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Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Juni 1921 ab. ILollektorcnaschinen
werden vielfach zum abwechslungsweisen Betrieb sowohl an Wechselstrom wie auch an
Gleichstromnetzen verwendet. Der Übergang von dem einen zum anderen Betrieb ist
aber mit gewissen Schwie rigkeiten verbunden, weil die Einstellung auf funkenlosen
Lauf für beide Stromarten nicht die gleiche ist. Während nämlich bei Wechselstrombetrieb
durch Rotation der im Bürstenkurzschluß befindlichen Ankerspule unter dem Wendepol
zwei elektromotorischen Kräften das Gleichgewicht zu halten ist, nämlich der Reaktanzspannung
und der sogenannten Transformator-E. M. K., kommt beim Gleichstrombetrieb lediglich
die Kompensation der Reaktanzspannung in Betracht. Dementsprechend ist auch die
Anordnung der Wendefelderregung in beiden Fällen eine andere und man muß beim Übergang
von dem einen Betrieb in den anderen darauf Rücksicht nehmen.
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Um beim Wechselstrombetrieb den beider. genannten E. M. Ken., die
in der Phase senkrecht aufeinanderstehen, das Gleichgewicht zu halten, ist ein entsprechend
phasenverschobenes Wendefeld erforderlich, welches in bekannter Weise dadurch erzielt
wird, daß man zu der in Reihe mit dem Läufer geschalteten Wendepolwicklung einen
Ohtnscher Widerstand parallel schaltet. Da nämlich die Wendepolwicklung große Selbstinduktion
besitzt, so wird durch den Ohmschen Widerstand erreicht, daß das Wendefeld der Phase
des Motorstromes nacheilt. Die Stromverteilung auf Wendepolwicklung und Widerstand
entspricht den Reaktanzen beider Zweige, wobei zu beachten ist, daß der Ohmsche
Widerstand der Wendepolwicklung klein, ihr induktiver Widerstand dagegen groß ist,
während beim parallel liegenden Widerstand der induktive Widerstand verschwindend
klein ist, so daß bei ihm der Ohmsche Widerstand allein in Rechnung gestellt werden
kann. Erzielt man so beim Wechselstrornbetrieb eine gewisse Stromverteilung auf
beide parallelen Zweige, so ist diese beim Gleichstrombetrieb eine wesentlich andere,
weil die induktiven Eigenschaften dieser Zweige nicht mehr in Betracht kommen und
nur noch ihre Ohmschen Widerstände für die Stromverteilung maßgebend sind. Da nun
der Ohmsche Widerstand der Wendep:)lwicklung sehr klein gegenüber dem parallelen
Widerstand ist, so wird fast der ganze Gleichstrom durch die Wenrlepolwicklung fließen
und damit der Wendepol stark überregt sein. Um dieses zu vermeiden, ist bereits
vorgeschlagen worden, außer dem Ohmschen Widerstand noch eine Drosselspule der Wendepolwicklung
parallel zu schalten und den Ohmschen Widerstand der Drosselspule so zu bemessen,
daß beim Gleichstrombetrieb der auf die Wendepolwicklung entfallende Stromteil der
gleiche ist wie beim Betrieb mit Wechselstrom. Aber dieser Ausweg hat zwei große
Nachteile, erstens erfordert er einen weiteren Apparat, nämlich eine Drosselspule,
zweitens aber wird sich bei plötzlichen Stromänderungen die Stromverteilung in den
drei parallelen Zweigen nach wesentlich anderen Gesichtspunkten einstellen, weil
die induktiven Eigenschaften der Wendepolwicklung und der Drosselspule die Einstellung
des Wendefeldes auf den jeweils erforderlichen Wert verzögern.
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Ein wesentlich günstigeres Verhalten der Maschinen beim Übergang von
dem einen zum anderen Betrieb erhält man nach dem Verfahren, welches Gegenstand
der Erfindung ist. Dieses besteht darin, beim Gleichstrombetrieb die wirksame Windungszahl
der W endepolwicklung herabzusetzen, was sowohl durch Windungsabschaltung als auch
durch Windungsgegenschaltung geschehen kann. Hierbei kann gleichzeitig der beim
Wechselstrombetrieb parallel liegende OhmscheWiderstand abgeschaltet werden. Bei
der Windungsgegenschaltung ist jedoch die Abschaltung des Ohmschen Widerstandes
nicht erforderlich, wie an späterer Stelle noch gezeigt werden wird.
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Das Verfahren soll nunmehr an Hand der Ausführungsbeispiele der Abb.
ia, ib und :2a, ab erläutert werden.
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Die Abb. ia und ib zeigen den Fall, daß die wirksame Windungszahl
der Wendepolwicklung beim Übergang zum Gleichstrombetrieb durch Windungsabschaltung
herabgesetzt
wird. In diesen Abbildungen bedeutet A den
Anker, F. die Feldwicklung, W die Wendepolwicklung der Kollektormaschine.
Die Wendepolwicklung W besteht aus dem abschaltbaren Teil a und dem festen Teil
b. Parallel zu W ist der Ohmsche Widerstand R geschaltet. I, 2 und 3 .sind Klemmen,.
welche über den einstellbaren Kontakt K mit dem Wechselstromnetz N", (Abb. ia) oder
dem GleichstromnetzlV, (Abb. ib) verbunden werden können.
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Ist ein Wechselstromnetz _N", gegeben, dann steht, wie in Abb. ia
dargestellt, der Kontakt K äuf den Klemmen i und 2. Die ganze Wendepolwicklung (a
-i- b) ist stromführend und parallel zu ihr liegt der Ohmsche Widerstand R. Der
Strom verteilt sich auf die beiden parallelen Zweige entsprechend ihren Reaktanzen,
und wegen des hohen induktiven Widerstandes von W geht ein erheblicher Teil des
Stromes durch den Ohmschen Widerstand R. Beim Übergang auf den Gleich-Strombetrieb
wird .der Kontakt K auf 3 gestellt (Abb. ia), der Widerstand R sowie der Wicklungsteil
a ist dann abgeschaltet. Fließt nun der ganze Gleichstrom durch die Wicklung b,
dann wird bei richtiger Wahl der Windungszahl von b das Wendefeld die gleiche Stärke
aufweisen wie beim Wechselstrombetrieb. Plötzlichen Stromsch-,vankungen folgt das
Wendefeld unmittelbar, weil ein Ausweichen des Stromes in einen Parallelzweig nicht
mehr möglich ist.
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Etwas anders liegen die Verhältnisse, wenn die Herabsetzung der wirksamen
Windungszahl der Wendepole durch Windungsgegenschaltung erfolgt, wie es durch das
Ausführungsbeispiel der Abb.2a und 2b gezeigt wird. Die Bedeutung der Bezeichnungen
ist in diesen Abbildungen die gleiche wie in den Abb. ia und ib. Der Unterschied
besteht zunächst rein äußerlich darin, daß der Widerstand R dauernd mit den Enden
der WendepolW,icklung W verbunden bleibt und daß der Kontakt K entweder die Klemme
i oder die Klemme 2 (welche jetzt an die Stelle der Klemme 3 der Abb. i tritt) mit
dem betreffenden Netz verbindet. Die Schaltung -der Abb.2a unterscheidet sich in
ihrer Arbeitsweise nicht von der der Abb. ia. Die Wirkungsweise der Schaltung nach
Abb.2b ist aber wesentlich abweichend von der der Abb. ib. Rückt man nämlich gemäß
Abb. 2b den Kontakt K auf Klemme 2, dann bieten sich dem Gleichstrom wieder zwei
parallele Wege, und zwar ein Weg über den Wicklungsteil b und ein Weg über den Wicklungsteil
a und den Widerstand R. Der Strom in den beiden Wicklungsteilen a und b ist einander
entgegengesetzt, aber wegen des Ohmschen Widerstandes R ist der Strom in der Wicklung
a normalerweise sehr gering und kaum in Betracht kommend. Tritt nun aber eine plötzliche
Stromänderung ein, so daß sich der resultierende Widerstand von b infolge der induktiven
Eigenschaft der Wicklung erhöht, dann gilt das gleiche auch von der Wicklung a des
anderen Zweiges, so daß der Widerstand beider paralleler Zweige in gleichem Sinne
zunimmt. Da ferner die Wicklungen a und b auch gegenseitige Induktion besitzen,
so kann durch Wahl des Windungsv erhältnisses dieser Wicklungen dafür gesorgt werden,
:daß auch bei Stromschwankungen des Gleichstromes ein ausreichender Erregerstrom
durch die Wendepolwicklung b fließt. Damit sind die den bekannten Anordnungen anhaftenden
Nächteile vermieden.