisung ein besonderer Windungszug vorhanden sein. Endlich kann die Hilfswicklung auch so erweitert werden, daß sie etwa verbleibende störende Lokalfelder unterdrückt.

Da, wo neben dem Kollektorstromkreis ein Hauptstromkreis vorhanden ist, so bei der Schleifringkollektormaschine nach Fig. 4 oder der synchronen Kaskadenschaltung nach Fig. 5, kann der Hauptarbeitskreis einphasig sein, während man den Kollektorstromkreis zweckmäßig, wie vorher angenommen, drei- oder mehrphasig ausführen wird.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Anordnung zur Touren- und davon unabhängigen Phasenregelung bei Wechselstromkollektor - Nebenschlußmotoren und Wechselstrom- Schleifring-Kollektormotoren mit Drehfeld sowie transformierenden Periodenumformern für selbständigen oder

   relativ-synchronen Kaskadenbetrieb mit kollektorlosen Induktionsmotoren, wobei nicht nur der Rotor, sondern auch der Stator mit einer Gleichstromwicklung versehen ist, die bei dem Stator aufgeschnitten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Zusammenwirken des Stromes im Rotor und Stator entstehende Drehfeld durch Schaltdrehungen am Stator in seiner Stärke oder Rotationsgeschwindigkeit verändert und gegenüber den feststehenden Bürsten oder den gleichfalls verdrehbaren Speisepunkten für die konstante oder veränderliche Rotorspannung an der Statorwicklung oder einem besonderen Wicklungszuge elektrisch relativ verdreht werden kann.
2. 2. Kompensationsverfahren für den relativ - synchronen Kaskadenbetrieb nach Patentanspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß statt oder neben der relativen Phasenachsendrehung des ■ zum Induktionsmotor relativ-synchron laufenden Periodenumformers noch die absolute Zahl der unter Strom stehenden Statorwindungen unter Beibehaltung aller Windungszahlverhältnisse für die Anschlüsse durch besondere Schaltdrehung geändert wird.
3. 3. Hilfswicklung zur Erzeugung von Wende- und gegebenenfalls von Korrektionsfeldern für die Maschinenanordnungen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Speisung der Hilfswicklung erforderliche Spannung an richtiger Größe und Phase entsprechenden Punkten des Statorumfangs direkt oder vermittels besonderer Wicklungszüge entnommen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.