DE257487C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

In der Patentschrift 224483, Kl. 21 d, und in der Elektrotechnischen Zeitschrift 1908, S. 857 ff., ist ein Verfahren beschrieben, welches gestattet, Wechselstromkollektormotoren bei allen Geschwindigkeiten und Belastungen mit vollkommen kompensierter Funkenspannung und bei Ankererregung auch mit vollkommen kompensierter Induktanz des Ankererregerkreises zu betreiben. Das Verfahren besteht darin, daß dem Ankerarbeitskreis eine Teilspannung der gesamten, dem Motor zugeführten Arbeitsspannung aufgedrückt und diese Teilspannung im Verhältnis zur Gesamtspannung je nach der Geschwindigkeit verschieden eingestellt wird.

Gemäß der Erfindung soll die richtige Verteilung der Arbeitsspannung auf Ständer und Anker dadurch herbeigeführt werden, daß die dem Anker aufzudrückende Spannung ganz oder teilweise einem besonderen Generator entnommen wird, welcher in den Mittelleiter zwischen Anker und Ständer geschaltet ist, und dessen Spannung von Hand oder selbsttätig je nach der Geschwindigkeit des Motors geändert wird. Dieser Generator hat infolge der angegebenen Schaltung nur den Mittelleiterstrom zu liefern, welcher um so kleiner ist, je weniger die effektiven Ampere windungen von Anker und Ständer voneinander verschieden sind, so daß der Generator im Verhältnis zum Hauptmotor nur eine geringe Leistung erhält. Durch diese Anordnung kann in einfacher Weise eine selbsttätige Abhängigkeit der Spannungsverteilung von der Geschwindigkeit erzielt werden, ohne daß Schaltapparate für große Leistungen erforderlich wären. ' An sich ist die Verwendung besonderer Generatoren für die Erzeugung dem Anker zuzuführender Spannungen bekannt.

In der Zeichnung veranschaulichen die Fig. 1 und 2 zunächst das bekannte Verfahren der Spannungsverteilung mittels Spannungsteilers. In diesen Figuren bedeutet wie in den folgenden α den Anker und s den Ständer des Motors, e die Erregerwicklung und m den Mittelleiter, welcher bei Fig. 1 und 2 an den parallel am Netz liegenden Spannungsteiler t angeschlossen ist. Bei Fig. 1 liegt die Erregerwicklung im Ankerkreis, bei Fig. 2 im Ständerkreis. Es kann jedoch auch Ankererregung und statt der Reihenerregüng Nebenschlußerregung oder eine andere Erregungsschaltung benutzt werden, und das gleiche gilt auch für die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele, bei welchen der in den Mittelleiter geschaltete Generator g die gesamte, dem Anker aufzudrückende Spannung liefert, und zwar ist analog zu Fig. 1 und 2 die Erregerwicklung β bei Fig. 3 in den Ankerkreis, bei Fig. 4 in den Ständerkreis geschaltet.

Als Generator kann jede bekannte Maschine benutzt werden, und zwar kann der Generator mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben werden, wozu man beispielsweise auf Fahrzeugen einen Hilfsmotor benutzen wird, als welcher auch der Pumpenmotor dienen kann. Es ist jedoch auch möglich, daß der Generator mit einer Geschwindigkeit betrieben wird, welche von derjenigen des Kollektormotors abhängt, indem er beispiels-

weise mit letzterem gekuppelt ist bzw. bei Fahrzeugen von einer Achse angetrieben wird. In diesem Falle muß als Generator ein Kollektorgenerator benutzt werden, dessen Erregerstrom dieselbe Periodenzahl wie der dein Kollektormotor zugeführte Strom besitzt, damit auch die vom Generator abgenommene Spannung trotz der veränderlichen Geschwindigkeit stets die Netzperiodenzahl besitzt. Die

ίο Größe dieser Spannung ist dagegen hierdurch in sehr einfacher Weise von der Geschwindigkeit des Kollektormotors abhängig gemacht. Sofern diese Abhängigkeit nicht die richtige ist, kann sie noch von Hand oder selbsttätig durch Regelungsapparate richtiggestellt werden, welche entweder im Erregerkreis oder im Hauptkreis des Kollektorgenerators liegen, also durch Drosselspulen, Widerstände, Reihenoder Nebenschlußtransformatoren oder Spannungsteiler mit festem oder veränderlichem Übersetzungsverhältnis, wobei diese Mittel einzeln oder mehrere vereinigt angewandt werden können. Wenn der Generator mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird, dann wird hierzu ein Synchrongenerator benutzt. Die Abhängigkeit der Generatorspannung von der Geschwindigkeit des Kollektormotors kann dann in ebenfalls einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß die Erregermaschine des Generators mit dem Kollektormotor gekuppelt oder ihre Geschwindigkeit in anderer Weise von jener des Kollektormotors abhängig gemacht ist. Für die Richtigstellung der Generatorspannung können auch hier dieselben Mittel wie im früheren Falle benutzt werden; diese Mittel können ferner auch für sich benutzt werden, um eine Abhängigkeit der Generatorspannung von der Motorgeschwindigkeit zu erzielen, falls die Erregermaschine mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird.

Als weitere Regelungsmethode tritt beim Synchrongenerator die Änderung der Erregung der Erregermaschine hinzu.

Außer der Größe der Generatorspannung kann auch ihre Phase von Hand oder selbsttätig geregelt werden, damit die Generatorspannung außer einer Komponente geeigneter Größe, welche in Phase mit der Speisespannung des Motors ist, auch noch eine Komponente geeigneter Größe enthält, welche senkrecht oder nahezu senkrecht zum Motorstrom steht. Hierdurch kann außer der Kompensation der Kurzschluß - E. M. K, welche in den kurzgeschlossenen Ankerspulen transformatorisch durch das pulsierende Hauptfeld induziert wird, auch ein für die Aufhebung der Wendespannung geeignetes Kommutierungsfeld hergestellt werden.

Zur Erläuterung diene das Diagramm der Fig. 9, in welcher AB die gesamte Speisespannung des Motors und AJ seinen Strom nach Größe und Phase darstellt. Der Gene-. rator hat dann die Spannung AE abzugeben, welche eine Komponente AD in Phase mit der Speisespannung und eine Komponente DE senkrecht zum Strom besitzt. AE ist gleichzeitig die Speisespannung des Ankers, BE diejenige des Ständers. Die Ohmschen . und induktiven Spannungsabfälle sind dabei vernachlässigt. Die Spannungskomponente AD ergibt ein Feld ^₁ zur Aufhebung der Kurzschlußspannung, die Komponente DE ein Feld 0₂ zur Aufhebung der Wendespannung. Das tatsächlich vorhandene Feld ist natürlich das resultierende Feld φ.

Durch geeignete Wahl der beiden Komponenten AD und DE kann für jede Geschwindigkeit und jede Belastung die richtige Kompensation beider in den kurzgeschlossenen Ankerwindungen auftretenden Funkenspannungen erreicht werden, und zwar hängt die richtige Größe der Komponente AD von der Geschwindigkeit nach dem Gesetze ab, welches in den eingangs genannten Literaturstellen angegeben ist, sie ist außerdem ^ proportional der gesamten Arbeitsspannung AB; die Größe der Komponente DE hängt von ' der Belastung ab. Bei Benutzung eines Synchrongenerators kann der richtige Wert der ersteren Komponente außer durch die bereits angeführten Mittel durch ,Gegenkompoundierung der Erregermaschine und durch zusätzliche, von der gesamten Arbeitsspannung des Motors gespeiste Erregerwicklungen, der richtige Wert der zweiten Komponente durch Kompoundierung des Synchrongenerators (z. B. nach Danielson) erreicht werden. Ferner kann beim Synchrongenerator die richtige Phase seiner Klemmenspannung auch durch Verdrehung seines Gehäuses erzielt werden, während beim Kollektorgenerator dasselbe durch Bürstenverschiebung erreicht werden kann.

Sehr zweckmäßig erweist sich, die vereinigte Anwendung des Generators für die Speisung des Ankers mit einem Spannungsteiler nach Fig. ι und 2. Man erhält dann die Anordnungen nach Fig. 5 und 6. Wie aus dem Diagramm (Fig. 9) zu ersehen ist, hat dann der Generator die Spannung A'E zu liefern, wenn die Gesamtspannung durch den Spannungsteiler t in die Teile A A' und A' B geteilt wird. Es kann hierdurch erzielt werden, daß sich die dem Anker aufgedrückte Spannung schon bei den einfacheren der oben angegebenen selbsttätigen Regelungsmethoden in der richtigen Weise ändert. Ferner kann hierdurch die Leistung des Generators g noch weiter herabgesetzt werden.

Die Erfindung kann, wie die Fig. 7 und 8 veranschaulichen, auch in solchen Fällen angewendet werden, in welchen es sich nur um

eine Spannungsverteilung zwischen dem Anker und einem Teil der Standerarbeits- bzw. Kompensationswicklung handelt. Durch entsprechende Wahl dieses Teiles kann wieder die Abhängigkeit der dem Anker aufzudrückenden Spannung von der Geschwindigkeit und Belastung beeinflußt, ferner auch die Größe des Mittelleiterstromes, also diejenige des Generators, verringert werden.

ίο Es ist noch zu bemerken, daß der Generator unter Umständen auch Strom aufnehmen, also als Motor arbeiten kann. Wenn im vorhergehenden von einem Generator die Rede war, so soll in dieser Ausdrucksweise auch der zuletzt erwähnte Fall inbegriffen sein.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Wechselst romkollektormotor mit Arbeitsspannung am Anker und Ständer, dadurch gekennzeichnet, daß zur richtigen Verteilung der Spannung auf den Anker und Ständer oder einen Teil des letzteren nach Größe oder nach Größe und Phase ein in den Mittelleiter geschalteter besonderer Generator für . sich oder in Verbinbindung mit anderen Vorrichtungen (fest eingestellte oder regelbare Widerstände, Drosselspulen, Zusatztransformatoren oder. Spannungsteiler) dient.
2. 2. Wechselstromkollektormotor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator selbsttätig oder von Hand in solcher Weise geregelt wird, daß die durch ihn und die etwa vorhandenen weiteren Vorrichtungen dem Anker des Kollektormotors zugeführte Spannung eine von der Geschwindigkeit des Hauptmotors und seiner gesamten Arbeitsspannung abhängige, mit letzterer in Phase befindliche Komponente und eine von der Belastung des Hauptmotors abhängige, zu dessen Strom ungefähr senkrecht stehende Komponente enthält.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.