DE268316C

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Publication number: DE268316C
Application number: DENDAT268316D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 268316 KLASSE 21 d. GRUPPE

mit Seriencharakteristik.

Zusatz zum Patent 267776.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Oktober 1911 ab. Längste Dauer: 22. Februar 1926.

In dem Patent 267776 ist ein Verfahren zur Nutzbremsung von Ein- oder Mehrphasen-Kollektormotoren mit Seriencharakteristik beschrieben, bei dem der Erreger- und der Arbeitskreis der Maschine durch zwei zeitlich gegeneinander verschobene, gesättigte Magnetflüsse miteinander verkettet sind. Es ist dort auch angegeben, die gesättigten Magnetflüsse, anstatt in besonderen Transformatoren außerhalb der Maschine, in der Maschine selbst zu erzeugen.

Führt man nun aber eine Maschine in dieser Weise aus, so wird dadurch im allgemeinen der normale Betrieb der Maschine als Motor in äußerst ungünstiger Weise beeinflußt, indem die hohe Sättigung große Verluste, große Streuung und große Magnetisierungsströme im Gefolge hat. Es ist nun Gegenstand vorliegender Erfindung ein Verfahren zur Nutzbremsung von Ein- und Mehrphasen-Kollektormotoren mit Seriencharakteristik, wobei der Zustand hoher Sättigung der beiden Kreise zwar in der Maschine selbst, aber nur während des Generatorbetriebes erzeugt wird, während beim Lauf als Motor wieder normale Sättigungsverhältnisse geschaffen werden sollen. Es soll aber auch von ~ einer rein mechanischen Veränderung der Maschine, wie z. B. Änderung des Eisenquerschnittes, abgesehen werden, da derartige Veränderungen praktisch schwer durchführbar sind. Auch die Verteilung des Kraftflusses am Ankerumfang soll beim Betrieb als Generator gegenüber der Verteilung beim Motorbetrieb nicht wesentlich verändert werden, denn eine Erhöhung der Zahnsättigung am Ankerumfang bringt eine erhebliche Erhöhung der Eisenverluste mit sich, wodurch der Wirkungsgrad verschlechtert und die Erwärmung erhöht wird

Gemäß vorliegender Erfindung soll nun die hohe Sättigung für den Generatorbetrieb im Jocheisen des Ständers oder des Läufers oder beider Maschinenteile durch je eine besondere, abschaltbare Hilfswicklung erzeugt werden, welche derart angeordnet ist, daß das durch sie erzeugte Magnetfeld den Luftspalt nicht durchsetzt und demnach keine induzierende Wirkung auf eine der normalen Wicklungen der Maschine ausübt. So kann diese Hilfswicklung ζ. B. das Jocheisen des Ständers nach Art einer aufgeschnittenen Ringwicklung umgeben und einen ringförmig verlaufenden (pollosen) Kraftfluß im Joch erzeugen. Dieser Kraftfluß ist geeignet, das ganze Joch in einen Zustand hoher Sättigung zu versetzen, so daß auch der magnetische Widerstand des Nutzfeldes erheblich gesteigert wird.

Es gibt nun verschiedene Arten der Erregung der Hilfswicklung; sie kann beispielsweise durch Gleichstrom oder durch Ein- oder

Mehrphasenstrom erregt werden. In allen Fällen muß nur die Erregerspannung bzw. der Erregerstrom des Hilfserregerfeldes so hoch gewählt sein, daß der beabsichtigte Zweck auch tatsächlich erreicht wird. Wird Wechselstrom zur Erregung verwendet, dann kann die Periodenzahl und Phase des Hilfserregerfeldes gleich der Periodenzahl und Phase des Hauptfeldes gemacht werden, es kann aber

ίο in diesem Falle die Phase des Hilfserregerfeldes gegen die des Hauptfeldes auch in einfacher Weise zeitlich verschoben werden. Wenn man nämlich die Hilfswicklung an die Klemmenspannung der Maschine legt, dann eilt das Hilfserregerfeld dieser Spannung um 90 ° nach, während das wirksame Hauptfeld mit der Klemmenspannung annähernd in Phase ist. Hier läßt sich also ebenfalls für jeden Zeitmoment in der Maschine ein Sätti-

ao gungszustand erhalten, indem die Sättigung der Hauptpole mit der Sättigung des Jocheisens zeitlich andauernd wechselt.

Die Ausbildung der Hilfswicklung kann in verschiedener Weise erfolgen, sie kann in besonderen Nuten oder in den schon vorhandenen Nuten untergebracht sein. Sie kann auf dem Joch gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sein. Wird sie von Mehrphasenstrom gespeist, dann kann Phasenkombination über den ganzen Umfang oder nur teilweise erfolgen, und es können die entstehenden verschiedenphasigen Magnetflüsse über magnetische Nebenschlüsse geleitet werden. Wird das Hilfserregerfeld im Läufer erzeugt, dann erhält der Läufer die Hilfswicklung, und es müßte der Erregerstrom dieser Wicklung in bekannter Weise über Schleifringe zugeführt werden.

Der Erfindungsgedanke beschränkt sich aber keineswegs auf die Erzeugung eines ringförmig verlaufenden (pollosen) Hilfskraftflusses im Jocheisen, denn es kann auch Sättigung im Joch dadurch erzielt werden, daß man z. B. etwa in der Höhe des mittleren Jochdurchmessers Löcher in das Joch stanzt und in diese Löcher eine Trommelwicklung mit einer derartigen Polzahl wickelt, daß die entstehenden magnetischen Kreise ganz im Jocheisen verlaufen. Es ist nicht einmal erforderlich, daß diese Trommelwicklung nach einem gewissen Bildungsgesetz hergestellt wird, sondern die Wicklungsteile sind lediglich nach dem Gesichtspunkt anzuordnen, daß ein Hindurchtreten des entstehenden Kraftfiusses durch den Luftspalt der Maschine möglichst vermieden und im Joch hohe Sättigung erzielt wird.

Beim Betrieb als Generator wird die Hilfswicklung entweder von Hand oder selbsttätig eingeschaltet, um beim Betrieb als Motor in entsprechender Weise wieder abgeschaltet zu werden. Es ist aber auch möglich, die Hilfswicklung so auszubilden, daß sie, in irgendeiner passenden Weise umgeschaltet, befähigt wird, die Arbeits- und Feldwicklung der Maschine beim Betrieb als Motor zu unterstützen. Man kann auch umgekehrt sagen, daß in der Maschine zum Betrieb als Generator einzelne Wicklungsteile abgeschaltet werden, welche derart umgeschaltet und erregt werden, daß Kraftflüsse entstehen, welche das Joch hoch · sättigen, ihren Weg aber nicht über den Luftspalt der Maschine nehmen.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfind'ungsgedankens ist in der Figur dargestellt. A ist der Läufer eines Einphasen-Reihenschlußmotors; B B sind die auf dem Kollektor schleifenden Bürsten. Der Kollektor ist hier durch den Umfangskreis des Läufers dargestellt. Die Feld- und Kompensationswicklungen F und C sind mit der Läuferwicklung in Reihe geschaltet, und die Reihe liegt an der Klemmenspannung Ej;. Das Jocheisen ist mit besonderen Nuten versehen zur Aufnahme der als offene Ringwicklung ausgebildeten Hilfswicklung H, welche durch den Schalter S ebenfalls an die Klemmenspannung Ej₁ gelegt werden kann. Dies soll nur während des Betriebes der Maschine als Generator geschehen, und die Wicklung H soll so bemessen sein, daß das Joch durch den ringförmig in ihm verlaufenden Kraftnuß hochgesättigt wird. Da dieser Kraftfluß der Spannung E_k um 90⁰ nacheilt, der durch die Feldwicklung F erzeugte, gegebenenfalls gesättigte Kraftfluß dagegen annähernd in Phase mit E/₍ ist, so erhält man auf diese Weise zwei zeitlich verschobene, gesättigte Kraftflüsse in der Maschine selbst, deren Vorhandensein für den Generatorbetrieb erforderlich ist.

Der Motor dieses Ausführungsbeispiels hat ausgeprägte Pole, es ändert sich aber an dem beschriebenen Prinzip nichts, wenn der Motor mit verteilter Wicklung ausgeführt und mit allen Einrichtungen versehen wird, welche einen stabilen und funkenfreien Betrieb der Maschine gewährleisten. Für das selbsttätige Ein- und Ausschalten des Schalters S sind derart mannigfaltige Einrichtungen bekannt, daß von einer Beschreibung dieser Einzelheit no Abstand genommen werden kann. Es sei nur erwähnt, daß sich der Generatorbetrieb vom Motorbetrieb durch Änderung der Phase des Stromvektors unterscheidet, und daß daher beispielsweise diese Phasenänderung das Ein- ¹¹S und Ausschalten des Schalters S bewirken oder einleiten kann.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Nutzbremsung von Ein- oder Mehrphasen- Wechselstrom-Kollek-

tormotoren mit Seriencharakteristik nach Patent 267776, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der gesättigten Magnetflüsse durch im wesentlichen im Jocheisen des Ständers, des Läufers oder beider verlaufende, den Luftspalt nicht überschreitende Felder erzielt wird, welche durch besondere, vom Strom beliebiger Art, Frequenz und Phase gespeiste Hilfswicklungen erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklungen an die Klemmenspannung der Maschine angeschlossen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswicklungen aus ab- und umschaltbaren Teilen der Arbeits- oder Feldwicklung der Maschine bestehen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlich verschobenen, gesättigten und in der Maschine selbst erzeugten Magnetflüsse so lange aufrechterhalten werden, als der Betrieb als Generator dauert.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schaltvorgänge selbsttätig in Abhängigkeit von den Verhältnissen des Betriebes eingeleitet oder bewirkt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.