DE262222C

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Publication number: DE262222C
Application number: DENDAT262222D
Authority: DE
Priority date: 1911-03-31
Also published as: GB191207697A

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 262222 KLASSE 21 d. GRUPPE

Drehtransformator für Einphasenstrom. Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. April ISIl ab.

Während drehbare Transformatoren für mehrphasigen Wechselstrom ohne störende Begleiterscheinungen arbeiten, findet man bei einphasigen Drehtransformatoren, daß der Rotor, der gegenüber dem Stator beweglich gelagert sein muß, heftigen Erschütterungen unterliegt, deren Stärke im allgemeinen von der Größe und Art der Belastung des Transformators abhängt. Diese Erschütterungen kommen im

ίο wesentlichen dadurch zustande, daß das magnetische Feld zeitlich pulsiert und mit den Belastungsströmen im Rotor und Stator mechanische Drehmomente hervorbringt, die starken Schwankungen unterworfen sind.

In Fig. ι bedeutet Φ den magnetischen Kraftfluß, der von der Primärspule f des Drehtransformators erzeugt wird, s bedeutet die Sekundärspule, die um einen Winkel α verschoben ist. Im allgemeinen sind die Ströme, die die Sekundärspule durchfließen, nicht in Phase mit dem Magnetfelde des Transformators. Infolgedessen schwingt das mechanische Drehmoment nicht nur im Takte der Kraftflußpulsation an Größe auf und ab, sondem es treten zeitweise positive und negative Werte des Momentes auf, weil die Ströme und das Feld ihren Nullwert zu verschiedenen Zeiten durchschreiten. Fig. 2 zeigt den Verlauf des Drehmomentes eines solchen Tranformators mit dem positiven Maximalwert ä_x und dem negativen Maximalwert d₂.

Dieser zeitliche Verlauf des Drehmomentes bewirkt einerseits ein Zittern der elastischen Teile des Transformators, andererseits ruft er in den Getriebeteilen, die den Rotor verstellen sollen und deren Gleitflächen naturgemäß stets etwas Spiel haben, andauernden Druckwechsel hervor, der das Getriebe erschüttert und eine rasche Abnutzung der Gleitflächen zur Folge hat.

Durch die Erfindung soll der ungünstige Verlauf des Drehmomentes vermieden werden. Insbesondere sollen die negativen Momente, die die hauptsächlichen Störungen bewirken, fortgeschafft werden. Es wird zu dem Zwecke durch besondere Zusatzspulen auf dem Rotor oder Stator des Transformators oder auch auf beiden dem Magnetfelde der Charakter des einphasigen Feldes genommen und ihm mehr oder weniger der Charakter eines Drehfeldes verschafft. Das stark pulsierende Drehmoment der einphasigen Anordnung nach Fig. 2 geht dadurch in ein nur schwach pulsierendes Drehmoment nach Fig. 3 über, das mehr dem Charakter eines mehrphasigen Drehfeldes entspricht. Fig. 4 zeigt eine derartige Anordnung, bei der α eine Zusatzspule auf dem Rotor, b eine solche auf dem Stator darstellt, deren Achsen gegen die Achsen der Hauptspulen p und s' versetzt sind. Die Hilfsspulen α und b werden von Strömen durchflossen, die gegenüber den Strömen in den Spulen p und s phasenverschoben sind, so daß ein mehr oder weniger gleichmäßiges Drehfeld entsteht. Um dieses zu erreichen, kann man z. B. die Hilfsspulen auf Stromkreise schließen, die passend bemessene Selbstinduktionen, Widerstände oder Kapazitäten enthalten. Man . kann dann jede beliebige Phasenverschiebung und Stärke der Hilfsströme herstellen und kann dadurch dem Felde jede beliebige Gestaltung zwischen dem reinen pulsierenden

Wechselfelde und dem mit konstanter Geschwindigkeit rotierenden Drehfelde erteilen. Dadurch kann man dem mechanischen Drehmomente jeden beliebigen zeitlichen Verlauf vorschreiben. Die zusätzlichen Drehmomente, die durch die Hilfsspulen α und b hervorgerufen werden, verlaufen ebenfalls pulsierend, nur sind sie gegen das von vornherein vorhandene Moment der Fig. 2 phasenverschoben, so daß durch Addition beider nur ein mehr oder minder stark schwankendes Moment, z. B. zwischen den Grenzen d_t und d₂ der Fig. 3, zustande kommt. Es ist nicht erforderlich, diese Schwankungen überhaupt zu

.15 vermeiden, meistens genügt es schon, wenn man stets gleichgerichtete Drehmomente bekommt, da dann der Druckwechsel in den Gleitflächen fortfällt und deren Verschleiß verhindert wird.

Häufig wird der Drehtransformator zum Steuern von einphasigen Kollektormotoren benutzt. Es ist dann sehr zweckmäßig, um unnötige Energieverluste zu vermeiden, die Hilfsspulen des Transformators von phasenverschobenen Strömen zu speisen, die den verschiedenen Stromkreisen des Motors entnommen werden können. Man kann z. B. die Hilfswicklung des primären Teiles vom Erregerstromkreise des Motors speisen, der bekanntlich eine zur Hauptspannung um etwa 90° verschobene Phase besitzt. Die Hilfswicklung des sekundären Teiles speist man sehr zweckmäßig von der Kompensationswicklung des Einphasenmotors aus oder deren Querverbindung mit dem Haupttransformator, die im allgemeinen einen um 90 ° zum Hauptstrom verschobenen Hilfsstrom zur Funkenunterdrückung führt. Natürlich kann man die Wicklungen nach Bedarf in Serie oder Nebenschluß zu den Motorwicklungen schalten. Die Speisung der Hilfswicklungen von den Motorstromkreisen aus hat den besonderen Vorteil, daß sie in Abhängigkeit von der Regulierung des Motors selbsttätig verändert wird.

In Fig. 5 ist als Beispiel die Anordnung gezeichnet, daß die Hilfswicklung des Rotors α auf Widerstände r und die Hilfswicklung des Stators b auf Selbstinduktionen I geschlossen ist, um eine Phasenverschiebung der Hilfsströme gegenüber den Hauptströmen, die in der Wicklung ft und s fließen, zu erzielen. Fig. 6 zeigt die Schaltung eines einphasigen Kollektormotors, die mit dem neuen Drehtransformator ausgerüstet ist. Die Primärwicklung ft des Drehtransformators wird von dem festen Transformator t in Parallele gespeist, während die Sekundärwicklung s in Serie zwischen dem festen Transformator i und dem Motor liegt. Die Hilfswicklung a auf dem Primärteil des Drehtransformators ist im Nebenschluß zur Erregerwicklung e des Motors geschaltet, während die Hilfswicklung b auf dem Sekundärteil des Drehtransformators in die Querverbindung des Transformators t und der Arbeitskreise des Motors geschaltet ist, so daß sie vom Magnetisierungsstrome der Kompensationswicklung k durchflossen wird.

Da man durch die beschriebenen Einrichtungen das Drehmoment des Drehtransformators von einem pulsierenden in ein gleichgerichtetes überführen kann, so ist es auch möglich, durch Anwendung zweier derartiger Transformatoren das Getriebe vollständig zu entlasten. Es werden dazu die beiden Rotoren derartig mechanisch gekuppelt, daß sich ihre mittleren Drehmomente entgegenwirken, ähnlich, wie es für Drehtransformatoren für Mehrphasenstrom bekannt ist.

Claims

Patent-Ansprüche:

ι . Drehtransformator für Einphasenstrom, dadurch gekennzeichnet, daß im Rotor oder Stator oder in beiden außer den normalen, vom Arbeitsstrom durchflossenen • Spulen Hilfsspulen angebracht sind, die zum Magnetfelde phasenverschobene Ströme führen, um die Schwankungen der mechanischen Drehmomente zu vermindern und den Momenten stets gleichbleibende Riehtungen zu geben.
2. Drehtransformator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Anschluß der Hilfsspulen an Widerstände, Selbstinduktionen oder Kapazitäten.
3. Drehtransformator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Anschluß der Hilfsspulen an Stromkreise des vom Transformator gesteuerten Motors, die phasenverschobene Ströme führen.
4. Drehtransformator nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch Anschluß der auf dem primären Teil befindlichen Hilfsspule an die Erregerstromkreise des Motors.
5. Drehtransformator nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet durch Anschluß der auf dem sekundären Teil befindlichen Hilfsspule an die Kompensationswicklung des Motors.
6. Drehtransformator nach Ansprach 1, gekennzeichnet durch zwei Statoren und zwei. miteinander mechanisch gekuppelte Rotoren, deren mittlere Drehmomente einander entgegenwirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.