DE403936C - Wendepolanordnung, deren einzelne Pole einen Hilfsanker mit Trommelwicklung, der zwishen der Gleichstromhauptwicklung und ihrem zugehoerigen Kollektor liegt, induzieren - Google Patents

Wendepolanordnung, deren einzelne Pole einen Hilfsanker mit Trommelwicklung, der zwishen der Gleichstromhauptwicklung und ihrem zugehoerigen Kollektor liegt, induzieren

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DE403936C DEM80140D DEM0080140D DE403936C DE 403936 C DE403936 C DE 403936C DE M80140 D DEM80140 D DE M80140D DE M0080140 D DEM0080140 D DE M0080140D DE 403936 C DE403936 C DE 403936C
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/24DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having commutating-pole windings

Description

  • Wendepolanordnung, deren einzelne Pole einen Hilfsanker mit Trommelwicklung, der zwischen der Gleichstromhauptwicklung und ihrem zugehörigen Kollektor liegt, induzieren. Die bekannten Wendepolanordnungen genügen in allen Fällen, wo auf den Kollektoranker ein Außenfeld induzierend einwirkt und wo in den magnetischen Kreis ein größerer Luftspalt eingeschaltet ist. Das Ankerfeld selbst wird hierbei in den Kommutationszonen nicht nur vollständig unterdrückt, sondern auch ein zusätzliches, dem Ankerfeld stets entgegengesetztes Wendefeld erzeugt. Der elektrische Widerstand der durch die Bürsten jeweilig kurzgeschlossenen Ankerspulen ist zwar gering, und es können bei ungenauer Wendepolbemessung beträchtliche Ströme durch diese Ankerspulen fließen, a',=er der magnetisierende Einfluß dieser stromdurchflossenen Spulen ist im Verhältnis zur Stärke des Außenfeldes meist verschwindeeid klein. Diese Wendepoleiinrichtungen versagen aber in allen jenen Fällen, wo das Ankerfeld selbst an Stelle des Außenfeldes zur Induktionswirkung herangezogen wird. Damit das Ankerfeld sich in der gewünschten Stärke entwickelt, muß der Luftspalt wie bei Asanchro ?ni.aschinen möglichst klei:i gehalten werden. Dann können aber die oben erwähnten Kurzschlußströme infolge inangelliafterIKemniutierung eitlen ganz bedeutenden, und zwar störenden Einfluß auf die Wirkungsweise solcher Maschinen ausüben, abgesehen davon, daß der Wendepolkraftlinienfluß stets dein nützlichen Ankerfelde entlegengerichtet ist und daher die Leistungsfähigkeit der Maschine bedeutend herabsetzt. Um in diesen Fällen das Ankerfeld in seiner vollen Stärke zu erhalten, läßt man die Wendepole nur auf Kollektorverbindlungen, die auf einem Hilfsanker verlegt sind, einwirken. Bei Anordnungen dieser Art sind bisher pro Bürstenbolzen nur zwei induzierende Wendepole in Form einfacher Hufeisenmagnete verwendet worden. Werden die Kollektorverbindungen auf dein Hilfsankerkern in Form einer Ringwicklung untergebracht, so sind diese Wendepole ausreichend, und es wird jeder auf der Außenfläche des Ankers liegende Leiter von einem Wendepol während der Kommutierung induziert. Die an ('er Innenfläche liegenden Leiter nehmen an der Induktion nicht teil. Die Pole haben die Aufgabe, -zwischen den einzelnen Kollektorverbindungsleitern der Kommutierung günstige Spannungsdifferenzen zu erzeugen. Verlegt man aber die Kollektorverbindtingen in Form von einfachen Schleifen i-tir auf der Oberfläche oder in Nuten des Hilfsankereisens, so bleibt hei gleicherWendepolzahl die Zahl der nützlich induzierten Leiter dieselbe wie vorher bei der Ringwicklung; der Hilfsanker muß jedoch daran praktisch eine bedeutende achsiale Länge erhalten, um eine genügende Wendepolwirkung zu erzielen.
  • Die Erfindung ermöglicht. Te achsiale Länge des Hilfsankers ganz wesentlich zu verkleinern. Sie besteht im Wesen darin, daß zwei oder mehr Wendepolpaare mit ihren gleichnamigen Polen aneinandergereiht sind, wobei die Polteilung jedes Wendefeldpaares dein Wicklungsschritt der Hilfsankerwicklung gleich ist. Die Anordnung ist gemäß der Erfindung zweckmäßig derart getroffen, daß die Kollektorverbindungen @in Form von Schleifen oder Wellen oder mehrerer durch Wellenschritt in Reihe geschalteter Schleifen auf der Oberfläche des Hilfsankers mit einem Wicklungsschritte verlegt sind, der einer Wendepolteilung gleichkommt, und daß so viele Wendepolpaare gleicher Polteilung mit gleichnamigen Polen aneinandergereiht sind, als Hilfsankermiten von einer Kollektorverbindung bewickelt sind. Die zu einer Kollektorverhindung gehörigen Spulenseiten der Id:-ilfsankerwicklung kommen dann unter allen Umständen in dieselbe relative Lage zu ihren jeweilig zugeordneten Wendepolen und werden daher alle gleich nützlich induziert.
  • Gleichzeitig wird dein U'endefeld eine solche 1#eldkttrve zugrunde gelegt, d!aß zwischen zwei unter der Bürste befindlichen Kollektorstegen stets dieselbe Spannungsdifferenz während der ganzen Kommutbierungsdauer dynamisch induziert wird, was einer gleichmäßigen Stromverteilung unter der Bürste entspricht. Wie sich leicht zeigen lädt, inpß eine solche Feldkurve geradlinig ansteigen, wie in Abb, t für den einfachen 1#'a11 eines zweifachen Wendepo-lpaares gezeigt ist. Die zugehörige Hilfsankerwicklung ist, wie Abb, 2 zeigt, für jede Kollektorverbindung eine einfache Schleife (sie könnte auch aus mehreren Windungen bestehen), die in zwei Hilfsankernuten verlegt ist. Der Hilfsanker wird im allgemeinen zweckmäßig wit so vielen Nuten versehen, als der Kollektor Stege hat. Bei Reihenwicklungen mit v erinehrter Stegzahl und bei mehrgängigen Reihen- als auch Parallelwicklungen kann jedoch diie Hilfs;ankernutenzahl entsprechend der Hauptankerwicklung beschränkt werden. Der Wicklungsschritt ist gleich der Wendepolteilung. Letztere muß zwei Kollektorteilungen entsprechen, wenn die Bürste (vgl. Abb.2) nur so breit wie ein Steg ist, um während der ganzen Kommutierungsdauer eine gleich große Spannungsdifferenz zwischen den zwei kommutierenden Stegen zu erzeugen.
  • Die geradlinig ansteigende Feldkurve kann auf verschiedene Weise erreicht werden. So sind beispielsweise in Abb. 2 und d. die Wendepolschuhe derartig abgeschrägt, daß hei überall gleich großem Luftspalt die gewünschte Feldkurve entsteht. Abb.3 zeigt für dieselbe Hilfsankerwicklung wie in Abb. 2 die Stirnansicht einer anderen Polschuhform mit achsparallelen Polschuhkanten, wobei dem Luftspalt eine entsprechende Form erteilt ist.
  • Auch bei dieser Wendepolanlage ist es jedoch angezeigt, dies Hauptfeld in den Kommutaüionszonen durch Luftspalterweiterungen entsprechend zu .schwächen, um unwirtschaftliche Abmessungen zu vermeiden.
  • Abb. 3 zeigt außerdem die Schaltung einer Wendepolwioklung. H ist die vom Bürstenstrome durchflossene Hauptstromwicklung und E eine zusätzliche Erregerwicklung, die von einem getrennten Stromkreise aus gespeist und geregelt werden kann, um die induzierende Wirkung der durch eine Luftspalterweiterung in den Kommutabionszonen nicht ganz unterdrückten Ankerfelder zu bekämpfen. Die Hauptstromwicklung H muß derart bemessen sein, daß sie der Gegenmagnetisierung der in den Nuten unter den Wendepolen verlegten stromdurchflossenen Kollektorverbindungen vollständig entgegenwirkt und darüber hinaus noch das für dlie reine Kommutierung nötige Wendefeld erzeugt. Die Zusatzwicklung E kann auch weggelassen werden.
  • Vorteilhafter als die einfache Schleifenwicklung ist die Wellenwicklung der VerbindungsleiternachAbb.d.. Die zusätzlicheSelbstinduktion der Verbindungsleiter, die die Kominutierungsreaktanzspannung des Ankers vergrößert, fällt hier kleiner aus als bei einer gleichwertigen Schleifenwicklung mit eineinhalb Windungen, da ja die Selbstinduktion dem Quadrate der Windungszahl proportional ist. In Abb.4 ist die Bürstenbreite gleich drei Stegbreiten angenommen. Eine Kollektorverhindung liegt in drei Nuten, daher sind drei Wendepolpaare aneinändergereiht, deren Polteilung vier Stegb@reiten entspricht. Im allgemeine:i muß die Wendepolteilung mindestens der um die Einheit vermehrten Kollektorbürstenbreite, gemessen in Stegstärken, entsprechen. A stellt die Hauptankerwicklung, B die Hilfsankerwicklung der Kollektorverbindungen dar. Die induzierenden Wendepolflächen sind strichliert eingetragen. Die Aneinanderreihung der abgeschrägten Wendepolpaare kann nach Abb.2 oder nach :\b1). 4 erfolgen.
  • Ahb. 5 gibt den zu Abb.4 gehörigen Verlauf der induzierten Stegspannung wieder. Man sieht daraus, daß zwischen den beide i Bürstenkanten stets die größtePotenttialdifferenz besteht, die gegen die Mitte der Bürste gleichmäßig abfällt, so daß wieder zwischen z«-ei aufeinanderfolgenden Stegen stets während der ganzen Kommutierungsdauer die gleiche Spannungsdifferenz induziert wird.
  • Für die meisten praktischen Fälle wird sich eine aus Schleifen und Wellen zusammengesetzte Hilfsankerwicklung, etwa. nach Abb. 6, als die günstigste erweisen.
  • Diese WendepAanordnung ist für alle geschlossenen Gleichstromwicklungen anwendbar.
  • Abb. 7 veranschaulicht die allgemeine Anordnung. Hierbei sind alle zu einem Bürstenbolzen gehörigen, aneinandergereihten `Vendepolpaare beispielsweise von einer gemeinsamen Erregerspule H -f- E aus erregt. Bei der Befestigung der Wendepole am magnetisch leitenden Gehäuse ist darauf zu achten, daß dein Gehäuse stets dieselbe Polarität (in der Abbildung der Südpol s) zugekehrt werde, damit der magnetische Wendepolstreufluß möglichst gering wird. Besser aber teuerer ist die Befestigung der Wendepole auf einem unmagnetischen Materiale.
  • Da bei mittleren Maschinen die Polteilung rund 16mal so breit ist als d!as kommutierende Bündel, ist die Kommutierungsdauer für eine Kollektorverbindung nur lilc einer halben Ankerummagnetisierurgsperiode. Bei gleicher Erwärmung kann somit das Kupfer bzw. Leitungsmaterial derVerbindungsleiterl iG -4mal höher beansprucht werden als bei der Hauptankerwicklung. Dadurch wird nicht nur an Wicklungsraum für den Hilfsanker gespart, sondern es erhalten auch die Verbindungsleiter höhere Ohmsche Widerstände, welche größere Kurzschlußströme unter den Bürsten auch bei unvollkommen wirkenden Wendepolen sicher vermeiden. Bei den üblichen Drehstrom-Gleichstrom-Umformern ergibt die Wend'epolanla-ge gemäß der Erfindüng den Vorteil, daß sie das Hauptfeld wie das Wechselstromdrehfeld des Ankers in keiner Weise beainflußt.
  • Dies gilt in noch weit größerem Maße bei Drelifeldumformern ohne Außenfeld, bei welchen der Luftspalt aus den eingangs erwähnten Gründen tunlichst klein gemacht werden muß. Es ist zweckmäßig, ihn in einer Konimubationszone zu erweitern, um ein noch bestehendes Ankerdrehfeld möglichst zu unterdrücken. Doch auch die dynamisch induzierende Wirkung dieses nicht ganz unterdrückten Drehfeldes auf die unter Stromwendung stehenden Ankerleiter läßt sich mittels der Wendepole dadurch vollkommen aufheben, daß man die bereits in Abb. 3 erwähnte zusätzliche Erregerwicklung E an die Spannung von Bürsten legt, die gege:,über den zugehörigen Bürsten um 9o elektrische Grade versetzt sind.
  • Die Anwendung dieser Wendepolanlage bietet ferner -große Vorteile bei gewissen Gleichstrom - Gleichstrom - Umformern ohne Außenfeld mit zueinander elektrisch senkrecht stehenden Bürstensätzen nach D e r i und bei einer Ouerfeldmaschine für konstanten Strom nach R o s e n b e r g. Das Entstehen von störenden Kurzschlußströmen unter den Bürsten ist hiermit ganz vermieden und arbeiten solche -Maschinen dann ganz zuverlässig.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Wendepolanor:dnung, deren einzelne Pole einen Hilfsanker mit Trommelwicklung, der zwischen der Gleichstromhauptwicklung und ihrt-m zugehörigen Kollektor liegt, induzieren, dadurch gekennzeichnet, daß so viele Wendepolpaare mit ihren gleichnamigen Polen aneinandergereiht sind, 'als Hilfsankernuten von einer Kollektorverbindung bewickelt sind, und daß die Polteilung jedes Wendefeldpaares dem Wicklungsschritt der Hilfsankerwicklung gleich ist. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorverbindungen in Form von Wellen oder durch Wellenschritt in Reihe geschalteter Schleifen auf dem Hilfsankerkern verlegt sind. 3. Ausführungsform nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Polschuhen der Wendepolpaare eine solche Form erteilt ist, daß für jeden Pol eine annähernd geradlinig ansteigende Wendefeidkurve entsteht.
DEM80140D 1923-01-03 1923-01-03 Wendepolanordnung, deren einzelne Pole einen Hilfsanker mit Trommelwicklung, der zwishen der Gleichstromhauptwicklung und ihrem zugehoerigen Kollektor liegt, induzieren Expired DE403936C (de)

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