DE292656C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es sind Vorrichtungen bekannt, die das Umschalten der zur Kommutierung dienenden Hilfswicklungen für Reihenschlußwechselstromkommutatormaschineft mit Reihenschlußtransformator zwischen Feld- und Rotorwicklung beim Übergang vom Motor- zum Generatorbetrieb bewirken sollen.

Die Gründe für die Notwendigkeit der Änderung der Wendefelderregung bei Betriebswechsel ergeben sich aus folgender Darlegung, und es soll auf Grund derselben eine neue Vorrichtung zur Erzielung funkenfreier Kommutierung bei Generatorbetrieb beschrieben werden.

Man zerlegt bekanntlich vorteilhaft das resultierende Feld Φ_? in der Wendezone von Einphasenkollektormotoren und die dieses Feld erzeugenden Amperewindungen AW_q in zwei ideelle Komponenten, in die eine Komponente Φ_?1, AWq₁, die dazu dient, genau wie bei Gleichstrom die eigentliche Stromwendung funkenlos zu ermöglichen und in die zweite auf der Phase des Feldstromes senkrechte Komponente Φ_ί.,, AW_q„, die zur Erzeugung einer Rotations-Ε. M. K. e_r in den kurzgeschlossenen Spulen dient, die der transformatorisch vom Hauptfeld erzeugten elektromotorischen Kraft e'tr das Gleichgewicht hält.
Bei dem gebräuchlichen Reihenschlußmotor werden die Amperewindungen AW_q, in der Wendezone dadurch erzeugt, daß der Wendewicklung ein Ohmscher Widerstand parallel geschaltet wird. Der Gesamtstrom der Wendewicklung erhält dadurch gegenüber dem Feldstrom Nacheilung, und der phasensenkrechten Komponente des Stromes entsprechen die Amperewindungen AW _q„ und das hierdurch entstehende Querfeld Φ_ί>.

Denken wir uns jetzt den Reihenschlußmotor durch Umschaltung der Feldwicklung (gegenüber Anker- und Kompensation- und Wendewicklung) bei gleicher Drehrichtung in einen Reihenschlußgenerator verwandelt, so ergibt sich für den gleichen Zeitpunkt, in dem die Netzspannung die in Fig. 1 bzw. 3 eingezeichnete Richtung hat, die Richtung der Ströme und der Amperewindungen aus dem Diagramm Fig. 2 bzw. 4.

Da der Strom in der Wendewicklung im Verhältnis zum Feldstrom sich um i8o° gedreht hat, so eilt AW _?, dem /-Feld 90° vor. Die hierdurch erzeugte Rotationsspannung e_r ist also nicht entgegengesetzt, sondern gleichgerichtet mit et,- Eine Maschine mit geshunteter Wendewicklung kann daher als Generator nicht arbeiten; da die Kompensierung der transformatorischen Spannung e_tr fehlt, würde sie stark feuern. Man muß also, um für Generatorbetrieb eine richtige Wendefelderregung zu erhalten, eine Anordnung wählen, bei der die Richtung des um 90° phasenverschobenen Stromes der Wendewicklung (oder der ganzen Kompensationswicklung) nur von der Richtung des Hauptfeldes Φ und der Dreh-

richtung abhängt, also unabhängig ist von der Richtung des mit dem Rotorstrom phasengleichen Stromes der Wendewicklung.

Gemäß der Erfindung soll die für Motorbetrieb bekannte Schaltung (nach der Patentschrift 232333, Kl. 21 d) sinngemäß für Generatorbetrieb nutzbar gemacht werden.

Eine solche Anordnung ist z. B. in Fig. 5 dargestellt. Da die Rotations-Ε. M. K. und daher auch die Klemmenspannung am Rotor in ihrer Richtung nur durch Feld- und Drehrichtung gegeben ist, so behält die vom Rotor über den Transformator T abgegriffene und der Wendewicklung w aufgedrückte Spannung und das dieser Spannung entsprechende phasenverschobene Querfeld Φ^., seine Richtung im Verhältnis zur Feldwicklung, unabhängig, ob die Maschine als Motor oder, wie gezeichnet, als Generator läuft.

Um nun aber die Reihenschlußmaschine nach Fig. 1 praktisch als Generator funkenlos betreiben zu können, reicht die Schaltung nach Fig. 5 noch nicht aus. Bekanntlich muß ein Motor nach Fig. 1 so bemessen werden, daß genau wie bei Gleichstrommaschinen die AWg₁ des Stators (Kompensations- und Wendewicklung) die phasengleichen Rotoramperewindungen AW₂ um einen bestimmten, hauptsächlich durch die Streuung gegebenen prozentualen Betrag übertreffen. Nur dann wird die Stromwendung ohne Funkenbildung erfolgen. Diesen Überschuß der mit den Rotoramperewindungen phasengleichen Statoramperewindungen, der allein für die eigentliche Stromwendung maßgebend ist, bezeichnen wir mit Überkompensation, und, wie bei Gleichstrommaschine^ ist die für gute Kommutierung erforderliche Überkompensation genau die gleiche für Motorbetrieb und Generatörbetrieb.

In der Motorschaltung Fig. 1 werden die Statorampere windungen AWq₁ dargestellt durch die Amperewindungen der Kompensationswicklung AWh und die mit dem Rotorstrom phasengleichen AWq₀V der Wendewicklung. Der

Überschuß dieser Amperewindungen über die Rotoramperewindungen AW„, also die Überkompensation, bedingt die Größe des Querfeldes in der Wendezone, also damit die Güte der Gleichstromkommutierung, aber auch die Spannung an den Klemmen der Wendewicklung (und Kompensationswicklung). Der Widerstand in Fig. ι stellt in erster Linie die phasenverschobenen AWq, ein. Da er aber Größe und Phase der Amperewindungen der Wendewicklung bestimmt, so regelt er auch die phasengleichen AWq_lW und damit die Überkompensation. In der Generatorschaltung Fig. 5 fehlt diese Möglichkeit der Einstellung der Überkompensation. Ist die Maschine so entworfen, daß beim Motorbetrieb alle Bedingungen für gute Kommutierung erfüllt sind, so wird sie in der Generatorschaltung nach Fig. 5 schlecht arbeiten.

Man muß also zur Einstellung der Überkompensation ein neues Element einführen. Dies geschieht gemäß der Erfindung durch Anordnung einer Drosselspule (D in Fig. 6) im Sekundärkreis des Hilfstransformators T". Diese gegebenenfalls regelbare Drosselspule kann in bekannter Weise mit dem Hilfstransformator T vereinigt werden, indem man T mit besonders großer Streuung ausführt.

Die Schaltung der Fig. 6 ist, wie oben erwähnt, als Motorschaltung bekannt. Sie ist jedoch als solche erheblich schlechter als die Schaltung nach Fig. 1, da bei ihr eine häufige Regelung am Hilfstransformator in Abhängigkeit von der Drehzahl erfolgen muß, während in der Motorschaltung nach Fig. 1 die selbsttätige Einstellung des günstigsten Wendefeldes über einen viel größeren Geschwindigkeitsbereich erfolgt und daher eine äußere Regelung nur selten vorgenommen zu werden braucht, gegebenenfalls sogar ganz unnötig wird.

Die Ableitung erfolgte für den Reihenschlußgenerator; sie gilt in genau gleicher Weise für den fremderregten Generator nach Fig. 7. Die Einstellung von T hat am fremderregten Generator und bei Motorbetrieb nach der Geschwindigkeit zu erfolgen, da das phasenverschobene Querfeld der Drehzahl (bei einem konstanten Hauptfeld Φ) umgekehrt proportional sein muß.

Die Drosselspule D regelt, wie ausgeführt, die Überkompensation. Bei einer bestimmten Maschine wird im allgemeinen eine bestimmte Einstellung für alle Belastungen ausreichen.

Zur Rückspeisung auf ein Netz muß die Feldspeisung gegenüber der Hauptspannung mit einer Spannung erfolgen, die um etwa 90 ° verschoben ist.

Anstatt die Wendewicklung W allein in der angegebenen Weise zu speisen, kann auch die ganze Statorarbeitswicklung K und W oder die Kompensationswicklung K allein an Spannung gelegt werden.

Claims (3)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Wendefelderregung von Wechselstromkommutatormaschinen, die abwechselnd als Motor und Generator arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß das gegen den Motorstrom phasenverschobene Wendefeld beim Generatorbetrieb durch Anlegen einer äußeren, gegen die Spannung der Hauptfeld wicklung um etwa 90 ° phasen verschobenen Spannung an eine dieser Wicklungen oder an beide erregt wird, während es beim Motorbetrieb in an sich bekannter Weise durch Parallelschaltung von Ohm- ¹^o schein Widerstand zur Kompensations- oder Wendewicklung oder zu beiden erzeugt wird.
2. 2. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das phasenverschobene Wendefeld beim Generatorbetriebe durch eine Spannung erregt wird, die vom Rotor über einen Hilfstransformator abgegriffen wird.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Hilfskreis, der beim Generatorbetrieb zur Speisung der Wende- oder Kompensationswicklung oder beider dient, ein gegebenenfalls regelbarer induktiver Widerstand liegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.