DE270050C

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Publication number: DE270050C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 270050 KLASSE 21 d. GRUPPE- M 270050 CLASS 21 d. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. September 1912 ab.Patented in the German Empire on September 27, 1912.

Wird ein Dreiphasen-Reihenschluß-Kommutatormotor nach Schaltung Fig. ι bei direkter Reihenschaltung von Stator und Rotor und sechsphasiger Rotorspeisung an die Sekundärwicklung eines Leistungstransformators angeschlossen, so kann mitunter beim Betrieb als Motor sich ein selbsterregter Gleichstrom über den Wechselstrom lagern. Dieser Gleichstrom hat den in Fig. ι durch Pfeile angegebenenIf a three-phase series commutator motor according to the circuit Fig. Ι with direct Series connection of stator and rotor and six-phase rotor supply to the secondary winding connected to a power transformer, it can sometimes be used as a Motor, a self-excited direct current is superimposed on the alternating current. This direct current has the indicated in Fig. ι by arrows

ίο Verlauf, er fließt also in allen drei Phasen des Stators in der gleichen Richtung. In dieser Figur bedeutet P die Primärwicklung, S die Sekundärwicklung des Leistungstransformators, St den Ständer, L den Läufer, B₁, B₂... B₆ die Kollektorbürsten des Reihenschlußkollektormotors, I_a I₁₁, II_ΛII_e, III _a III_c die Anfänge und Enden der drei Phasenwicklungen des Ständers. Wird der Stator in normaler Spulenwicklung ohne Überlappung ausgeführt, so daß eine Spulenseite ¹Z₃ der Polteilung bedeckt, so fließen in benachbarten Spulenseiten stets Ströme entgegengesetzter Richtung, die ein konstantes magnetisches Feld von der dreifachen Polzahl des Drehfeldesίο course, so it flows in the same direction in all three phases of the stator. In this figure, P denotes the primary winding, S the secondary winding of the power transformer, St the stator, L the rotor, B ₁ , B ₂ ... B ₆ the collector brushes of the series collector motor, I _a I ₁₁ , II _Λ II _e , III _a III _c the beginnings and ends of the three phase windings of the stator. If the stator is designed in normal coil winding without overlapping, so that one coil side ¹ Z ₃ covers the pole pitch, currents always flow in opposite directions in adjacent coil sides, creating a constant magnetic field three times the number of poles of the rotating field

erzeugen.produce.

In Fig. 2 ist die Stromverteilung für eine solche Wicklung durch Punkte und Kreuze markiert. Die Buchstaben NNN bezeichnen die drei durch den Gleichstrom erzeugten Nordpole, die Buchstaben SSS die entsprechenden Südpole. Das gleiche Feld wird nun auch von dem Gleichstrom in der Rotorwicklung erzeugt, wobei eine Trommelwicklung mit Durchmesserschritt angenommen ist. Eine Verschiebung der Bürsten um einen bestimmten Winkel bedeutet für das Gleichstromfeld von der dreifachen Polzahl des Drehfeldes eine Verschiebung um den dreifachen Winkel, d. h. im Verschiebungsbereich der Bürsten für motorischen Betrieb kann die Maschine hin-. sichtlich des Gleichstromes bei gewissen Bürstenstellungen generatorisch arbeiten, sie kann sich also diesen Gleichstrom selbst erzeugen und zeigt Selbsterregung im motorischen Gebiet. Dies rührt daher, daß alle drei Phasen T5 des Stators von Gleichstrom in der gleichen Richtung durchflossen werden, eine Stromverteilung, die für den Dreiphasenstrom unmöglich ist.In Fig. 2, the current distribution for such a winding is marked by dots and crosses. The letters NNN designate the three north poles generated by the direct current, the letters SSS the corresponding south poles. The same field is now also generated by the direct current in the rotor winding, assuming a drum winding with a diameter increment. A displacement of the brushes by a certain angle means a displacement of three times the angle for the direct current field of three times the number of poles of the rotating field, ie the machine can move in the displacement range of the brushes for motorized operation. visibly working as a generator with certain brush positions, it can generate this direct current itself and shows self-excitation in the motor area. This is due to the fact that all three phases T5 of the stator are traversed by direct current in the same direction, a current distribution which is impossible for the three-phase current.

Um diesen Ubelstand zu vermeiden, werden gemäß vorliegender Erfindung die Phasen des Stators und Rotors in einer solchen Weise geschaltet, daß für einen Gleichstrom, der die drei Phasen des Stators und des Rotors der Reihe nach durchfließt, nur eine Stromverteilung möglich ist, die irgendeinem Momentanwert des Dreiphasenstromes entspricht, wobei jede Statorphase die Rückleitung für die beiden anderen Phasen ist. Denn da die vom Momentanwert des Dreiphasenstromes erzeugten Felder im ganzen in Frage kommenden Verschiebungsbereich der Bürsten motorisch wirken, muß auch das Feld des Gleichstromes motorisch wirken, eine Selbsterregung ist also ausgeschlossen.In order to avoid this Ubelstand, the phases of the present invention Stator and rotor connected in such a way that for a direct current that the flows through three phases of the stator and the rotor in sequence, only one current distribution is possible, which corresponds to any instantaneous value of the three-phase current, where each stator phase is the return for the other two phases. Because there the of the instantaneous value of the three-phase current generated fields in the whole range of displacement of the brushes in question act, the field of the direct current must also act as a motor, a self-excitation is therefore excluded.

Ein Ausführungsbeispiel für den Fall, daßAn embodiment in the event that

der Rotor nur mit beweglichen Bürsten ausgestattet ist, zeigt Fig. 3. Die drei Phasen der Sekundärwicklung des Leistungstransformators sind je in zwei voneinander getrennte, aber auf demselben Kern liegende Hälften S₁ und S₂ unterteilt, die untereinander in Stern oder in Dreieck geschaltet sind. Ebenso bestehen die drei Phasen der Statorwicklung aus je zwei parallelen Hälften Si₁ und Si₂.Fig. 3 shows the rotor is only equipped with movable brushes. The three phases of the secondary winding of the power transformer are each divided into two separate halves S ₁ and S ₂ , which are on the same core and are connected in star or delta . The three phases of the stator winding also consist of two parallel halves Si ₁ and Si ₂ .

Jedes der beiden dreiphasigen Sekundärsysteme des Transformators speist in Reihenschaltung die eine Hälfte der Statorspulen und drei Bürsten, die im zweipoligen Schema gegeneinander um 120 °, gegen die Bürsten des zweiten Systems um 6o° verschoben sind. Die Schaltung hat derart zu geschehen, daß die magnetomotorischen Kräfte der Ströme, die in den beiden sekundären Spulen eines Kernes des Transformators erzeugt werden, im Stator und Rotor je in der gleichen Richtung wirken.Each of the two three-phase secondary systems of the transformer feeds in series one half of the stator coils and three brushes, which in the two-pole scheme against each other by 120 °, against the brushes of the second system are shifted by 60 °. The circuit has to be done in such a way that the magnetomotive forces of the currents in the two secondary coils of one The core of the transformer is generated, in the stator and rotor each in the same direction works.

Bei Verwendung von festen und beweglichen Bürsten ist eine Schaltung nach Fig. 3 unmöglich; denn da die Spannungen an den beiden Bürstensätzen gegeneinander phasenverschoben sind, müßten auch phasenverschobene Spannungen angelegt werden, während in den beiden Sekundärsystemen des Transformators lediglich phasengleiche Spannungen erzeugt werden.When using fixed and movable brushes, a circuit according to FIG. 3 not possible; because since the voltages on the two sets of brushes are out of phase with one another, they should also be out of phase Voltages are applied, while in the two secondary systems of the transformer only voltages in phase be generated.

Dagegen kann in diesem Fall die Schaltung nach Fig. 4 oder 5 erfolgen, wobei nicht nur die Sekundärwicklungen, sondern auch die Primärwicklungen des Leistungstransformators in je zwei Teile unterteilt sind, die auf getrennten Eisenkernen liegen. An Stelle eines Leistungstransformators für die volle Leistung treten nunmehr zwei primär in Reihe geschaltete Leistungstransformatoren T₁ und T₂ für etwa die halbe Leistung. Gleiche Phasen der beiden Primärwicklungen sind hintereinander geschaltet. Das eine Sekundärsystem speist in Stern oder Dreieckschaltung die mit einer festen Bürstenbrücke verbundenen Bürsten B₁, .B₃, £>_s, das andere die mit einer beweglichen Brücke verbundenen Bürsten B₂, B₄, B₆. Die Schaltung des Stators kann dabei entweder nach Fig. 4 derart geschehen, daß sämtliche Statorspulen in Serie zu den entsprecheaden festen (oder zu den entsprechenden beweglichen) Bürsten liegen, oder es können nach Fig. 5 die Phasen der Statorwicklung je in zwei Teile St₁, St₂ unterteilt sein, von denen der eine Si₂ in Serie zu den Bürsten der festen, der andere St₁ in Serie zu den Bürsten der beweglichen Brücke geschaltet ist.On the other hand, the circuit according to FIG. 4 or 5 can take place in this case, whereby not only the secondary windings but also the primary windings of the power transformer are divided into two parts each, which are on separate iron cores. Instead of a power transformer for full power, two power transformers T ₁ and T _2, primarily connected in series, are now used for approximately half the power. The same phases of the two primary windings are connected in series. _{One secondary system feeds the brushes B 1} , B ₃ , £> _s connected to a fixed brush bridge in a star or delta connection, the other the brushes B ₂ , B ₄ , B ₆ connected to a movable bridge. The circuit of the stator can either be done according to FIG. 4 in such a way that all stator coils are in series with the corresponding fixed (or with the corresponding movable) brushes, or according to FIG. 5 the phases of the stator winding can each be divided into two parts St ₁ , St ₂ , of which one Si _{2 is connected} in series with the brushes of the fixed bridge, the other St ₁ in series with the brushes of the movable bridge.

Die Schaltung hat so zu geschehen, daß beide Stromsysteme in den einzelnen Statorphasen gleichgerichtete M. M. Ke. erzeugen, und ebenso in den Rotorphasen, wenn die feste Bürstenbrücke gegen die bewegliche um 180° verschoben ist.The circuit has to be done in such a way that both current systems in the individual stator phases rectified M. M. Ke. generate, and also in the rotor phases when the fixed Brush bridge is shifted by 180 ° against the movable one.

Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, kann die Achse der festen Bürsten mit der Achse der Ständerwicklung zusammenfallen, sie können jedoch auch beliebige Winkel miteinander bilden. As can be seen from Fig. 5, the axis of the fixed brushes can coincide with the axis of the Stator winding coincide, but they can also form any angle with each other.

Ein besonderer Vorteil der in Fig. 5 dargestellten Anordnung ergibt sich beim Anlauf des Motors. Da nämlich beim Anlauf die festen Bürsten unveränderlich in der sogenannten Kurzschlußstellung stehenbleiben, so ist beim Stillstand die Summe der SpannungenA particular advantage of the arrangement shown in FIG. 5 results during start-up of the motor. Because the fixed brushes are invariable in the so-called Short-circuit position remain, then at standstill is the sum of the voltages

„ . „". "

ß₂ H- &Bf — Oß ₂ H- & Bf - O

(bei Uberkompensierung nur annähernd = 0), wobei Eßf die Spannung zwischen zwei festen Bürsten, E₂ die Spannung an den mit den festen Bürsten in Reihe geschalteten Ständerwicklungen St₂ bedeuten.(with overcompensation only approximately = 0), where Eßf is the voltage between two fixed brushes, E ₂ the voltage on the stator windings St ₂ connected in series with the fixed brushes.

Demnach ist beim Anlauf des Motors auch die Spannung an dem Transformator T₂ = 0 und die ganze Netzspannung liegt am Transformator T₁, welcher die andere Ständerwicklungshälfte Si₁ und die aus der Kurzschlußstellung herausgeschobenen beweglichen Bürsten speist. Dieser Transformator T₁ ist aber normalerweise nur für die halbe Netzspannung dimensioniert. Er wird daher beim Anlauf hoch gesättigt sein, und seine Primärwicklung wird einen großen Magnetisierungsstrom führen. Dieser Magnetisierungsstrom durchfließt aber auch die Primärwicklung des Transformators T₂. Da nun dieser Transformator nicht gesättigt ist, herrscht nahezu Amperewindungsgleichheit zwischen seinen beiden Wicklungen ft₂ und s₂ und die Vergrößerung seines Primärstfomes durch den Magnetisierungstrom des Transformators T₁ hat auch eine entsprechende Vergrößerung des Sekundärstromes im Transformator T₂ zur Folge. Dieser Sekundärstrom stellt aber einen Teil des Arbeitsstromes des Motors dar, der also beim Anlauf infolge der Sättigung des Transformators T₁ wächst, während das im Motor durch die Sekundärspannung des Transformators T₁ erzeugte Feld infolge der Sättigung von T₁ kleiner ausfällt. Die gleichzeitige Unterteilung des Leistungstransformators und der Ständerwicklung hat also den äußerst wichtigen Vorteil im Gefolge, daß der Motor mit relativ kleinem Feld und relativ großem Strom anläuft. Beim Lauf des Motors ändert sich infolge der Rotations-E.M. Ke. die Spannungsverteilung auf die beiden Transformatoren derart, daß beide mit nahezu gleicher und normaler Sättigung arbeiten. Die günstigen Anlaufsverhältnisse gestatten eine Erhöhung der Feldstärke bei normalem Lauf unter Ver-Accordingly, when the motor starts, the voltage at transformer T ₂ = 0 and the entire line voltage is applied to transformer T ₁ , which feeds the other half of the stator winding Si ₁ and the movable brushes pushed out of the short-circuit position. However, this transformer T ₁ is normally only dimensioned for half the line voltage. It will therefore be highly saturated at start-up and its primary winding will carry a large magnetizing current. However, this magnetizing current also flows through the primary winding of the transformer T ₂ . Since this transformer is not saturated, there is almost the same ampere turns between its two windings ft ₂ and s ₂ and the increase in its primary current due to the magnetizing current of transformer T ₁ also results in a corresponding increase in the secondary current in transformer T ₂ . However, this secondary current represents part of the working current of the motor, which increases during start-up due to the saturation of the transformer T ₁ , while the field generated in the motor by the secondary voltage of the transformer T ₁ is smaller due to the saturation of T _1. The simultaneous subdivision of the power transformer and the stator winding thus has the extremely important advantage that the motor starts with a relatively small field and a relatively large current. When the engine is running, Ke changes due to the rotation EM. the voltage distribution between the two transformers in such a way that both operate with almost the same and normal saturation. The favorable starting conditions allow an increase in the field strength during normal running under

meidung von starkem Feuern beim Anlauf, und dies bedeutet eine Steigerung der Lei- j stungsfähigkeit der Maschinen.Avoidance of strong fire when starting up, and this means an increase in performance machine performance.

Claims

Patent Claims:

1. Three-phase series commutator motor with direct series connection of Stator and rotor and six-phase rotor supply, characterized in that the Phases of the stator and the rotor are connected in series in such a way that a Direct current flowing through three phases of both windings can only flow through the stator windings in such a way that the The direction of the direct current field in one phase is the opposite of that in at least one of the other two Phases, for the purpose of creating a direct current field with three times the number of poles and thus to prevent self-excitation with direct current when operating as a motor.

2. Motor according to claim 1 with only movable sets of brushes and power supply by power transformer, characterized in that the stator winding and the secondary winding of the power transformer formed three-phase secondary system in two parallel halves is divided, each with a movable set of brushes of the rotor, consisting of three at 120 ° (in the two-pole scheme) Brushes displaced against one another, are connected in series.

3. Motor according to claim 1 with fixed and movable brush sets and power supply by power transformer, characterized in that the power transformer is divided into two transformers is subdivided, the corresponding primary windings of which are connected in series, while the secondary system of one transformer has the fixed brushes, the secondary system of the other transformer feeds the moving brushes, either the entire stator winding in one of the two secondary systems lie or in equal or arbitrary proportions on both Systems can be distributed.

1 sheet of drawings.