DE498121C - Kommutierungseinrichtung fuer regelbare, staendergespeiste, mehrphasige Wechselstrom-Kommutatormaschinen - Google Patents

Description

• Kommutierungseinrichtung für regelbare, ständergespeiste, mehrphasige Wechselstrom-Kommutatormaschinen Bei Wechselstromkollektormaschinen bereitet die Kommutierung große Schwierigkeiten. Es tritt leicht Bürstenfeuer auf, das nicht nur die Kollektorlamellen beschädigt, sondern vor allem auch einen außerordentlich starken Bürstenverbrauch hervorruft. Man hat nun bereits erkannt, daß in manchen Fällen das Bürstenfeuer durch Wicklungen, die eine dämpfende Wirkung auf das von der Kollektorwicklung erzeugte Feld ausüben, eingeschränkt wird. So hat man gefunden, daß bei Einphasen-Asynchronmotoren, die neben einer kurzgeschlossenen Arbeitswicklung für den Anlauf eine besondere Kommutatorwicklung besitzen, die kurzgeschlossene Arbeitswicklung dämpfend auf das Fehl der Kommutatorwicklung wirkt. Ferner hat H e y 1 a n d bereits erkannt, daß bei seinem kompensierten Motor, bei dem er die Erregung durch eine vom Ständer aus gespeiste Kollektorwicklung im Läufer erzeugt, durch Verwendung einer zweiten Wicklung neben dieser Kollektorwicklung eine dämpfende Wirkung auf die Kollektorwicklung ausgeübt werden kann. Darnach hat O s n o s für seinen läufergespeisten Asynchronmotor eine besondere Kurzschlußwicklung im Läufer vorgeschlagen, die die Funkenbildung am Kommutator verhüten soll. Diese Wicklung ist dazu aber nicht imstande. Das rührt daher, daß die Frequenz des Feldes im Läufer den hohen Wert der Frequenz des speisenden Netzstromes hat. Macht man bei einer solchen Wicklung den Widerstand gering, so treten so große Ströme in ihr auf, daß die Wicklung verbrennt. Wählt man den Widerstand verhältnismäßig groß, so daß diese Gefahr vermieden wird, so werden die Verluste in der Wicklung zu groß, um wirtschaftlich ertragen zu werden. Nimmt man den Widerstand aber so groß, daß die wirtschaftliche Frage ausscheidet, so wird die dämpfende Wirkung zu gering.
• Nun gibt es neben den genannten kompensierten auch noch regelbare Kommutatormaschinen. Auch bei diesen macht die Kommutierung Schwierigkeiten. Sie, wie von O s n o s für seinen läufergespeisten kompensierten Motor vorgeschlagen, mit einer Kurzschlußwicklung im Läufer zu versehen, mußte in Hinsicht auf die Unbrauchbarkeit dieser Wicklung abgelehnt werden. Trotzdem soll nach der Erfindung bei regelbaren Kollektormaschinen, und zwar solchen, deren Ständer gespeist wird, die also im normalen Arbeitsbereich niedere Läuferfrequenz. haben, eine Kurzschlußwicklung zur Verbesserung der Kommutierung angewendet werden. Die Kurzschlußwicklung soll dabei dicht mit der Kommutatorwicklung gekuppelt werden, um das Feld dieser Wicklung praktisch vollständig dämpfen zu können, und ihr Widerstand soll so bemessen sein, daß der Charakter der Kollektorrnaschine im Arbeitsbereich durch die Käfigwicklung nicht oder nur unwesentlich beeinflußt wird, der Läufer also nicht durch die in dieser Wicklung erzeugten Ströme -in den Synchronismus gezogen wird. Eine solche Wicklung kann das erwünschte Ergebnis deshalb liefern, weil bei den regelbaren, ständergespeisten Kommutatormaschinen das Läuferfeld in dem üblichen Arbeitsbereich nur niedrige Frequenzen hat, also keinen schädlichen Einfluß auf die Dämpferwicklung ausüben kann.
• Die Erfindung und ihre Wirkungsweise ist in der Zeichnung veranschaulicht. In Fig. i und 2 sind ein Hauptschlußmotor a und ein Nebenschlußmotor b in bekannterWeise schematisch dargestellt, die beide von dem Netz n gespeist werden und deren Geschwindigkeit regelbar ist. Die Frequenz in den Läufern dieser beiden Motoren verhält sich zur Drehzahl in beiden Fällen gleich. Sie nimmt, wie in Fig. 3 gezeigt, von einem der Netzfrequenz gleichenden Werte f, beim Stillstand im Punkte Null bis auf den Wert Null im Punkte S für die synchrone Drehzahl des Motors ab, um dann im entgegengesetzten Sinne wieder anzusteigen. Der Arbeitsbereich der Motoren liebt nun nur in einem verhältnismäßig kleinen Bereich d zu beiden Seiten der synchronen Drehzahl. Innerhalb dieses Bereiches besitzt, wie ersichtlich, die Frequenz aber nur verhältnismäßig geringe Werte. Bringt man, wie in Fig.4 veranschaulicht, die im Längsschnitt durch den Motor den Ständer s mit der Phasenwicklung w, den Läufer r mit der Kommutatorwicklung k und den Kommutator c zeigt, in der Nähe der Kommutatorwicklung k im Läufer eine Kurzschlußwicklung z mit der angegebenen Widerstandsbemessung an, so wird das Läuferfeld auf diese Wicklung im Synchronismus gar keinen und in den üblichen Regelstufen nur einen geringen Einfluß ausüben. Dagegen sorgt die angegebene Bemessung der Wicklung dafür, daß eine gute Dämpfung erreicht wird, verhütet aber andererseits, daß die Zusatzwicklung wie eine Arbeitswicklung wirken und den Motor mit Gewalt in den Synchronismus hineinziehen kann. Daß die Frequenz des Läuferfeldes beim Stillstand und bei niedriger Drehzahl hoch ist, spielt bei diesen Maschinen keine Rolle, da sie nur selten angelassen werden und ihr Regelbereich um den Synchronismus herum liegt.
• In dem Ausführungsbeispiel ist die Kurzschlußwicklung in den Nuten unterhalb der Kommutatorwicklung angeordnet. Sie kann aber auch über diese Wicklung gelegt werden, so daß sie die Kommutatorwicklung umgibt. Der Kurzschlußkäfig kann mit besonderen, metallisch leitenden Endringen versehen werden. Die Stäbe des Käfigs können aber auch vom Läuferblechpaket elektrisch leitend geschlossen werden. Einfache Ausführungsformen des Käfigs ergeben sich, wenn als Stäbe metallische Nutenkeile dienen. Man kann dann entweder alle Nuten oder auch nur einen Teil mit einem metallischen Nutenkeil versehen, der aus Eisen, Messing oder einem sonstigen Metall besteht. Auch kann man, um den Widerstand der Käfigwicklung einzustellen, Käfigstäbe bzw. Nutenkeile aus verschiedenem Material kombinieren, beispielsweise indem man abwechselnd Nuten mit Eisenkeilen oder Messingkeilen versieht, oder indem man die Nutenkeile ihrer Länge nach unterteilt und die Keile aus verschiedenem Material zusammenstellt.
• Durch die Erfindung wird eine außerordentlich günstige Kommutierung ermöglicht mit Mitteln, die andern Einrichtungen, wie beispielsweise Widerstandsverbindungen oder Wendepolen, an Einfachheit überleben sind, wenn auch diese Mittel an sich in Verbindung mit der Einrichtung gemäß der Erfindunz beibehalten werden können.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCFIE: i. Kommutierungseinrichtung für regelbare, ständergespeiste mehrphasige Wechselstrom-Kommutatormaschinen mit niederer Läuferfrequenz im normalen Arbeitsbereich, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte, mit der Kollektorwicklung induktiv gekuppelte Käfigwicklung im Läufer, deren Widerstand so bemessen ist, daß der Charakter der Kollektormaschine im ganzen Arbeitsbereich durch die Käfigwicklung nicht oder nur unwesentlich beeinflußt wird.
2. 2. Kommutierungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigwicklung die Läuferwicklung umschließt.
3. 3. Kommutierungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorwicklung die Käfigwicklung umschließt.
4. 4. Kommutierurngseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe der Käfigwicklung vom Läuferblechpaket geschlossen werden.
5. 5. Kommutierungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Käfigstäbe metallische Nutenkeile dienen.
6. 6. Kommutierungseinrichtung nach Anspruch i und 5, gekennzeichnet durch Nutenkeile aus Eisen.
7. 7. Kommutierungseinrichtung nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Käfigstähe durch Nutenkeile verschiedenen Materials eingestellt wird. B. Kommutierungseinrichtung nach Anspruch i, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich ein Teil der Nuten mit metallischen Keilen versehen wird.