DE413823C - Schaltung zur Unterdrueckung der Lamellenoberwellen bei kommutierenden elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

• Schaltung zur Unterdrückung der Lamellenoberwellen bei kommutierenden elektrischen Maschinen. Der Strom einer kommutierenden Wechsel-oder Gleichstrommaschine weist praktisch immer höhere Harmonische auf, und zwar vorzugsweise von Periodenzahlen, die in einfacher Beziehung zur Anzahl der I-Commutatorlamellen stehen, die in der Sekunde an einer Bürste vorübergehen. Diese Harmonischen können als Lamellenoberwellen bezeichnet werden, und ihre Entstehung kann etwa in der folgenden Weise erklärt werden: Während des .Torüberganges zweier' nebeneinanderliegender Kommutatorlainellen an einer Bürste soll der Strom in der zwischen den Lamellen liegenden Spule seine Richtung ändern. Während der Umkehrperiode ist die Spule durch die Bürste kurzgeschlossen, wodurch in letzterer mehr oder weniger unregelinäßige Spannungsabfälle entstehen. Die Gesaintspannung von Bürstenhalter zu Bürstenhalter wird durch diese Spannungsabfä lle becinflußt, und hierdurch entstehen also (printiire) Lamellenoberwellen einer Art in der .Maschinenspannung bz«-. ini Strom.
• Derartige Oberwellen zweiter Art, die bedeutend ernsthafter ,ein 'können, entstehen aber sekundär in gewissen Maschinen, und zwar in einer «eise, die an Hand der Abb. i und 2 der Zeichnung beschrieben werden soll. Die während der KOnlmutation von der Bürste a (Abb. i) kurzgeschlossene, Spule b umschlingt im allgemeinen den ganzen Eisenkern eines Polpaares der Maschine. Derselbe Eisenkern ist auch mit der Erregerwicklung c verkettet. Sie ist also zusammen mit der kurzgeschlossenen Spule als eine Art von Transformator zu betrachten, dessen Prnnarstroni ein hoclifreduenter Wechselstrom ist (in Abb. 2 schematisch (larnestellt ). In der Sekundärwicklung, n:iinlich der Erregerwicklung der .fa.chine, die eine nriil.iere Windungszahl hat. wird deshalb eine \-erl):iltnismäßig holte Spannung erzeugt-, die die Laniellenoberwellen bedeutend verstärkt. In Gleichstroniniascliinen, wo 1171 allgemeinen ein wesentlicher Teil des niannetischen Kreises aus inassi@-ein It'isen besteht, wirkt letzterer gc@@isucrmaßcn (1:inil)fen(l auf die Oberwellen. In kommutierenden Wechselstrominaschinen aber, wo der ganze Magnetkreis geblättert ist, tritt keine solche Dämpfung ein. Hierin dürfte der Hauptrund liegen, weshalb die Lamellenoberwellen, die sich vorwiegend als Quellen von Schwachstromstörungen ' im Eisenhalinbetriel) bemerkbar gemacht haben, im allgemeinen bei Wechselstromkominutatortnaschinen für gefährlicher als bei Gleichstrommaschinen angesehen wurden.
• Die in der beschriebenen Weise in der Erregerwicklung erzeugte Spannungsoberwelle schickt eine entsprechende Stromoberwelle durch die Leitung, und letztere ist die unmittelbare Quelle der meisten Stiirungen. Um sowohl dis erste als auch <die zweite Welle zu unterdrücken, wird nach der Erfindung (Abb. 3) mit der Erregerwicklung c ein eine Kapazität e enthaltender Stromkreis ini ebenuchluß verbunden (Abb. .4) oder transforinatorisch gekuppelt (d, Abb.3), der mit den übrigen ruhenden. Wicklungen der .Iaucliine nicht verkettet ist. Die Kapazität ist so zu bemessen, daß der kapazitative Stromkreis die genannte Wicklung für Frequenzen -,on der Größenordnung der Lamellenfreduenz praktisch - kurzschließt, wiihrend er für die niedrige lIascliinenfreduenz als ein großer (1)z«-. bei Gleichstrom unendlicher) Widerstand wirkt.
• Da die fraglichen .I$Schiiieil (i ormigsweise Balinniotoren) oft bei sehr veränderlicher Geschwindigkeit arbeiten, wird auch die Lamellenfreduenz oft veränderlich. In solchen Füllen ist es von besonderer Wichtigkeit, (laß der Nebenschluß einen niedrigen Widerstand für die 1ireduenzen hat, die sieh für den I-' ci-nsprecliei-l)eti-icl) als besonders silircn@l erwiesen haben, il. 1i. etwa 8o0 in der Sekunde oder nielir. .11)b. 3 zeigt, wie geii)iiß der I?rfin<lun@ grundsätzlich zu Verfahren Ist, aber in der Praxis kann es mit Rücksicht auf den @-erfügb:1ren Rauin oft vorteilhafter sein, den Kon(lcnsator c unniitt(,ll)ar zwischen die Klc#ininen der @VickIung e zu schalten. In Gewissen fällen kann c; vorteilhaft sein, eine Kapazität und eine Induktanz in Reihe zwischen die. Klemmen der Erregerwicklung zu schalten, die dabei derart bemessen werden können, daß eine Resonanz bei etwa 8oo Perioden eintritt. Ist C die Kapazität in Farad und L die Induktanz in Henry, so soll also CL gleich 41_r264. 1&4 seüT.
• In vielen Fällen kann jedoch eine-derartige besondere Induktanz entbehrt werden. Die Kapazität soll jedenfalls größer als diejenige sein, die mit der Streuinduktanz der Erregerwicklung bei den wichtigsten vorkommenden Oberwellen in Resonanz ist, aber nicht so ' groß, daß sie mit jener Induktanz bei der gewöhnlichen Maschinenfrequenz, etwa 15 bis a5 in der Sekunde, Resonanz bildet. Die Resonanzfrequenz- für die Kapazität und die genannte Streuinduktanz soll also etwa zwischen 5o und 500 liegen." Durch den Kurzschluß-wird die Sekundärspannung des aus der Ankerspule und der Erregerwicklung gebildeten Transformators sehr niedrig und kann deshalb keine merkbaren störenden Oberwellen in der Leitung erzeugen. Da jedoch bei einer solchen niedrigen Spannung die dielektrische Festigkeit des Kondensators im allgemeinen nicht ganz ausgenutzt wird, so ist es oft zweck= mäßig, zwischen Erregerwicklung c und Kondensator e einen Transformator f einzuschalten, wie Abb. 4 darstellt. Die Wirkung eines solchen Transformators wird ,gleichbedeutend mit einer -Vermehrung der Kapazität des Kondensators im Verhältnis des Ouadrates der Übersetzung. Letztere wird in der Praxis nicht durch die von den Oberwellen hervorgerufene dielektrische Beanspruchung, sondern durch die-der transformierten Erregerspannung gewöhnlicher Periodenzahl begrenzt. _ Falls die Schaltung einer Induktanz in Reihe mit dem Kondensator zwecks Schaffung einer Resonanz' er wünscht ist, kann die Streuinduktanz des Transformators leicht für diesen Zweck hinreichend groß gemacht werden. -Obwohl die Erregerwicklung, wie oben dargelegt wurde, die Hauptquelle der Lamellenoberwellen sein-dürfte, können- solche doch unter Umständen auch in den übrigen ruhenden Wicklungen der Maschine, d. h. in der Kompensations- und Wendepolwicklung, entstehen. Zur Unterdrückung von diesen können auch letztere Wicklungen mit kapazitativen Nebenschlüssen versehen werden, die dann aber von demjenigen der Erregetrennt reinsollen. Sonst kann min dich daß Spannungsoberwellen in jeder für sich entstehen, die zwar die unmittelbare äußerliche voneinander aufheben, gleichzeitig aber infolge ihrer verschiedenen magnetischen Beziehungen zum Ankerstromkreis tertiäre Oberwellen in letzterem hervorrufen.
• Falls bei mehrpoligen Maschinen die Erregerspulen für sich in Reihe geschaltet sind, können sie zusammen an einem gemeinsamen IOondensatorkreis angeschlossen sein. Zwar können dann die Lamellenoberwellen der verschiedenen Spulen in verschiedenen Phasen liegen, aber die äußerliche Wirkung ihrer Resultierenden wird doch unterdrückt. Dasselbe gilt auch für die übrigen Wicklungen, falls sie mit kapazitativen Nebenanschlüssen versehen sind.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: kommutierenden die-Erregerwicklung mit verketverteter bunden gekuppelt Ausführungsform Maschinen, g Nebenschlusses 50 gekennzeichnet, mehrere Maschine v i.
2. Schaltung zur Unterdrückung der Lamellenoberwelfen bei elektrischen Maschinen, bei denen die auf aufgedrückte Spannung eine andere als die Maschinenspannung ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerwicklung ein eine Kapazität enthaltender, mit den übrigen ruhenden Wicklungen der Maschine nicht Stromkreis im Nebenschlusse oder mit ihr oder einem Nebenschluß zu ihr transformatorisch ist. nach Anspruch z, 2. dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Kapazität eine Induktanz geschaltet ist.
3. 3. Ausführungsform nach Anspruch z bei deren Erregerspulen für sich in Reihe eschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der lcapazitative Nebenschluß an die Klemmen der ganzen Spulengrttppe gelegt ist.
4. 4. Ausführungsform nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des -bei einer Perio-und 50o mit denzahl zwischen etwa der Streuinduletanz der Erregerwicklung in Resonanz ist.
5. 5. Ausführungsform nach Anspruch r, dadurch daß eine oder der übrigen ruhenden Wicklungen der in an sieh bekannter Weise auch noch mit besonderen lcapazitati en Nebenschlüssen versehen sind.