DE500507C - Anordnung zur Erregung der Kommutatorhintermaschine von Asynchronmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 21. JUNI 1930

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 500507 KLASSE 2Id²GRUPPE

S 7200s VIIIbj21 d² Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents:5. Juni

Siemens-Schuckertwerke Akt-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Oktober 1925 ab

Die Erfindung betrifft eine Anordnung an Kommutatorhintermaschinen, die zwecks Phasenkompensierung oder Drehzahlregelung in den Sekundärstromkreis von Asynchronmaschinen eingeschaltet sind. Bei solchen Kommutatorhintermaschinen kann man den Ständer der Hintermaschine mit Gleichstrom erregen und die Bürsten der Hintermaschine und den Ständer relativ gegeneinander mit Schlupfdrehzahl drehen. Die Anordnung ist derart, daß bei ruhendem Ständer die Bürsten der Kommutatorhintermaschine mit Schlupfdrehzahl gedreht werden. Das in der Gleichstromerregerwicklung des Ständers erzeugte Feld behält dabei stets dieselbe räumliche Phasenlage gegenüber dem von den Bürsten ausgehenden und durch den Sekundärstrom der Hauptmaschine erzeugten Drehfeld. Das Feld dieser Gleichstromwicklung induziert

ao anderseits in der Kommutatorwicklung der Hintermaschine die gewünschte Spannung zur Phasenkompensierung oder auch zur Drehzahlregelung. Da in vielen Fällen eine Gleichstromquelle für die Erregung der Hinter-

S5 maschine ohne weiteres zur Verfügung steht, ist die Anordnung wegen des Wegfalles eines Erregertransformators oder einer Erregermaschine wesentlich einfacher.

Die Erfindung betrifft nun Anordnungen zur Herstellung einer relativen Verdrehung zwischen den Bürsten der Hintermaschine und dem die Gleichstromwicklung tragenden Ständer. Gemäß der einen Anordnung ist der die Gleichstromwicklung tragende Ständer der Kommutatorhintermaschine drehbar gelagert, so daß er von, dem Läuferdrehfeld bei Erregung der Gleichstromwicklung mit Schlupfdrehzahl mitgenommen wird. Die Bürsten der Kommutatorhintermaschine stehen dabei im Raum still. Die Anordnung hat den Vorzug, daß keine zusätzlichen Einrichtungen für die Herstellung der relativen Verdrehung erforderlich sind. Gemäß der zweiten Anordnung ist für den Antrieb der Bürsten mit Schlupfdrehzahl eine Synchronmaschine vorgesehen, deren vom Netz gespeister Anker mit der asynchronen Hauptmaschine gekuppelt ist, während der drehbar gelagerte und mit einer Gleichstromwicklung versehene Induktor mit den Bürsten verbunden ist.

Die Zeichnung zeigt in Afoib. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel für die erste Anordnung, in Abb. 3 für die zweite. In Abb. 1 ist der Sekundärkreis der asynchronen Hauptmaschine 1 an einen eigenerregten Phasenschieber 2 angeschlossen, der zum Beispiel von einem Asynchronmotor 3 angetrieben wird. Der den Läufer umgebende Teil 4 des Phasenschiebers, der für gewöhnlich aus einem Eisenring besteht und fest angeordnet ist, ist gemäß der Erfindung drehbar gelagert und

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Hermann Har\ in Berlin-Siemensstadt.

besitzt außerdem eine Gleichstromerregerwicklung 5. Diese Wicklung kann in bekannter Weise in verteilten Nuten untergebracht sein, es können aber auch ausgeprägte Pole vorhanden sein. Die drehbare Lagerung des Teiles 4 der Hintermaschine kann in irgendeiner bekannten Weise durchgeführt sein. In Abb. 2 der Zeichnung, die die Hintermaschine allein zeigt, sind dafür zwei Lagerböcke 6 und 7 vorgesehen, durch deren axiale Hohlräume die Welle 8 des eigentlichen Läufers hindurchgeht und von denen der Lagerbock7 außerdem die Bürstenbrücke 9 für den Kommutator trägt. Man könnte den die Gleiehstromwicklung tragenden Teil 4 aber auch einseitig, und zwar auf der dem ' Kommutator abgewendeten Seite, lagern. Ebenso könnte zwischen dem Kommutator der Hintermaschine und der Kommutatorwicklung ein für die Lagerung des Teiles 4 genügender axialer Abstand gelassen werden. Die Verbindungen zwischen dem Kommutator und der Kommutatorwicklung sind dann durch die hohle Welle 8 des Läufers hindurchgeführt.

Bei der Ausführung nach Abb. 1 der Zeichnung kann durch die Erregung der Gleiohstromwicklung 5 nur eine Phasenkompensierung der asynchronen Hauptmaschine erreicht werden. Diese Phasenkompensierung läßt sich unabhängig von der Belastung der asynchronen Maschine für jeden Betriebszustand, also auch für Leerlauf, erreichen. Eine Drehzahlregelung ist hingegen zunächst nicht möglich. Man kann aber die neue Anordnung auch für die Drehzahlregelung benutzen, wenn man den mit Schlupffrequenz sich drehenden Teil 4 der Hintermaschine mit einer Belastungsmaschine kuppelt. Je nach der Stärke der durch diese Belastungsmaschine dem Teil 4 zugeführten oder abgenommenen mechanischen Leistung nimmt dann auch die Hauptmaschine eine entsprechende über- oder untersynchrone Drehzahl an.
Abb. 3 der Zeichnung zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Anordnung, bei der die Bürsten der Kommutatorhintermaschine mit Schlupfdrehzahl angetrieben werden. Die Hintermaschine 2 ist mit der Hauptmaschine 1 wiederum nur elektrisch gekuppelt und wird von einem Asynchronmotor 3 angetrieben. Der Ständer der Hintermaschine ist fest gelagert und besitzt eine einstellbare Gleichstromerregerwicklung 5. Für den Antrieb der Bürsten 9 mit Schlupf drehzahl ist eine Synchronmaschine vorgesehen. Der an das Netz angeschlossene Anker 10 der Synchronmaschine bildet den inneren Teil dieser Maschine und ist mit der Hauptmaschine 1 gekuppelt. Der mit Gleichstrom erregte Induktor 11 der synchronen Maschine bildet den äußeren Teil, ist drehbar gelagert und mit den Bürsten 9 gekuppelt. Der Anker 10 ist über Schleifringe derart an das Netz angeschlossen, daß sein Drehfeld entgegen der Drehrichtung der Hauptmaschine 1 umläuft. Dementsprechend läuft dann der Induktor 11 mit Schlupffrequenz um. Die Verbindung zwischen den mit Schlupf frequenz rotierenden Bürsten 9 und dem mit Rotationsfrequanz umlaufenden Sekundärteil der Hauptmaschine erfolgt über Schleifringe 12 und 13. Der Anschluß an die Bürsten ist dabei derart gewählt, daß das von den Bürsten ausgehende Drehfeld räumlich stillsteht und so eine bestimmte Winkellage zu dem vom Ständer ausgehenden Gleichstromfeld innehält. Sind dabei das vom Ständer ausgehende Gleichstromfeld und das im Läufer vom Belastungsstrom erzeugte Feld räumlich, miteinander in Phase oder um ioo° gegeneinander in der Phase verschoben, dann kann durch die Änderung der Stärke des Gleichstromfeldes die Phasenkompensation der Hauptmaschine geregelt werden. Schließen hingegen diese beiden Felder einen elektrischen Winkel von 90 ° ein, dann kann durch die Regelung des Gleichstromfeldes in einfachster Weise eine Drehzahlregelung der Hauptmaschine herbeigeführt werden. Allerdings ist dafür erforder-Hch, daß die Antriebsmaschine 3 für die Kommutatorhintermaschine eine Nebenschlußcharakteristik besitzt oder auch eine Synchronmaschine ist, so daß sie bei einer bestimmten Drehzahl oder in der Nähe dieser Drehzahl sowohl als Motor wie auch als Generator laufen kann. Um die Phasenkompensation und Drehzahlregelung unabhängig voneinander durchführen zu können, wird man zweckmäßig statt der einen Gleich-Stromwicklung zwei um 90 ° versetzte anordnen.

Bei der Anordnung nach Abb. 1 und 3 kann man den drehbaren Teil 4 bzw. den Ständer der Hintermaschine noch mit einer Kompensationswicklung versehen. Diese Wicklung entnimmt ihren Strom aus dem Kommutator mittels Bürsten, die an dem Ständer befestigt sind und bei der Anordnung nach Abb. 1 mit rotieren. Die Kompensation ergibt sich dabei durch geeignete Einstellung der Phasenlage dieser Bürsten. Die Anordnung hat den Vorteil, daß die Phasenkompensierung nunmehr vollständig von dem Gleichstromerregerfeld aus bewirkt wird und von Belastungsschwankungen unabhängig ist.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Erregung der Kornmutatorhintermaschine von Asynchronmaschinen, bei der die Bürsten der Korn-

   mutatorhintermaschine und ihr mit Gleichstrom erregter Ständer relativ gegeneinander mit Schlupfdrehzahl gedreht werden, dadurch gekennzeichnet, daß der die Gleichstromwicklung tragende, nicht besonders angetriebene Ständer der Kommutatorhintermaschine drehbar gelagert ist.
2. 2. Anordnung zur Erregung der Kommutatorhintermaschine von Asynchronmaschinen, bei der der Ständer der Kommutatorhintermaschine eine Gleichstromerregerwicklung besitzt und die Bürsten der Hintermaschine mit Schlupfdrehzahl gedreht werden, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb der Bürsten eine Synchronmaschine vorgesehen ist, deren vom Netz gespeister Anker mit der asynchronen Hauptmaschine gekuppelt ist, während der drehbar gelagerte und mit einer Gleichstromwicklung versehene Induktor mit den Bürsten verbunden ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen