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Läufergespeiste Synchronmaschine mit mehreren verschiedenachsigen
Erregerwicklungen auf dem Ständer. Das Drehmoment eines Synchronmotors wächst bekanntlich
mit der Winkelabweichung zwischen der vom Hauptfeld induzierten elektromotorischen
Kraft und der aufgedrückten Klemmenspannung, und zwar bei kleiner Winkelabweichung
angenähert proportional mit dieser. Die vektorielle Differenz zwischen Klemmenspannung
und induzierter EMK ist, wenn man von der Streuung absieht, gleich der vom Querfeld
induzierten EMK. Der aufgenommene Wattstrom ist der Magnetisierungstrom dieses Querfeldes.
* Durch die Winkelabweichung ist somit das Querfeld und durch dieses die Größe des
Wattstromes, also das entwickelte Drehmoment, bestimmt. f e größer das Querfeld
ist, das von einem Wattstrom gegebener Größe erzeugt wird, desto kleiner ist der
aufgenommene Wattstrom für eine gegebene Winkelabweichung und desto kleiner unter
sonst gleichen Umständen die maximale Belastbarkeit des Motors. Aus diesem Grunde
ist bekanntlich die überlastbarkeit von synchronisierten Asynchronmotoren, welche
einen kleinen Luftspalt haben, bei welchen also ein bestimmter Wattstrom ein besonders
großes Querfeld erzeugen kann, besonders gering.
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Die Erfindung bietet nun ein Mittel, das vom Wattstrom erzeugte Querfeld
zu vermindern und dadurch die Belastbarkeit des Motors zu erhöhen, indem auf dem
mit Gleichstrom erregten Teil des Motors eine Querfelddämpferwicklung angebracht
wird, die mit einem mit wachsendem Querfeld zunehmenden Strom so gespeist wird,
daß ihre Amperewindungen dem Querfeld entgegenwirken.
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Gegenstand der Erfindung ist somit eine läufergespeiste Synchronmaschine
mit mehreren verschiedenachsigen Erregerwicklungen auf dem Ständer, bei welcher
zum Zwecke der Selbsterregung sind Querfelddämpfung die Erregerwicklungen mit den
zugehörigen Bürstenpaaren derart verbunden sind, daß der Strom und die Feldrichtung
in der Selbsterxegerwicklung (Hauptachse) gleiche, in der Querfeldwicklung (Querfeldachse)
aber entgegengesetzte Richtung haben.
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Wird bei dieser Maschine zur Erregung eine Gleichstromwicklung verwendet,
auf deren Kollektor zwei Bürstenpaare schleifen, so werden diese erfindungsgemäß
mit den beiden Phasen der Erregerwicklung (Hauptfelderregerwicklung und Querfelddämpferwicklung)
derart verbunden, daß die Hauptfelderregerwicktung auf Selbsterregung, die QQuerfelddämpferwicklung
dagegen auf Aberregung geschaltet ist.
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Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Schaltung. Hier bedeutet
A die an das Netz angeschlossene Arbeitswicklung, die auf dem umlaufenden Teil des
Motors angeordnet ist. G ist die mit Kommutator versehene, ebenfalls auf dem Läufer
angeordnete Gleichstromwicklung, welche den Erregergleichstrom liefert. Diese Wicklung
ist mit den zwei Bürstenpaaren Bh und B, versehen und speist über diese Bürsten
die Hauptfelderregerwicklung H und die Querfelddämpferwicklung Q. Die Wicklungen
H und Q sind auf dem feststehenden Teil des Motors angebracht. Die
Bürsten sind in ihrer räumlichen Lage (unter den Polen) dargestellt. Ein Fehl cD"
induziert also eine EMK zwischen den Bürsten Bh und erzeugt somit einen Strom in
der Wicklung H. Der Drehsinn des Motors ist so angenommen, daß die so entstehenden
Amperewindungen in der Wicklung H die Richtung haben, die durch den mit AWh bezeichneten
Pfeil angegeben ist. Diese Amperewindungen sind mit dem Feld fiel gleichgerichtet
und verstärken dieses Feld.
Die Bürsten BI, sind also mit der Wicklung
H
im Sinne der Selbsterregung verbunden. Unter denselben Voraussetzungen.
über die Art der Darstellung wird das Feld cDq eine Spannung zwischen den Bürsten
B, induzieren und damit einen Strom in der Wicklung Q erzeugen, dessen Amperewindungen
AWQ dem erzeugenden Feld cDq entgegenwirken. Die Bürsten B4 sind also mit der Wicklung
Q auf Aberregung geschaltet. Die Wirkungsweise eines so geschalteten Motors ist
nun folgende: Wird der Motor auf irgendeine Weise, z. B. mit Hilfe von Anlaßwiderständen,
die in den -Stromkreis der Wicklungen H und Q eingeschaltet sind,
angelassen, so wird sich die aus den Wicklungen G und H bestehende Gleichstrommaschine
beim Überschreiten der kritischen Drehzahl, die man in -die Nähe der synchronen
Drehzahl, jedoch noch . unterhalb derselben legen wird, mit Gleichstrom selbst erregen.
Dadurch wird der Motor in den Synchronismus gebracht. Wird er nun be= lastet, so
wird der in der Wicklung A fließende Wattstrom ein Feld cDq erzeugen. Dieses Feld
wird aber wegen der auf Aberregung geschalteten Wicklung Q nicht in der Stärke entstehen,
welche den Amperewindungen des Wattstromes in der Wicklung A entspricht, sondern
nur in der Stärke, welche der Differenz dieser Amperewindungen und der in der Wicklung
Q erzeugten Amperewindungen entspricht. Es wird daher eine viel größere Aufnahme
von Wattstrom in der Wicklung A möglich sein, ehe der Motor wegen allzu starkem
Anwachsen des Querfeldes außer Tritt fällt.
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An Stelle der getrennten Wicklungen: H und Q kann natürlich auch eine
gewöhnliche Dreiphasenwicklung auf dem feststehenden Teil der Maschine verwendet
werden, welche mit drei Bürsten auf dem Kommutator der Gleichstromwicklung G in
der in Abb. 2 gezeichneten Weise verbunden ist. Gegenüber den bekannten. phasenkompensierten
Asynchronmotoren, bei welchen ebenfalls eine dreiphasige Statorwicklung durch eine
mit drei Bürsten versehene, auf dem rotierenden Teil angebrachte Gleichstromwicklung
gespeist wird, sind bei dieser Anordnung iwei Verbindungen zwischen Bürsten und:
Statorwicklung vertauscht. Nach der Lage der Achsen entspricht nämlich die Bürste
Bh der Wicklung H, die Bürste B,1 der Wicklung Q,. und die Bürste B,2 der
Wicklung Q.. Bei einem phasenkompensierten Asynchronmotor wäre dementsprechend die
Bürste B" mit dem Endpunkt der Wicklung Q1 verbunden und die Bürste BQZ mit dem
Endpunkt der Wicklung Q2. Hier dagegen ist umgekehrt die Bürste BQl mit dem Endpunkt
der Wicklung Q2 und die Bürste BQZ mit dem Endpunkt der Wicklung Ql verbunden, d.
h. .die Bürsten BQl und B" sind mit den Wicklungen Q1 und Q2 im Sinne der Aberregung
verbunden, während bei den bekannten phasenkompensierten Asynchronmotoren sämtliche
Phasen der Erregung im Sinne der Selbsterregung geschaltet. sind.
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Ebenso wie bei einem gewöhnlichen Synchronmotor wird'auch hier das
Querfeld stets weniger stark sein als das Hauptfeld, also auch die Spannung an den
Bürsten B, kleiner als die an den Bürsten Bh. Wäre nun die Wicklung Q in der gleichen
Weise ausgeführt wie die Wicklung H, so daß die beiden Wicklungen zusammen eine
gewöhnliche Zweiphasenwicklung bilden würden, dann wären die Amperewindungen in
der Wicklung Q kleiner als die in der Wicklung H, und die Wicklung Q wäre nicht
voll ausgenutzt. Man kann jedoch erfindungsgemäß die Amperewindungszahl der Wicklung
Q vergrößern, indem man dieser Wicklung einen größeren Querschnitt gibt als der
Wicklung H. Dadurch erreicht man, daß auch die vom Wattstrom in der Wicklung A erzeugten
Amperewin dungen noch größer werden können; die Überlastbarkeit des Motors wird
also - dadurch noch weiter erhöht.
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Die angegebene Schaltung kann ebenso wie bei Synchronmotoren auch
bei Synchrongeneratoren mit Vorteil verwendet werden. Sie bewirkt hier eine Verminderung
des Spannungsabfalles und damit ebenfalls eine größere Überlastbarkeit der Maschine.