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Kommutierungseinrichtung für Kommutator-Generatoren, °1VIotoren und
Umformer. Bei elektrischen Maschinen mit Kommutatorankern, wie Dynamomaschinen oder
Einankerumformer, bei denen zur Veränderung der abzugebenden Spannung die Bürsten
in das Erregerfeld hineingeschoben werden, ist es nötig, in den Spulen, deren zugehörige
Kommutatorstege durch die stark aus -der Neutralen verschobenen Bürsten überdeckt
werden, eine Gegenleistung wirken zu lassen, um schädliche Funkenbildung am Kommutator
zu vermeiden. Hierfür sind bereits Leiteranordnungen bekannt, die zwischen Wicklungsende
und Kommutatorsteg liegen und auf welche ein besonderes Magnetfeld derart .einwirkt,
daß beim Überdecken der Lamellen durch die Bürste ein Stromkreis entsteht, bei dem
die in den magnetisch beaufschlagten Leiterabschnitten abschnittweise erzeugten
Spannungen sich gegenseitig aufheben. Die Erfindung betrifft hauptsächlich die Polanordnung
einer solchen zwischengeschalteten »Kommutierungsdynamo«, die in erster Linie für
einen Wechselstrom-Gleichstrom- oder auch Gleichstrom-Gleichstrom-Umformer bestimmt
ist, dessen sekundär abgenommene Gleichspannung nach Abb. i geregelt wird. A sei
der Kommutatorumfang, i und z die in der Neutralen verbleibenden »festen« Bürsten;
i" und na sind die mit i und z über die zu speisenden Stromkreise Mi und M2 verbundenen,
um die volle Polteilung verschiebbaren »beweglichen« Bürsten, die also in das Erregerfeld
NS hineingelangen. Abb. a zeigt den Verlauf der Spannung E beim-Verschieben der
Bürsten 1Q (2Q) gegenüber i (z) um die Winkel a von o bis i8o elektrischen Graden.
Diese Bürstenschaltung hat den großen Vorteil, daß praktisch die Bürsten i" und
2d nur zwischen einem Winkel a ' von 2o bis 16o elektrischen Graden (Lagen00 und
UU in Abb. i) verstellt werden brauchen, somit der Kommutator seine normale Breite
behält. Die Abbildung zeigt, daß bei a=go° und einer >»reduzierten« Bürstenbreite
b. die größte Spannung eBmax erzeugt- werden muß, abgesehen von einer »Wendepol-«
(Gegenreaktanz-) Spannung, die in bekannter Weise zur Herbeiführung einer »geradlinigen«
Kommutation unter der Bürste benötigt wird. Zur Aufhebung der jeweiligen Spannung
eB, die einen Teil der wirksamen Leistungsspannung bildet; dient nun die in Abb.
3 gezeigte Anordnung. ' Die normale Hauptankerwicklung HA ist nicht unmittelbar
mit den zugehörigen Kommutatorstegen verbunden, sondern es ist jede einzelne Ausführung
i, a ... -iq. mit je einem Anfang einer besonderen Wicklung Wl, W.
. . . Wi4 verbunden, deren Ende erst reit dem zugehörigen Kommutatorsteg
F(i, 1C2 ... 1(i, verbunden ist. Die Wicklungen liegen auf einem Trommelankerpaket
in Nuten, deren Zahl zweckmäßig gleich der Kommutatorstegzähl gemacht wird. Die
Spulenweite der Windungen W, usw. kann beliebig gewählt werden, so daß eine geringe
Wickelkopflänge und -ausladung erreicht werden kann. Die: Windungen W1 usw. werden
beaufschlagt
durch zwei gleichnamige Feldpole SS,
deren Polschuhbreite
b", etwa gleich der Bürstenbreite, auf den Umfang des Komfnutierungsgedankens reduziert,
ist. WerdennäU7de Stege h1 und h2 durch die Bürste überdeckt,. so zeigt das Abschreiten
des gesamten Strörrrkreises, daß die von den Hauptleitern mit der wirksamen Länge
2-i erzeugte Spannung durch eine Gegenspannung auf teer Leiterlänge 3 h" vernichtet
werden kann-. Hat jede Wicklung W1, W2 usw. nicht nur ekte Wiridang, wie gezeichnet,
Sondern n Wfndünb6n, so wird allgemein die Länge des Gegerfl elters (2 n -[- t)
l",. Die hochbelastbare Wicklung des Kommutierungsankers° vArg zweckmäßigauf einen
Anker vom Durchmesser des-Hauptankers verlegt. Die Nutabmessungen sind so zu wählen,
daß- man bei höher üüaximaler Zahnsättigung, deren Flöhe, wie beim Hauptanker, nur
von den zugelassenen, Eisenverlusten abhängt, eine höhe Luftiedtfk#-tion BI" erhält,
die i. die achsiale Eisenlänge l", merklich verkürzen hilft; 2. im Verein mit genügend
größere Luftspalt durch den nötigen hohen AW-Verbrauch, für dessen Aufbringung reichlich
Polwickelraum zur Verfügung steht, eine: »Leörlaufkennlinie« .ergibt, die gleich
derjenigen eines normalen Wendepols verläuft.
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Die Änderung der Induktion BI., in Ab= hängigkeit vän den erzeugenden
Amperewin dungen AWw geschieht dann annähernd geradlinig,. und es kann diese AW-Zahl
durch: eine Wicklung erzeugt werden, die an einer Spannung eerr liegt, deren Höhe
sieh mit der' Höhe der zu kompensierenden Spannung e$ proportional oder annähernd
proportional ändert. Man legt z. D. diese Erregerwicklung NS an die bewegliche Bürste
id und an eine vor- oder nacheilende Hilfsbürstebl, die auf dem Kommutator schleift
(Abb, z).
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Eine vom Hauptstrore durch-8.össene Wicklung Ha (Abb,. 2) erzeugt
ein mit dem Bürstenstroni veränderliches Kommutierungsfeld wie jede normale Wendepolwicklung.
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Die beiden Pole SS sind an einem Jochring befestigt, der zweckmäßig
als Bürstenträger für die beweglichen Bürsten ausgebildet ist (Abb. ¢). Die Einsteilung
der Sekundärspannung der Hauptmaschine geschieht dann durch Verdrehen der ganzen:
Hilfsmagneteinrichtüng samt der Apparatur der beweglichen Hauptbürsten und der Hilfsbürsten.
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Der magnetische Kreis wird geschlossen über die Ankerkerne und die
Pole entgegengesetzter Polarität NN, die, um i8o elektrische Grade sinngemäß
zu SS versetzt, die beschriebene Kommutation in denjenigen Hauptleitern erzeugen,
die um i8ö elektrische Grade gegenüber den betrachteten liegen. Im Beispiel wirkt
also die Einrichtung auf die beiden voraussetzungsgemäß fest um i8o elektrische
Grade gegeneinander versetzten Bürsten i" und 2" der Abb. i.
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Läßt man, falls nur ein einziger Stromkreis, z. B. M1, gespeist werden
soll, die Bürste 2" fort, so: fällt auch jede Wirkung der Pole NN auf den gesamten
Ankerleiterkreis fort, und diese Pole dienen lediglich als magnetische Schlußsiütke.
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Entsprechend dem Entwurf der Hauptmaschine kann die Kommutierungsdynamo
C oder p Doppel- oder Einzelpolpaare besitzen. Ilie ganze- Einrichtung ist auch
verwendbar für Kommutatormaschinen, die Einphasenstroel beliebiger Periodenzahl
aufnehmen oder abgeben, z: B. Wechselströmkömmutatormotoren oder Periodenformer
mit Bürstenschlupf gegenüber dem umlaufenden Erregerfeld. Hierbei besteht das Magnetgestell,
wie üblich, aus geblättertem Eisen.
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Die' Anardnuüg gemäß- der Erfindung bietet gegenüber bekannten Ausführungen
den Vorteil:, ds_,g der Wechsel des Kraftlinienflusses in den Ankerzähnen und dem
Ankerkern der Kommutierungstrommel mit der Periodenzahl des Hauptankers übereinstimmt,
wodurch die ganze Kommutierungsdynamo magnetisch sowohl bezüglich der Zahl der Eisenummagnetisierungen,
als- auch der zahlenmäßigen Höhe der Sättigung in den Zähnen (Streufelder der wirksamen
Leiter) den Verhältnissen im Hauptanker gut angepaßt werden kann. Sie bietet ferner
den wesentlichen Vorzug, daß die Polstreuung (der Streukoeffizient) im Gegensatz
zu den bekannten doppelpoligen BeaufschIagungen sehr klein. ist und für alle Größen
der Feldstärke als gleich anzusetzen isst, so daß trotz der schmalen Polzahnform
stets ein, scharfes Wendefeld hergestellt werden kanxr.