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IIehrphasenkollektornebenschlußmotor, bei dem die dem Rotor aufgedrückten
Arbeitsspannungen einer im Stator liegenden, mit Stufenschaltung versehenen Zusatzwicklung
entnommen werden. Es sind Mehrphasenkollektormotoren mit Nebenschlußcharakteristik
bekannt, bei denen die dem Rotor aufgedrückte Arbeitsspannung einer Wicklung entnommen
wird, die' in Statornuten untergebracht ist. In Fig. i ist die bekannte Schaltung
eines derartigen Motors ohne Phasenkompensation in vierpoliger Ausführung dargestellt.
Die Statorstammwicklung S, die Zusatzwicklung Z und der Rotor R sind in sechs Achsen
angeordnet, wovon U1, Vz, W1 dem ersten Polpaare, U2, V2, W2 dem zweiten Polpaare
angehören. In der Figur sind die Teilspulen der Zusatzwicklung, soweit sie - der
gleichen Phase, jedoch verschiedenen Polpaaren angehören, parallel geschaltet, außerdem
ist die mittlere Anzapfung zum Stern vereinigt. Die Bürstenhalter gleicher Phase
liegen ebenfalls parallel. Der Rotor hat eine Reihenparallel-oder eine Parallelwicklung,
bei der sieh die Anbringung von Ausgleichverbindungen empfiehlt. -Die Geschwindigkeitsregelung
geschieht in fünf Stufen mit Leistungsunterbrechung durch Weiterschalten von drei
Kontakten K.
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Die vorliegende Erfindung, die eine vielstufige Regelung ohne Leistungsunterbrechung
bezweckt, ist beispielsweise in Fig. ?,-für einen vierpoligen Motor ohne
Phasenkompensation dargestellt. Diejenigen Spulen der Stammwicklung S, die der gleichen
Phase aber verschiedenen Polpaaren angehören, z. B. Ui und U2, müssen hierbei in
Reihe liegen. Die sechs Zusatzspulen Z sind unmittelbar nicht miteinander verbunden.
Die den j e vier Teilspulen entsprechenden fünf Anzapfungen sind in der in der Figur
angegebenen Reihenfolge an eine Kontaktbahn gelegt, so daß also Anzapfung i mit
Kontakt i, - Anzapfung 2 mit Kontakt 2 usw. miteinander verbunden gedacht werden
muß. Auf der Kontaktbahn gleitet ein Kontaktstück K, daß jeweilig sechs Kontakte
berührt und den Sternpunkt für alle sechs Spulen bildet, das ist also für zwei Drehströmsysteme
in Sternschaltung. Von je einer Anzapfung; beispielsweise der mittleren, geht eine
Leitung l an den Bürstenhalter der betreffenden Achse. An den Bürstenhaltern kommen
ebenfalls alle Parallelschaltungen in Fortfall. Der Rotor besitzt in an sich bekannter
Weise eine Parallelwicklung, also eine Schleifen- oder eine Ringwicklung ohne Ausgleichsverbindungen,
da auch hier eine elektrische Kupplung verschiedener Achsen vermieden werden muB.
Wie in Fig. i sngedeutet, wäre dies bei einem Reihen- oder Keihenparallelanker der
Fall, da die Rotorwicklung in den Achsen U1 und U2 durch einen ,inzigen Leiter miteinander
verbunden wäre. Das gleiche wäre bei Ausgleichsverbindungen der Fall.
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Die neue Anordnung (Fig. 2, 3 und q.) unter-3cheidet sich von der
bekannten nach Fig. i vor -allem dadurch, daß die Zusatzwicklung in -ine Anzahl
von voneinander elektrisch möglichst unabhängiger Stromzweige zerlegt ist, deren
Zahl derjenigen der Bürstenbolzen entapricht und dem Produkte sekundäre Phasenaahl
mal Zahl der Polpaare gleich ist. Sodann
sind diese Stromkreise
in einer Art versetzter Schaltung über eine Kontaktreihe geführt, auf der ein den
Sternpunkt bildendes Kontaktgleitstück die Geschwindigkeit regelt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung sei an Fig. 2 erläutert, bei der der
Sternkontakt der Zusatzwicklungen i bis 6 die punktierte LageKl hat. Während in
fünf Stromzweigen 2 bis 6 die dem Rotor aufgedrückte Spannung 0 ist, wird in dem
sechsten Stromzweige 19-13-l dem Rotor die aus einer Teilspule kommende Spannung
aufgedrückt. Während also, der Schaltung der fünf Stromzweige :z bis 6 entsprechend,
der Rotor synchrone Drehzahl annehmen würde, erzeugt der sechste Stromzweig 1g-13-1
je nach der Stromrichtung ein etwas größeres oder kleineres Drehmoment, so daß der
Rotor um eine kleine Stufe schneller oder langsamer läuft. Infolge der Reihen- und
Sternschaltung (nicht Parallel- und Dreieckschaltung) der Spulen der Statorwicklung
und der Unabhängigkeit der Sekundärstromkreise ist der Flux in den einzelnen Achsen
am Umfange nicht starr, sondern nachgiebig. Eine höhere Stromstärke im Stromkreise
19-13-l z. B. erzeugt in der Zusatzwicklung 1g-13 und in der Rotorwicklung dieser
Achse eine höhere Sekundäramperewindungszahl, so daß sich in dieser Achse ein verminderter
Flux und dafür in anderen ein verstärkter ausbildet. Infolge hiervon und unterstützt
durch die Nutenstreuung entstehen in den einzelnen Stromkreisen verhältnismäßig
geringe Stromunterschiede. In den Netzzuleitungen sind die Stromunterschiede vernachlässigbar
gering, wie Versuche gezeigt haben.
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Das Kontaktstück K gleitet von Stufe zu Stufe um je einen Kontakt
weiter; es soll in allen Ruhestellungen sechs Kontakte überbrücken, während des
Überschaltens einen Augenblick nur fünf, so daß dann fünf Stromzweige die Leistung
aufrechterhalten. Das Überbrücken von sieben Kontakten erzeugt den Kurzschluß einer
Teilspule und wird besser vermieden.
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In Beispiel e sind 25 Regulierstufen vorbanden. Allgemein beträgt
die Zahl der Re- i gulierstufen n - p - t -E-1, wenn it die Zahl der
Sekundärphasen, p die der Polpaare, t die der Teilspulen in Phase und Polpaar bedeutet.
Beispiel: Ein achtpoliger Drehstrommotor mit dreiphasiger Rotorschaltung und je
sechs Teilspulen besitzt 73 Regulierstufen. Der gleiche Motor, nach Fig. i geschaltet,
würde nur sieben Regulierstufen besitzen. Fig. 3 stellt die fertige Schaltung eines
solchen vierpoligen Motors mit 37 Regulierstufen dar, bei der die Stammwicklung
fortgelassen und die Rotorwicklung als Schleifenwicklung angedeutet ist. Die gleichnumerierten
Punkte sind wieder miteinander verbunden gedacht. Es hat sich gezeigt, daß es unzweckmäßig
ist, die Reihenfolge Ui, T"1, Wx, U2, t'2, W2 zu wählen, sondern mit den Polpaaren
abzuwechseln, also U, T'2, W, U2, T'1 TV2,weil hierdurch eine bessere Symmetrie
der magnetischen Züge auf den Rotor erreicht wird. Es ist z. B. ein Flux, der in
Ui, TT1, TT'1 verschieden ist von dem in U2, T'2, W2 (Fig. 2, Stellung q.),
selbstredend ungünstiger als ein Flux, der in U1, V2, W1 verschieden ist von dem
in U2, Y'1, W2 (Fig. 3, Stellung 4.). In Fig.3 ist sodann der über die Kontaktbahn
gleitende Kontakt K in zwei voneinander isolierten Stücken' dargestellt; eine solche
Auflösung des Sternpunktes in p Teile bei P Polpaaren verhindert, wie Versuche gezeigt
haben, die Neigung derartiger Motoren zu Selbsterregung bzw. Überlagerung von Strömen
fremder Wechselzahl, welche störende Erscheinung mit der Ungenauigkeit der Bürstensymmetriestellung
und der Zahl der eingeschalteten Teilspulen zunimmt.
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Zu erwähnen sind noch die in Fig. 3 mit C bezeichneten Spulen zur
Phasenkompensierung, die entweder im Stator oder aber in einem Hilfstransformator
untergebracht sind und die, wie bekannt, eine Spannungskomponente senkrecht zur
Arbeitsspannung enthalten müssen. Bei Umkehr der Drehrichtung kann diese Spannung
.umgekehrt werden durch entsprechende Umschaltvorrichtungen, etwa solche, durch
welche eine zweite- Reihe von Kompensationsspulen mit negativer Spannung angelegt
wird.
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Erfindungsgemäß wird nun., in erster Linie für Motoren, die nur ausnahmsweise
und nicht betriebsmäßig ihre Drehrichtung wechseln, die Kompensationsspannung dadurch
der anderen Drehrichtung angepaßt, daß nicht die Kompensationsspannung selbst umgekehrt
wird, sondern die- beiden anderen Spannungen des Stromkreises, nämlich die im Rotor
induzierte und die dem Rotor aufgedrückte' Spannung. Dies geschieht ohne besondere
Einrichtungen durch Verdrehen des Bürstenjoches um 18o° elektrisch in Verbindung
mit einer Betätigung des Kontaktes K in umgekehrter Richtung, so daß die übersynchronen
mit den untersynchronen Kontaktstellungen miteinander vertauscht werden. Es setzt
dies allerdins eine Symmetrie des Geschwindigkeitsbereiches bei Leerlauf- voraus,
die in der Regel vorhanden ist. Die beschriebene Einstellung der Kompensation ist
auch bei den bekannten Motoren nach Fig. i verwendbar.
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Endlich bietet die Erfindung die Möglichkeit, durch einfachste Mittel
die Hälfte der Zusatzwicklung und nahezu die halbe Kontaktbahn zu ersparen. Wenn
' die den Stern bildenden Kontaktstücke K und die zu den Bürsten führenden Leitungen
l beim Durchgang durch die synchrone Geschwindigkeit ihre Lage miteinander
vertauschen,
kehrt die Arbeitsspannung ihr Vorzeichen um; es können also dann die gleichen Teilspulen
für unter- und übersynchronen Lauf verwendet werden. Zu diesem Zwecke wird die Kontaktbahn
in runder, in sich völlig geschlossener Anordnung ausgeführt (Fig. q.). Die sechsachsige
Zusatzwicklung Z besteht aus je drei Teilspulen, die nur dem halben Geschwindigkeitsbereich
entsprechen. Die zu den Bürsten führenden Leitungen l sind mit der Zusatzwicklung
nicht fest, sondern vermittels der beweglichen inneren sechs Kontakte K1 verbunden.
Soll nun von der niedrigsten zur höchsten Geschwindigkeit reguliert werden, so dreht
man zunächst die äußeren Kontakte K von Stellung i bis ig. Nunmehr werden beim weiteren
Drehen die inneren Kontakte K1 mit den äußeren Kontakten K mechanisch gekuppelt
bis letztere auf Stellung iga angekommen sind. Während dieser Übergangsperiode ig-iga
bleiben die Bürstenleitungen l durch die Kontakte K kurzgeschlossen, d. h. es bleibt
die synchrone Geschwindigkeit bestehen. Nunmehr durchmessen die äußeren Kontakte
zum zweiten Male die Kontaktbahn, während die inneren Kontakte auf Stellung iga
bis 24 stehenbleiben. Auf diese Weise erreicht man bei nur drei Teilspulen anstatt
sechs 37 Regulierstufen. Allgemein ist die Stufenzahl 2nPt+L.
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Das im vorhergehenden für Drehstrom Gesagte gilt sinngemäß auch für
jede andere Phasenzahl als 3. Auch braucht die Phasenzahl der Sekundärkreise nicht
mit der der Stammwicklung übereinzustimmen. Die Figuren stellen nur das Schaltprinzip
dar, die Kontaktbahnen können durch andere gleichwirkende Kontakteinrichtungen ersetzt
werden.