-
Gruppenschaltung von Wechselstromkommutatormaschinen. Zum Antrieb
von elektrischen Bahnen, bei denen mehrere Kommutatormotoren Verwendung finden,
hat sich eine Schaltungsanordnung für zweckmäßig erwiesen, bei der die Motoren derart
an den die ganze Arbeit vermittelnden Transformator angeschlossen werden, @daß die
Wicklung des Transformators entsprechend der Zahl der Motoren unterteilt wird und
diese Wicklungsabschnitte so mit den Maschinenwicklungen in Reihe geschaltet werden,
daß im fortlaufenden Wicklungszuge Reihengruppen aus den verschiedenen Wicklungsgattungen
in gleicher Reihenfolge gebildet werden.
-
In Fig. 1 der Zeichnung ist diese Anordnung dargestellt. Die Sekundärwicklung
des Transformators t ist entsprechend der Zahl der Motoren in zwei Wicklungsabschnitte
mit den Endpunkten A, B, C, D geteilt, und diese Teile sind mit den Motoren
derart hintereinander geschaltet, daß auf einen TransformatorabschnittA,B der Motor
m" hierauf der Transformatorabschnitt C, D und schließlich in, im gleichen Richtungssinne
folgt. Als Reihengruppen können demnach der Abschnitt A, B und der Motor ml einerseits,
der Abschnitt C, D und der Motor m; anderseits gelten oder auch ins, C, D
und in., A, B..
-
Werden nun in diesem Wicklungssystem die Felder der Motoren derart
erregt, daß die in den Ankern erzeugten Spannungen senkrecht zueinander stehen,
so entsteht ein Spannungssystem, aus dem verkettete Spannungen abgenommen werden,
die zur Erzeugung von beliebigen Hilfsspannungen verwendet werden können. Eine Anordnung
zur Erregung der Maschinen, derarrt, daß die Ankerspannungen zueinander senkrecht
stehen, ist für die gewöhnliche Reihenschaltung von Motoren durch das Patent
189093 bekannt geworden. Dort liegt die Erregung jeder Maschine an den Klemmen
des Ankers je einer anderen Maschine der Gruppe. Die Anordnung dient dort dazu,
eine Nutzbremsung der Motoren zu ermöglichen. Wird diese Schaltungsanordnung getroffen,
so ergibt sich die Anordnung gemäß Fig. 2, die ebenfalls eine zweckmäßige Anordnung
zur Nutzbremsung darstellt. Das Feld des Motors in, liegt an denAnkerklemmen des
Motors m,. ., das Feld des Motors m. an den Ankerklemmen des Motors m,.. Das Spannungsdiagramm
ist in Fig. 3 veranschaulicht. Die Spannungen der Wicklungsabschnitte des Transformators
sind mit A, B bzw. C, D bezeichnet. Diese Spannungen bilden mit den
zueinander senkrecht stehenden Rotationsspannungen der Motoren E,.1 bzw. E,.. ein
geschlossenes Polygon, aus dem neue gegen die an den Wicklungen vorhandenen Spannungen
phasenverschobene Spannungen entnommen werden können. - Diese Spannungen dienen
dazu, in geeigneten Wicklungen phasenverschobene Spannungen zu erzeugen, die zur
Phasenkompensation oder zur Ermöglichung der Nutzbremsung dienen können.
-
In dem Beispiel der Fig. 3 weisen die beiden neu erzeugten Spannungen
A, C und B, D die gleiche Phase auf. Es ist aber auch ohne weiteres
möglich, die Phasen dieser Teile gegeneinander zu verschieben, wenn man eine der
. Transformatorwicklungen, z. B. A, B, in
Fig.2 regelbar
macht. Ein Spannungsdiagramm dieser Art zeigt Fig. q..
-
Mit Hilfe derartiger aus einem Wicklungssystem entsprechend Fig:2
erzeugter Spannungen lassen sich auch die Erregerfelder derart speisen, daß die
in den Ankern erzeugten elektromotorischen Kräfte senkrecht zueinander stehen. Eine
Anordnung dieser Art zeigt Fig. 5.
-
Hier liegt das Feld, das die Maschine in, erregt, zwischen den Enden
einer Reihengruppe an den Punkten B und D, ferner das Feld, das die
Maschine fia, erregt, zwischen den Enden der anderen Reihengruppe an den Punkten
A und C. Es ergibt sich ein Spannungsdiagramm, wie es in Fig.6 veranschaulicht ist.
Durch geeignete Wahl der Wicklungsabschnitte A, B und C, D! hat man es völlig in
der Hand, die Erregerspannungen der Maschinenfelder EE,, und EE, genügend klein
zu halten, so daß zur Speisung der Erregerfelder besondere Transformatoren zur Verminderung
der Spannung nicht erforderlich sind, um die Erregerfelder sowohl für Generatorbetrieb
als auch für Motorbetrieb gleich günstig zu dimensionieren. Das Stromdiagramm ist
in Fig. 7 dargestellt. Es ergibt sich hieraus, daß die Ströme der beiden Maschinen
verschieden groß ausfallen und deshalb beide Maschinen in verschiedenem Maße zur
Energierücklieferung ans Netz beitragen.
-
Dieser Nachteil kann vermieden werden, indem Ausgleichtransformatoren
zwischen den Spannungspunkten B, D bzw. A, C angeordnet werden, aus
denen die Erregerfelder gespeist werden. Die Anordnung wird, zweckmäßig so getroffen,
@daß für zwei in Reihe geschaltete Maschinen (in, in., Fig. 8) der Ausgleichtransformator
aus zwei primär (a,., cc, und sekundär (bl, b.) in Reihe geschalteten Transformatoren
tl, t, besteht. Die Erregerfelder liegen an Wicklungsabschnitten der Wicklungen
b, und b.. Für Motorbetrieb sind die beiden Wicklungen in Reihe geschaltet, für
Generatorbetrieb werden sie durch Schließen des Schalters s zu einem vierstrahligen
Wicklungsstern vereinigt, indem aneinandergeschlossene Enden der Primärwicklungen
(ax, a2) und Sekundärwicklungen (bl, b2) miteinander verbunden werden. Im Motorbetrieb
bei geöffnetem Schalter s ergibt sich das Spannungsdiagramm der Fig.9: Die beiden
je hintereinander geschalteten Transformatorwicklungen weisen die Phasen B, D bzw.
A, C auf. Wird beim Übergang auf Generatorbetrieb der Schalter s geschlossen, so
entsteht das Diagramm Fig. zo.
-
Die Spannungen A" A2, BL, B2 bilden einen vierstrahligen Stern.
Man kann nun an einen kleinen Teil der Wicklungen jedes der Transformatoren abgreifen,
mit der das -Feld der zum anderen Transformator gehörigen Maschine erregt wird.
Man .erhält somit für die Erregerwicklungen aus dein Spannungssystem kleine Spannungen,
besondere Transformatoren sind nicht erforderlich. Die Transformatoren tl,
4 können entweder als getrennte Transformatoren je mit besonderem Gestell
ausgeführt werden, sie können aber auch zu einem dreischenkligen Transformator vereinigt
werden, dessen dritter Schenkel unbewickelt bleibt.
-
Dieser Transformator, der zwischen den. Enden von Reihengruppen liegt,
kann nun auch herangezogen verdien, um die Phase des Stromes zu kompensieren. Eine
Anordnung dieser Art ist in Fig. i i veranschaulicht.
-
Da nämlich die induktiven Widerstände der Schaltungsanordnung die
Ohmschen Widerständig überwiegen, so wird zweckmäßig in den Ankerkreis eine Spannung
eingefügt, :da im wesentlichen auf der Spannung der Transformator senkrecht steht.
Hierzu ist vorwiegend die Spannung zwischen den Punkten A, C oder
B, D geeignet. Ein Transformator, der wie t3 mit seinenWicklungen a,
b an diese Punkte gelegt wird, erhält dann Spannungen von der gewünschten
Lage. Es ist dann nur erforderlich, Wicklungen c; d anzuordnen, die in Aden Hauptkreis
der beiden Anker eingeschaltet werden. Das zugehörige Spannungsbild. ist in Fig.
12 veranschaulicht. Die Erregerfelder der Motoren können hierbei zur Nutzbremsung
nach einer der oben beschriebenen Methoden (Fig.2 oder 5) geschaltet werden. In
-dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind Gruppen von zwei Motoren veranschaulicht.
Die Anordnungen sind aber auch für Schaltungen brauchbar, bei denen mehr als zwei
Motoren verwendet werden.