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Kompensierter Wechselstromkollektormotor mit zwei mehrphasigen Bürstensätzen.
Um die Wechselstromnetze von Blindströmen zu entlasten, ist man bestrebt, Wechselstrommotoren
zu verwenden, deren Erregerenergie in ihnen selbst erzeugt wird. Insbesondere kommen
hierfür asynchron anlaufende Synchronmotoren oder, was annähernd das gleiche ist,
synchronisierte Asynchronmotoren (Synchron - Induktionsmotoren) in .Betracht. Diese
Motoren laufen nach Art von Asynchronrnotoren mit dem 1,5- bis ?,fachen (Normal-)
Drehmoment an und erhalten in der Nähe des synchronen Ganges eine Gleichstromerregung;
welche bewirkt, daß sie in den Synchronismus springen und dann als reine Synchronmotoren
weiterarbeiten. Die Gleichstromerregung wird dann derart eingestellt, daß dem Netz
keine Erregerenergie zu entnehmen ist. Unter Umständen wird man die Erregung sogar
auf Phasenvoreilung des Motorstromes einstellen, um ein Außertrittfallen des Motors
bei Überlastung zu verhindern. Nun ist aber der synchrone Betrieb in vielen Fällen
nicht erwünscht; es gibt Anlagen, wo ein Nachgeben der Tourenzahl bei großer Belastung
sogar gefordert wird. Ferner aber liegt die Möglichkeit des Außertrittfallens stets
vor, wenn große Belastungsstöße unvermeidlich sind oder wenn die Netzspannung vorübergehend
abfällt oder gar kurzzeitig aussetzt. In diesen Fällen sind Motoren vorteilhaft,
welche die Eigenschaften der reinen Asynchronmotoren besitzen, welche selbsttätig
stets der durch die jeweilige Netzspannung bedingten Tourenzahl zustreben, also
nicht außer Tritt fallen können, und deren Tourenzahl bzw. Schlüpfung sich in engen
Grenzen mit der Belastung ändert. Die deutsche Patentschrift r566;5 zeigt bereits
einen Kollektormotor mit zwei gegeneinander verstellten Bürstensätzen, bei welchem
der Anker über die Bürsten des einen Satzes kurzgeschlossen ist, während er über
die Bürsten des anderen mit der Statorwicklung in Reihe geschaltet ist. Es ist dort
gezeigt, daß diese Maschine nicht den Charakter eines Nebenschlußmotors, sondern
eines Serienmotors hat. Die Erklärung hierfür ist darin zu suchen, daß der Erregerstrom,
welcher durch die in Reihe zur Statorwicklung liegenden Bürsten fließt, proportional
dem Hauptstrom des Motors ist. Dieser Motor ist aber in allen den Fällen nicht verwendbar,
wenn es sich um den Betrieb mit einer von der Belastung möglichst unabhängigen Tourenzahl
handelt.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein kompensierter Induktionsmotor,
welcher trotz der Phasenkompensation seine asynchronen Eigenschaften beibehält und
ebenso wie der Motor nach Patent 156675 zwei gegeneinander verstellte Bürstensätze
trägt, -von denen der eine sich im Kurzschluß befindet, sich aber grundsätzlich
dadurch von ihm unterscheidet, daß er die Eigenschaft eines Nebenschlußmotors aufweist.
Der Aufbau dieses Motors ist folgender: Der Stator des Motors besitzt eine normale,
an der Netzspannung liegende Wicklung, und der Rotor
trägt ebenfalls
eine normale, mit Kollektor versehene geschlossene Wicklung. Es sind zwei Bürstensätze
vorgesehen, deren Bürsten auf dem Kollektor schleifen und von denen der eine über
einen normalen Anlaßwiderstand kurzgeschlossen wird, während gemäß der Erfindung
der andere an einer dem Netz gegebenenfalls über Transformatoren entnommenen Spannung
liegt. Beim Anlassen ist zunächst der zweite Bürstensatz von der Spannung abgeschaltet,
während der erste Bürstensatz mit dem Anlasser verbunden ist. Durch allmähliches
Einschalten und Kurzschließen des Anlaßwiderstandes erhält der Motor ein hohes Anlaufdrehmoment
und strebt einer Tourenzahl zu, welche seinem normalen Schlupf entspricht. Ist diese
Tourenzahl annähernd erreicht,- dann wird der zweite Bürstensatz an Spannung gelegt,
und damit wird sich dem im Rotor durch Induktion erzeugten Rotorstrom ein Rotorstrom
überlagern, welcher im Stromkreis des zweiten Bürstensatzes fließt. Die Phase dieses
überlagerten Stromes relativ zur Phase der im Rotor induzierten EMK läßt sich nun
durch die Lage des zweiten Bürstensatzes einstellen, und man kann erreichen, daß
die zusätzliche Stromkomponente den Erregerstrom für das Motorfeld liefert. Durch
Wahl der Größe der dem zweiten Bürstensatz zugeführten Spannung läßt sich auch eine
Überkompensation erreichen. Gegenüber den Motoren ähnlicher Art, welche eire besondere,
über Schleifringe kurzschließbare Wicklung besitzen, wird der große Vorteil erreicht,
daß sowohl die besondere Wicklung als auch die Schleifringe in Fortfall kommen.
Demgegenüber ist der geringe Mehrverlust ohne Belang, welcher dadurch entsteht,
daß der Kurzschluß der Rotorwicklung anstatt über Schleifringbürsten über Kollektorbürsten
erfolgt.
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Bei dem beschriebenen Motor kann die Regelung der Erregung und des
Leistungsfaktors außer durch Veränderung der Sekundärspannung des den zweiten Bürstensatz
speisenden Transformators auch durch Verschieben dieses (Erreger-) Bürstensatzes
geschehen. Es ist aber dabei vorteilhaft, mit der Verschiebung der Erregerbürsten
dieArbeitsbürsten (den ersten Bürstensatz) mitzuverschieben, da die asynchrone Arbeitsweise
unabhängig von der Stellung der Arbeitsbürsten ist. Unterbleibt das Einschalten
der Erregerspannung; dann arbeitet der Motor als gewöhnlicher Asynchronmotor, dessen
Schlüpfung mit Hilfe des Anlaßwiderstandes geregelt werden kann. Den besonderen
Erregertransformator kann man durch eine besondere Wicklung auf dem Stator ersetzen.
Die erforderliche Spannung hat im wesentlichen nur den Ohmschen Abfall des Erregerkreises
zu decken. Auch diese Wicklung ist entbehrlich, wenn die Statorwicklung die bekannten
Anzapfungen zur Entnahme der Erregerspannung erhält.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Es bedeutet N ein Dreiphasennetz, S die Stator-, R die Rotorwicklung
des kompensierten Induktionsmotors. A, A, A sind die drei um i2o° gegeneinander
versetzten Bürsten des ersten Bürstensatzes (Arbeitsbürsten), B, B, B die
drei um i2o° gegeneinander versetzten Bürsten des zweiten Bürstensatzes (Erregerbürsten).
Die beiden Bürstensätze sind gegeneinander um 6o° verstellt. Die Bürsten
A, A, A sind mit dem Anlaßwiderstand W verbunden, während die Bürsten
B, B, B mit der Sekundärwicklung 0 des Transformators T verbunden sind, dessen
Primärwicklung P parallel zur Wicklung S an des Netz N angeschlossen ist.
G und H
sind Schalter. -- Um den Motor anzulassen, wird der Schalter- G geschlossen;
während H noch offen bleibt. Der Anlasser -wird nach und nach kurzgeschlossen. Der
Motor läuft als Asynehronmotor mit hohem Drehmoment an. Sobald die normale Tourenzahl
annähernd erreicht ist, wird auch Schalter H geschlossen-, und- die Bürstensätze
werden in eine Lage gebracht, bei welcher die gewünschte Phasenkompehsation des
Motors besteht. Damit ist das Anlassen vollzogen und der Motor arbeitet. wie ein
normaler, aber dabei kompensierter Asynchronmotor. -