DE267728C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

te 267728--KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. März 1912 ab.

Es ist bekannt, daß man bei Wechselstrom-Kommutatormotoren, deren Geschwindigkeit durch Spannungsänderung geregelt wird, die sprungweise Erhöhung des Drehmomentes beim Zuschalten einer neuen Spannungsstufe dadurch vermeiden kann, daß man gleichzeitig mit der Erhöhung der Spannung die Bürsten aus der Arbeitsstellung in eine solche Stellung verschiebt, die bei gleicher Klemmenspannung

ίο einem kleineren Drehmoment entspricht. , Die Wirkung der Spannungserhöhung wird also zunächst durch die Bürstenverschiebung neutralisiert, und erst durch Zurückverstellen der ■ Bürsten in die Arbeitstellung wird die Geschwindigkeit allmählich gesteigert.

Bei dieser Art der Regelung können aber besonders bei Motoren, denen sowohl im Stator als auch im Rotor eine Arbeitspannung zugeführt wird, selbsterregte Gleichströme oder langsam pulsierende Wechselströme entstehen, die sich über den zugeführten Wechselstrom lagern, und denen gegenüber die Maschine sich wie ein kurzgeschlossener Hauptschluß-Generator verhält, so daß sie zu großer Stärke anwachsen und den Betrieb stören können.

Gemäß vorliegender Erfindung werden nun bei der erwähnten Regelung Mittel vorgesehen, die das Auftreten der selbsterregten Ströme verhindern.

Es soll zunächst die Entstehung der selbsterregten Ströme an Hand eines Beispiel? näher erläutert werden. In Fig. 1 ist S der Stator, R der Rotor eines sogenannten doppeltgespeisten Hauptschlußmotors mit einfacher Statorwicklung, d. h. Erreger- und !Compensationswicklung sind zu einer Wicklung vereinigt, deren Achse einen bestimmten Winkel mit der Rotorachse bildet. Stator und Rotor werden von zwei Sekundärwicklungen T₁ und T₂ desselben Leistungstransformators gespeist, und die Spannungserhöung geschieht beispielsweise durch Zuschalten einzelner Spulen der Sekundärwicklung T₂ für die Rotorspannung. Die "in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile deuten die Stromrichtung des Stromes im Stator und Rotor und in den Transformatorwicklungen an, der Statorstrom und der Rotorstrom magnetisieren ζ. Τ. einander entgegen, weil der Statorstrom das Rotorfeld aufheben soll, und die Drehrichtung des Motors ergibt sich, wie der Pfeil andeutet in Fig. i, entgegen dem Drehsinn des Uhrzeigers.

Denken wir uns nun bei dieser Drehrichtung z. B. durch remanenten Magnetisimus im Rotor einen Strom im Sinne des gestrichelten Pfeiles in Fig. 2 entstehend, so wird er die Transformatorwicklung T₂ im angedeuteten Sinne durchfließen; dem Ansteigen des Stromes in dieser Wicklung widersetzt, sich ein in der Wicklung T₁ in entgegengesetzter Richtung ent-

stehender Strom, den sie in der ebenfalls durch den gestrichelten Pfeil in Fig. 2 angedeuteten Richtung durch die Statorwicklung sendet.

Durch Vergleich der Fig. 1 und 2 ergibt sich daher, daß für die selbsterregten Ströme, (Fig. 2) im Stator und Rotor die Richtung relativ zueinander umgekehrt ist wie für die zugeführten Ströme (Fig. 1); während also die letzteren ein motorisches Drehmoment ergeben, bedingen die ersteren ein generatorisches Moment, d. h. der selbsterregte Strom verstärkt sich. Die Maschine bildet also in bezug auf den selbsterregten Strom einen Hauptschluß-Generator, dessen Statorwicklung durch die als Stromtransformator wirkenden Transformatorspulen Τ_Λ, T₂ in Reihe mit dem Rotor geschaltet ist. Der Anstoß zu dem . selbsterregten Strom kann, wie oben angenommen, durch remanenten Magnetismus gegeben sein, er kann aber auch durch irgendeinen Momentan wert des zugefülirten Wechselstromes bedingt sein.

Obwohl die Möglichkeit der Entstehung des selbsterregten Stromes somit stets besteht, so braucht er nicht notwendig bei allen Betriebszuständen zu entstehen. Die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung ist um so größer, je mehr Statorwindungen senkrecht zum Rotor magnetisieren, d. h. je mehr die Bürsten in Fig. ι und 2 aus der Statorachse in die dazu senkrechte (Null) Achse verschoben werden; dies tritt ein, wenn bei der eingangs beschriebenen Regelung bei einer Spannungserhöhung die Bürsten im Sinne der Drehmomentserniedrigung verschoben werden. Bei dieser Regelung ^:

braucht daher bei der Arbeitsteilung der Bürsten, d. h. bei geringer Verschiebung der Bürsten aus der Statorachse keine Selbsterregung einzutreten, während sie während der Regelung, d. h. beim Verschieben der Bürsten, entstehen kann.

Gemäß vorliegender Erfindung werden nun Mittel vorgesehen, um das Entstehen des selbsterregten Stromes zu verhindern. Zu diesem Zwecke können beispielsweise vor den Rotor oder vor den Stator oder vor beide Wicklungen im wesentlichen induktionsfreie Widerstände geschaltet werden.

Diese Widerstände drosseln jedoch nicht nur den selbsterregten Strom, sondern z. T. auch; den Netzstrom; man wird daher den Widerstand gegebenenfalls ausschaltbar machen. Ein Bei-' spiel zeigt Fig. 3. Hier ist für einen Motor der gleichen Art wie in Fig. 1 ein induktionsfreier Widerstand W vor den Rotor geschaltet; parallel zu dem Widerstand liegt ein Ausschalter A, durch den der Widerstand eingeschaltet oder kurzgeschlossen werden kann. Da, wie erwähnt, die Selbsterregung bei stark verschobenen Bürsten leichter eintritt als in der Arbeitsstel-

60. Jung, so kann man den Ausschalter derart mit i der Bürstenverschiebungs vorrichtung kuppeln, daß bei Verschiebung der Bürsten nach der Nulläge hin der Widerstand eingeschaltet wird, während er in der Arbeitsstellung der Bürsten kurzgeschlossen ist. Der Widerstand kann auch/unterteilt sein und zwangläufig mit der Bürstenverschiebung stufenweise eingeschaltet werden, derart, daß bei Vergrößerung der Bürstenverschiebung auch der Vorschaltwiderstand vergrößert wird, und daß bei kleiner Bürstenverschiebung (in der Arbeitsstellung) der Widerstand ausgeschaltet ist. Analog der Fig. 3 kann auch der Widerstand vor den Stator geschaltet werden, oder je ein Widerstand vor Stator und Rotor. Eine andere Einrichtung zur Verhinderung des'' selbsterregten Stromes bei der Bürstenverschiebung ist in Fig. 4 dar-. gestellt; sie besteht darin, daß parallel zur Statorwicklung eine Drosselspule geschaltet wird, deren Ohmscher Widerstand kleiner ist als der der Statorwicklung. Dadurch fließt der · größte Teil des selbsterregten Stromes des Rotors in die parallel geschaltete Drosselspule und nur ein kleiner Teil in den Stator, so daß der Stator den selbsterregten Strom des Rotors nicht verstärken kann. Die Drosselspule muß eine hohe. Selbstinduktion besitzen, um die Stromentnahme aus dem Netz zu beschränken; da sie aber in diesem Fall sehr schwer wird, wird man sie zweckmäßig auch ausschaltbar machen und den Ausschalter A in Fig. 4 ebenso wie für den induktionsfreien Widerstand in Fig. 3 mit der Bürstenverschiebung zwangläufig kuppeln.

Eine besondere Schaltung ergibt sich für den induktionsfreien Widerstand in dem besonderen Fall, daß Stator und Rotor annähernd gleiche Windungszahlen besitzen. Schaltet man dann den Widerstand nach Fig. 5 in die gemeinschaftliche Verbindungsleitung zwischen Stator und Rotor einerseits und Transformator andererseits, so wird der Widerstand, wie sich aus ' dem Stromverlauf der Fig. 1 ergibt, von der Differenz der Netzströme des Stators und des Rotors durchflossen, während er, wie sich aus dem Stromverlauf der Fig. 2 ergibt, von der Summe der selberregten Ströme des Stators und des Rotors durchflossen wird. Die vom Netz zugeführten Ströme werden daher in dieser Schaltung fast gar nicht von dem Widerstand gedrosselt, während die selbsterregten Ströme sehr stark gedrosselt werden, bzw. gar nicht entstehen können. Es ist daher in dieser Schaltung u. U. gar nicht_ nötig, den Widerstand bei der Regelung auszuschalten, sondern er kann dauernd eingeschaltet bleiben.

Die beschriebenen Einrichtungen gelten auch bei andern Ausführungen als in den angeführten Beispielen; sie beziehen sich naturgemäß auch auf Maschinen mit mehrteiliger Statorwicklung,

bei denen also Erreger- und Kompensationswicklung getrennt ausgeführt sind, die Vorgänge sind dabei ganz analog; auch ist es dabei gleichgültig, ob die Erregerwicklung in Reihe mit der Kompensationswicklung oder mit dem Läufer geschaltet ist, ferner ob die Spannungsänderung am Stator oder am Rotor geschieht.

Claims (7)

1. Patent-Ansprüche:

   ίο ι. Wechselstrom-Kommutatormotor, dessen Geschwindigkeit durch Spannungsänderung und gleichzeitige Bürstenverschiebung geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einschalten von Widerständen in die Motorstromkreise Vorkehrungen getroffen sind, um das Entstehen von selbsterregten Strömen von anderer als der Netzperiodenzahl bei der Bürstenverschiebung zu verhindern.
2. 2. Wechselstrom-Kommutatormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rotorstromkreis oder in den Statorstromkreis oder in beide zugleich im wesentlichen induktionsfreie Widerstände geschaltet werden.
3. 3. Wechselstrom-Kommutatormotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände bei Verschiebung der Bürsten nach der Stellung für kleines Drehmoment eingeschaltet und bei Verschiebung der Bürsten nach der normalen Arbeitsstellung wieder ausgeschaltet werden.
4. 4. Wechselstrom-Kommutatormotor nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände in mehreren Stufen ein- und ausgeschaltet werden.
5. 5. Wechselstrom-Kommutatormotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter zum Ein- und Ausschalten der Widerstände zwangsläufig mit der Bürstenverschiebung betätigt werden. .
6. 6. Wechselstrom-Kommutatormotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Statorwicklung eine Drosselspule geschaltet wird, deren Ohmscher Widerstand kleiner ist als der der Statorwicklung.
7. 7. Wechselstrom-Kommutatormotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschaltwiderstand in. die gemeinschaftliche Verbindungsleitung zwischen Stator und Rotor einerseits und Transformator andererseits geschaltet ist, so daß er von der Differenz der dem Stator und Rotor vom Netz zugeführten Ströme, dagegen von der Summe der selbsterregten Ströme dieser beiden Wicklungen durchflossen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.