DE500532C

DE500532C - Commutation control method for AC collector motors provided with reversing poles for driving work machines whose torque falls with decreasing speed

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Publication number: DE500532C
Application number: DESCH84497D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1927-11-15
Filing date: 1927-11-15
Publication date: 1930-07-03

Description

Für mehrphasige Wechselstromkollektormotoren derzeitiger Bauart und Regelweise beträgt die ausführbare Höchstleistung bei 50 Per./sek. an den Motorkkmmm rund 50 kW je Polpaar. Diese Grenze ist für viele Betriebe mit regelbarer Drehzahl viel zu niedrig, konnte aber bisher nicht überschritten werden, weil es noch nicht gelungen ist, die sogenannte transformatorische Funkenspannung in ihrer schädlichen Wirkung auf die Kommutierung bei allen Betriebsdrehzahlen zu unterdrücken. Die Erfindung ermöglicht nun, diese Funkenspannung bei Wechselstromkollektormotoren, die zum Antrieb von Ventilatoren, Kreiselpumpen und ähnlichen Arbeitsmaschinen dienen, bei allen, und zwar auch bei kleinen Drehzahlen zu unterdrücken. Auf diese Weise wird es möglich, die obengenannte Leistungsgrenze bei Ventilatoren-For multi-phase AC collector motors of current design and control is the maximum performance that can be carried out at 50 per./sec. to the motor kmmm around 50 kW per pole pair. This limit is far too low for many companies with adjustable speed, but could not be exceeded so far because the so-called transformer spark voltage in its harmful effect on the To suppress commutation at all operating speeds. The invention enables Well, this spark voltage in AC collector motors that drive fans, centrifugal pumps and the like Working machines serve to suppress all, even at low speeds. In this way it is possible to exceed the above-mentioned performance limit for fan

u. dgl. Antrieben um ein Vielfaches zu überschreiten. Durch diese Kommutierungsverbesserung wird gleichzeitig ermöglicht, die Kollektorspannung solcher Motoren weit über den heute zulässigen Höchstwert zu erhöhen, wodurch sowohl der Kollektorpreis als auch die Kollektorverluste bedeutend erniedrigt werden.and the like. Drives to be exceeded many times over. Through this commutation improvement At the same time, it is possible to increase the collector voltage of such motors far above the maximum value permitted today, which significantly lowers both the collector price and the collector losses will.

Die Kommutierung von Wechselstromkollektormotoren zum Antrieb von Ventilatoren, Kreiselpumpen und ähnlichen Arbeitsmaschinen wird der Erfindung gemäß dadurch verbessert, daß unter Aufrechterhaltung der zur Unschädlichmachung der Funkenspannungen notwendigen Phase und Größe der Wendefelder die durch die Bekämpfung der transformatorischen Funkenspannung veranlaßte Überlastung der Wendepoleinrichtung beseitigt wird durch eine mit der Drehzahländerung gleichsinnige Änderung des Motorhauptfeldes.The commutation of AC collector motors to drive fans, Centrifugal pumps and similar working machines is improved according to the invention in that while maintaining the phase and size of the turning fields necessary to render the spark voltages harmless; the transformer spark voltage caused overload of the reversing pole device is eliminated by a change in the main motor field in the same direction as the change in speed.

Die Wirkungsweise der Erfindung sei an Hand der bekannten Beziehung erläutert, die zwischen der Hauptfeldstärke B_H, der Stärke des gegen das Hauptfeld in der Phase um 90⁰ verschobenen Wendefeldes B_w, der Netzfrequenz / und der Ankerfrequenz h besteht, wenn die transformatorische Funkenspannung durch Rotation der kommutierten Spule im phasenverschobenen Wendefeld genau aufgehoben ist. Diese Beziehung lautet:The operation of the invention will be explained with reference to the known relationship, the _w between the main field strength B _H, the strength of against the main field in the phase by 90 ⁰ shifted turning field B, consists of the mains frequency /, and the anchor frequency is, when the transformer spark voltage by Rotation of the commutated coil is exactly canceled in the phase-shifted reversing field. This relationship is:

BhBra

7"7 "

(I)(I)

Als Ankerfrequenz h ist hierbei die Frequenz jener Spannung zu verstehen, die in einer Windung des Ankers entsteht, wenn sich derselbe in einem Gleichstromfeld dreht. h ist somit proportional der Ankerdrehzahl.The armature frequency h is to be understood as the frequency of the voltage that arises in one turn of the armature when the armature rotates in a direct current field. h is therefore proportional to the armature speed.

Mit den bisher bekannten Bau- und Regelweisen von Mehrphasenkollektormotoren ist es bei kleinen Drehzahlen überhaupt nicht möglich, die Beziehung 1 zu erfüllen. BeimWith the previously known construction and control methods of multi-phase collector motors It is not at all possible to satisfy relationship 1 at low speeds. At the

Reihenschlußmotor mit Drehzahlregelung durch Bürstenverschiebung wird die Drehzahlerniedrigung bekanntlich durch Verstärkung des Hauptfeldes bewirkt. B_n steigtSeries-wound motor with speed control by means of brush shifting, the lowering of the speed is known to be brought about by increasing the main field. B _n increases

also, wenn h sinkt. Der Wert vonso if h goes down. The value of

BhBra

_h steigt _h increases

mithin mit abnehmender Motordrehzahl sehr rasch so hoch an, daß die für richtige Kommutierung erforderliche Wendefeldto stärke B_w (die Netzfrequenz f ist ja konstant) zufolge der Überlastung der Wendepoleinrichtung gar nicht erzeugt werden kann. Beim Nebenschlußmotor heutiger Bau- und Regelweise wird das Hauptfeld konstantconsequently, with decreasing motor speed, it very quickly becomes so high that the Wendefeldto strength B _w required for correct commutation (the mains frequency f is constant) cannot be generated at all due to the overloading of the reversing pole device. With the shunt motor of today's construction and control method, the main field is constant

erhalten. Der Wert von —- wird also beiobtain. So the value of - becomes at

kleinen Drehzahlen auch hier so groß, daß die erforderliche Wendefeldstärke Βψ nicht herstellbar ist.low speeds so great here that the required turning field strength Βψ cannot be produced.

Verringert man aber der Erfindung gemäß bei fallender Drehzahl, also bei fallendem Werte von h, die Hauptfeldstärke B_n, so ist If, however, according to the invention, the main field strength B _n is reduced when the speed of rotation falls, that is to say when the value of h falls, then it is

es möglich, dem Ausdrucke -~- solche Werteit possible to the expressions - ~ - such values

zu geben, daß die zur Aufrechterhaltung einer für die Bekämpfung der Funkenspannungen geeigneten Wendefeldstärke B_w bei allen Betriebsdrehzahlen erzeugbar wird. Einen Sonderfall der Erfindung bildet hierbei eine der Ankerfrequenz h proportionale Änderung von B_n. Für diesen Fall bleibt B_w bei allen Motordrehzahlen konstant. Diesen Umstand nutzt die Erfindung aus, um die Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Kommutierungsregelungsverfahrens zu vereinfachen. to give that the turning field strength B _w suitable for maintaining a suitable for combating spark voltages can be generated at all operating speeds. A special case of the invention here is a change in B _n proportional to the armature frequency h . In this case, B _w remains constant at all engine speeds. The invention makes use of this fact in order to simplify the devices for carrying out the commutation control method according to the invention.

Die erfindungsgemäße gleichzeitige Änderung von Drehzahl und Hauptfeld im selben Sinne bedingt die Anwendung der Spannungsregelung für die Drehzahlregelung. Die Drehzahlregelung durch Bürstenverschiebung wäre übrigens wegen der zur Ausführung der Erfindung notwendigen Wendepple unzulässig. The inventive simultaneous change of speed and main field in the same Meaning requires the use of voltage control for speed control. The speed control through brush displacement would be inadmissible, by the way, because of the turning pebbles necessary to carry out the invention.

Die Verringerung der Hauptfeldstärke zum Zwecke der Kommutierungsverbesserung ist beim Anlauf von einphasigen Wechselstrombahnmotoren schon versucht worden. Die Feldschwächung im Augenblicke desThe reduction of the main field strength for the purpose of improving the commutation has already been tried when starting single-phase AC motors. The field weakening at the moment of

g₀ größten Drehmomentes zieht aber so große andere Nachteile nach sich, und die mit den damaligen Hilfsmitteln erzielbare Kommutierungsverbesserung war so gering, daß diese Methode bei einphasigen Motoren als unvorteilhaft verlassen wunde.However, g _{0 of the} greatest torque entails so great other disadvantages, and the commutation improvement that could be achieved with the aids at the time was so small that this method was left as disadvantageous in single-phase motors.

Es wurde nun erkannt, daß eine bei den bisher angewendeten Regelverfahren immer als nachteilig empfundene Betriebseigenschaft der Ventilatoren, Kreiselpumpen und ähnlichen Arbeitsmaschinen dazu ausgenutzt werden kann, Wechselstromkollektormotoren zum Antrieb dieser Arbeitsmaschinen außerordentlich zu vervollkommnen. Die bekannte Eigenschaft der Ventilatoren, Kreiselpumpen usw., ein Drehmoment zu entwickeln, das sich stark und im gleichen Sinne wie die Drehzahl ändert, gestattet nämlich die genaue Anwendung der vorhin besprochenen erfindungsgemäßen Kommutierungsverbesserung auf die antreibenden Kollektormotoren bei allen Drehzahlen, und zwar ohne nachteilige Nebenerscheinungen selbst bei ganz kleinen Drehzahlen. Im Sonderfalle eines Ventilators zur Überwindung eines unveränderlichen Luftwiderstandes ändert sich das erforderliche Antriebsdrehmoment (sehr angenähert) proportional dem Quadrate der Drehzahl. Wird bei einem Motor zum Antrieb eines solchen Ventilators die Hauptfeldstärke mit abnehmender Drehzahl z. B. proportional der Drehzahl geschwächt, so sinkt zufolge des quadratisch sinkenden Drehmomentes auch der Strom proportional der Drehzahl. Eine selbst sehr weitgehende, gemäß der Erfindung vorgenommene Verminderung des Hauptfeldes wird also bei einem solchen Ventilatorbetrieb sogar von einer Stromverminderung begleitet und nicht etwa von einem Stromanstieg, wie dies in unzulässig hohem Grade bei Motoren für mehr oder minder schweren Anlauf schon bei verhältnismäßig geringen Feldschwächungen der Fall ist.It has now been recognized that one of the previously used control methods always operating characteristic of fans, centrifugal pumps and Similar working machines can be used for this purpose, AC collector motors to drive these machines to perfect extraordinary. The well-known The ability of fans, centrifugal pumps, etc. to develop a torque that changes strongly and in the same sense as the speed, namely allows the exact Application of the previously discussed commutation improvement according to the invention to the driving collector motors at all speeds, without any adverse side effects even at whole low speeds. In the special case of a fan to overcome an immutable Air resistance changes the required drive torque (very approximate) proportional to the square of the speed. Is the main field strength of a motor for driving such a fan with decreasing speed z. B. weakened proportionally to the speed, it decreases according to the square of the decreasing Torque, the current is proportional to the speed. A very far-reaching Reduction of the main field made according to the invention is therefore at such fan operation even accompanied by a current reduction and not for example from an increase in current, as is the case in an unacceptably high degree in motors for a more or less difficult start-up relatively small field weakening is the case.

Es läßt sich nun mathematisch ableiten, daß die bei bloßer Rücksichtnahme auf Kommutierungsfehler ausführbare Höchstleistung L_m eines Kollektormotors gegeben ist durch die folgende Beziehung: It can now be deduced mathematically that the maximum power L _{m of} a collector motor that can be carried out with mere consideration of commutation errors is given by the following relationship:

L_1n — C₁ L _1n - C ₁

KlKl

(B_H.f—B_w-h)„r(B _H .f-B _w -h) „r

(2)(2)

Hierin bedeuten C₁ eine Maschinenkonstante, h_m den im Betrieb auftretenden Höchstwert der Ankerfrequenz h und {B_H · f — B_W'h)_m den im Betrieb auftretenden Höchstwert der in Klammer stehenden Differenz.Here, C ₁ denotes a machine constant, h _m the maximum value of the armature frequency h occurring during operation and {B _H · f - B _W 'h) _m the maximum value of the difference in brackets occurring during operation.

Sind die Vorbedingungen der Beziehung 1 erfüllt, so wird die in der Klammer stehende no Differenz gleich Null, d. h. je kleiner die Kommutierungsfehler werden, desto kleiner wird der in Formel 2 enthaltene Klammerausdruck und desto größer die ausführbare Höchstleistung L_m. Da es nun mit Hilfe der n₅ erfindungsgemäßen Regelung möglich ist, die Beziehung 1 bei allen Betriebsdrehzahlen von Ventilatoren, Kreiselpumpen u. dgl. zu erfüllen, wäre es gemäß Beziehung 2 möglich, Kollektormotoren von beliebiger Leistung zum Antrieb dieser Art von Arbeitsmaschinen zu bauen. Mit anderen Worten: DieIf the preconditions for relationship 1 are met, the no difference in brackets is zero, ie the smaller the commutation error, the smaller the expression in brackets in formula 2 and the greater the maximum power L _{m that can be carried out} . Since it is now possible with the help of the n ₅ control according to the invention to fulfill relationship 1 at all operating speeds of fans, centrifugal pumps, etc., it would be possible according to relationship 2 to build commutator motors of any power to drive this type of work machine. In other words: the

erfindungsgemäße Regelung befreit Wechselstromkollektor motor en, die zum Antrieb von Ventilatoren, Kreiselpumpen und ähnlichen Arbeitsmaschinen dienen, vollständig von der bisher bestandenen Fessel der transformatorischen Funkenspannung. Es erübrigen sich für diese Art von Elektromotoren nur mehr dieselben Grenzen, die für Gleichstrommaschinen gelten, das sind die mechanische Festigkeit des Materiales und die außerhalb der Kommutierungszone auftretende Lamellenspannung. inventive scheme frees AC collector motors that are used to drive Fans, centrifugal pumps and similar working machines are used entirely by the Previously passed shackle of the transformer spark voltage. It is unnecessary for These types of electric motors only have the same limits as those for DC machines apply, these are the mechanical strength of the material and the outside of the Lamella voltage occurring in commutation zone.

Aus der erfindungsgemäßen Regelung ergibt sich noch der weitere Vorteil großer Freiheit in der Wahl der Kollektorspannung. Für die höchstzulässige Klemmenspannung E_m großer Kollektormaschinen ohne Zwischentransformator gilt (unter Berücksichtigung der mechanischen Grenzen im Kollektorbau) die Beziehung:The control according to the invention also has the further advantage of great freedom in the choice of the collector voltage. For the maximum permissible terminal voltage E _{m of} large collector machines without an intermediate transformer, the following applies (taking into account the mechanical limits in the collector construction):

-C)H Oo ,,,-C) H Oo ,,,

B Η,,,B Η ,,,

■f-B_w.■ fB _w .

(3)(3)

Darin bedeuten C₂ eine durch die mechanischen Grenzen im Kollektorbau bestimmte Konstante und B_Hm die Stärke des Hauptfeldes bei größter Motordrehzahl.Here, C ₂ signifies a constant determined by the mechanical limits in the collector structure and B _Hm the strength of the main field at the highest engine speed.

Die Beziehung 3 sagt, daß man bei den gemäß der Erfindung gebauten, geregelten und verwendeten Kollektormotoren auch bei der Wahl der Kollektorspannung von der Fessel der transformatorischen Funkenspannung vollständig befreit ist, da man den Nenner der rechten Seite dieser Gleichung beliebig klein machen kann.Relationship 3 says that one is regulated in the case of those built according to the invention and used collector motors also when choosing the collector voltage of the The shackle of the transformer spark voltage is completely freed, since the Denominator of the right-hand side of this equation can be made arbitrarily small.

Als Vorteil des bereits genannten Sonderfalles der Proportionalität zwischen Hauptfeld und Drehzahl sei die Konstanz der Wendefeldstärke B_w hervorgehoben, da in diesem Falle die Einrichtungen zur genauen Erzeugung des für die Funkenbekämpfung geeigneten Wendefeldes sehr einfach ausfallen. As an advantage of the above-mentioned special case of proportionality between main field and speed, the constancy of the turning field strength B _{w should be} emphasized, since in this case the devices for the precise generation of the turning field suitable for spark suppression are very simple.

In Abb. ι ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeichnet. In dieser Abbildung bedeuten 1 den Anker des Wechselstromkollektormotors, der eine Schiffsschraube 2 antreibt. Der Motor besitzt die Kompensationswickelung 3, die Hauptfelderregerwickelung 4 und die Wendefelderregerwickelung 5. Der Ankerstrom des Motors, der vom Generator 6 erzeugt wird, durchfließt außer der Anker- \vickelung 1 und der Kompensationswickelung 3 des Motors noch die Wickelung 9 des Generators 8. Der die Hauptfelderregerwickelung 4 des Motors durchfließende Strom wird vom Generator 7 und der die Wendepolwickelung 5 des Motors durchfließende Strom vom Generator 8 erzeugt. Die drei Wechselstromgeneratoren 6, 7 und 8 müssen selbstverständlich genau gleiche Periodenzahlen besitzen, was z. B. durch Aufkeilen ihrer Rotoren auf eine gemeinsame Welle erzielt werden kann. Der Übersichtlichkeit wegen wurde die Abb. 1 einphasig gezeichnet. Diese Darstellung gilt natürlich sinngemäß auch für' Mehrphasenstrom.In Fig. Ι an embodiment of the invention is drawn. In this picture 1 denotes the armature of the alternating current collector motor which drives a propeller 2. The motor has the compensation winding 3, the main field exciter winding 4 and the turning field exciter winding 5. The armature current of the motor, which is generated by the generator 6 is generated, flows through except the armature \ winding 1 and the compensation winding 3 of the motor nor the winding 9 of the generator 8. The current flowing through the main field exciter winding 4 of the motor is generated by the generator 7 and the current flowing through the reversing pole winding 5 of the motor is generated by the generator 8. The three Alternators 6, 7 and 8 must of course have exactly the same number of periods own what z. B. achieved by wedging their rotors on a common shaft can be. For the sake of clarity, Fig. 1 was drawn in one phase. Of course, this representation also applies analogously to 'multi-phase current.

Soll mit der in Abb. 1 dargestellten Anordnung die erfindungsgemäße Regelung derart durchgeführt werden, daß sich die Motordrehzahl proportional mit dem Motorfeld ändert, so muß die Wirkspannung des Generators 6, da ja die im Motor induzierte Wirkspannung dem Produkte aus Motorfeld mal Motordrehzahl proportional ist, proportional mit dem Quadrate der Motordrehzahl geändert werden. Die phasenverschobene Komponente B_w des durch Wickelung 5 erzeugten Wendefeldes hat dann konstant zu bleiben. Dies tritt ein, wenn man die Erregung des Generators 8 konstant läßt. Die vom Kollektorstrom durchflossene Wickelung 9 des Generators 8 wirkt hierbei als Kompoundwickelung zur Erzeugung der für die Stromwendung erforderlichen Reihenschlußkomponente des Wendefeldes.If the arrangement according to the invention is to be carried out with the arrangement shown in Fig. 1 in such a way that the motor speed changes proportionally with the motor field, then the active voltage of the generator 6, since the active voltage induced in the motor is proportional to the product of the motor field times the motor speed, can be changed proportionally with the square of the engine speed. The phase-shifted component B _{w of} the turning field generated by winding 5 then has to remain constant. This occurs when the excitation of the generator 8 is left constant. The winding 9 of the generator 8 through which the collector current flows acts as a compound winding to generate the series component of the turning field required for the current reversal.

Die Anordnung gemäß Abb. 1 wirkt genau wie eine Leonardschaltung. Es ist damit auch ein Reversierbetrieb möglich. Man braucht zu diesem Zwecke nur z. B. das go Motorfeld umkehren, was man sehr einfach durch Umkehrung der Erregung des Generators 7 bewirken kann. Bei längerer Fahrt mit höherer Drehzahl in umgekehrter Richtung wird man bei mehrphasigen Anlagen den Drehsinn der Motorfelder ebenfalls umkehren, um an Eisenverlusten zu sparen.The arrangement according to Fig. 1 works exactly like a Leonard circuit. It is with that reversing operation is also possible. You only need z. B. the go Reverse the motor field, which can be done very easily by reversing the excitation of the generator 7 can cause. For longer journeys at a higher speed in the opposite direction the direction of rotation of the motor fields will also be reversed in multi-phase systems, to save on iron losses.

Wird der der Erfindung gemäß zu bauende und zu regelnde Wechselstromkollektormotor aus einem Netz konstanter Spannung gespeist, so bietet die Reihenschlußerregung vor der Nebenschlußerregung den Vorteil der einfacheren Schalteinrichtung. In der Abb. 2 ist daher noch eine Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt, bei weleher der Wechselstromkollektormotor Reihenschlußerregung besitzt. In dieser Abbildung bedeuten 1 den Anker, 3 die Kompensations-, 5 die Wendepolwickelung, und 11 und 12 Teilspulen der unterteilten Hauptfelderreger- no Wickelung des Motors. 13, 14 und 15 sind Schalter, mit deren Hilfe die erfindungsgemäße Regelung der Motorklemmenspannung bewirkt wird. 16 bis 21 stellen Sekundärwickelungen und 22 die Primärwickelung des speisenden -Transformators dar. Der Übersichtlichkeit halber wurden nur jene sekundären Transformatorwickelungen gezeichnet, die nur zu der einen gezeichneten Phase des mehrphasigen Kollektormotors gehören. Is the ac collector motor to be built and controlled according to the invention Supplied from a network of constant voltage, series excitation offers the advantage of before shunt excitation simpler switching device. In Fig. 2 is therefore still another embodiment of Invention shown schematically, in which the AC collector motor series excitation owns. In this figure 1 denotes the anchor, 3 the compensation, 5 the reversible pole winding, and 11 and 12 Partial coils of the subdivided main field exciter no winding of the motor. 13, 14 and 15 are Switch, with the help of which the regulation of the motor terminal voltage according to the invention is effected. 16 to 21 represent secondary windings and 22 the primary winding of the feeding transformer. For the sake of clarity, only those secondary transformer windings drawn, which are only drawn to the one Phase of the polyphase collector motor belong.

Zwecks leichterer Erklärung der VorgängeFor the purpose of easier explanation of the processes

in einem Reihenschlußmotor, dessen Kommutierung gemäß der Erfindung geregelt wird, sei der Fall angenommen, daß sich das Drehmoment des Reihenschlußmotors genau proportional dem Quadrate seiner Hauptfeldstärke andere. Als von diesem Motor angetriebene Arbeitsmaschine sei wieder der Sonderfall eines Ventilators gewählt, dessen Drehmomentaufnahme sich proportional dem ίο Quadrate der Drehzahl ändert. Unter diesen vereinfachenden Annahmen bewirkt eine Änderung der Motorklemmenspannung eine Drehzahländerung des Regelaggregates und gleichzeitig im Motor eine der Drehzahländerung proportionale Hauptfeldänderung. Eine zweite von der Einrichtung zur Regelung der Drehzahl gesonderte Schalteinrichtung zur Einstellung der erforderlichen Größe des Motorhauptfeldes, wie sie bei An-Ordnung nach Abb. 1 benötigt wird, entfällt somit im gewählten Sonderfall.in a series motor, its commutation is controlled according to the invention, the case is assumed that the torque of the series motor exactly proportional to the square of its main field strength others. Than driven by this engine Working machine is again chosen the special case of a fan whose torque absorption is proportional to the ίο squares of the speed changes. Under these simplifying assumptions, one effects A change in the motor terminal voltage means a change in the speed of the control unit and, at the same time, a change in speed in the motor proportional change in the main field. A second switching device separate from the device for regulating the speed for setting the required size of the main motor field, as in the case of On-Order is required according to Fig. 1, is therefore omitted in the selected special case.

Bei Proportionalität zwischen Motordrehzahl und Motorhauptfeld hat laut Beziehung 1 die phasenverschobene Komponente des Wendefeldes konstant zu bleiben, wenn Kommutierungsfehler vermieden werden sollen. Demzufolge ist bei der in Abb. 2 gezeichneten Anordnung die Wendefeldwickelung 5 mit sekundären Transformatorwickelungen 20 und 21 von geeigneter Phasenzusammensetzung ohne Zuhilfenahme von Regelkontakten verbunden.With proportionality between the engine speed and the main engine field, according to relationship 1 the phase-shifted component of the turning field to remain constant if commutation errors are to be avoided. Accordingly, in the arrangement shown in Fig. 2, the helical field winding 5 has secondary transformer windings 20 and 21 of suitable phase composition without the aid of Control contacts connected.

Die Konstanz des Wendefeldes allein genügt jedoch nicht für fehlerfreie Kommutierung. Es muß außerdem noch die Phase des Wendefeldes gegenüber der Phase des Motorhauptfeldes ständig um 90⁰ verschoben bleiben. Da sich nun der Leistungsfaktor eines Wechselstromkollektormotors von Null bei Anlauf bis ungefähr 1 bei voller Drehzahl ändert, müssen noch Vorkehrungen getroffen werden, damit die mit fortschreitender Drehzahlregelung eintretende starke Phasenverdrehung des Motorstromes und damit des Motorfeldes gegenüber der Motorklemmenspannung nicht eine unbrauchbare Phasenlage zwischen dem Motorhauptfeld und dem von der Wickelung 5 erzeugten Wendefeld verursacht. Der Erfindung gemaß wird daher zwecks Vermeidung besonderer Schalteinrichtungen zur Aufrechterhaltung einer für die Bekämpfung der Funkenspannungen geeigneten Einstellung der Wendefeldphase gleichzeitig mit der Änderung der Klemmenspannung eine geeignete andere Wahl der Phase dieser Spannung vorgenommen. Die Anschlüsse der Wendefeldwickelung 5 an die Transformatorwickelungen 20 bis 21 können dann ungeändert gelassen werden. Die Zuleitung des Schalters 14 führt daher zu einem Anschlußpunkt der sekundären Transformatorwickelungen, der nicht allein höhere Spannung, sondern auch eine andere Phase besitzt wie der zum Schalter 13 gehörige Anschlußpunkt der sekundären Transformatorwickelung.However, the constancy of the turning field alone is not sufficient for error-free commutation. It must also be permanently shifted the turning field relative to the phase of the engine main field 90 ⁰ nor the phase. Since the power factor of an AC collector motor now changes from zero at start-up to approximately 1 at full speed, precautions must be taken so that the strong phase distortion of the motor current and thus of the motor field with respect to the motor terminal voltage does not create an unusable phase position between the main motor field and the motor field caused by the turning field generated by the winding 5. According to the invention, in order to avoid special switching devices for maintaining a setting of the turning field phase suitable for combating the spark voltages, a suitable different selection of the phase of this voltage is made at the same time as the change in the terminal voltage. The connections of the helical field winding 5 to the transformer windings 20 to 21 can then be left unchanged. The feed line of the switch 14 therefore leads to a connection point of the secondary transformer windings which not only has a higher voltage but also a different phase than the connection point of the secondary transformer winding belonging to the switch 13.

Soll die erfindungsgemäße Regelung an einem einphasigen Kollektormotor vorgenommen werden, der aus einem Einphasennetz konstanter Spannung gespeist wird, so muß, um die Phasenverschiebung von 90⁰ zwischen Haupt- und Wendefeld bei niedriger Drehzahl zu erreichen, eine Stromquelle geschaffen werden, deren Spannungsphase gegen jene der Netzspannung verschoben ist. Mittel zur Erzeugung solcher Stromquellen sind bekannt und daher nicht Gegenstand vorliegender Erfindung.Are intended to control according to the invention carried out on a single-phase commutator motor, the constant of a single-phase voltage is supplied, it must to the phase shift of 90 ⁰ to reach between the main and commutating field at low speed, a current source are provided whose voltage phase against those Mains voltage has shifted. Means for generating such power sources are known and are therefore not the subject of the present invention.

Die für die Stromwendung erforderliche, dem KoUektorstrom proportionale und phasengleiche Komponente des Wendefeldes kann auch bei konstanter Netzspannung auf irgendeine bekannte Weise erzeugt werden. Bei der Anordnung nach Abb. 2 wird sie durch den die Wendepolwickelung 5 durchfließenden KoUektorstrom selbst unter Zuhilfenahme der bekannten Einschaltung einer Drosselspule 10 in den Stromkreis der Wendepolwickelung 5 zustande gebracht.The necessary for the current reversal, proportional and in phase with the KoUektorstrom Components of the turning field can be generated in any known way even with constant mains voltage. In the arrangement according to Fig. 2, it is through the reversing pole winding 5 flowing through KoUektorstrom itself with the help of the known inclusion of a choke coil 10 in the circuit of the Reversing pole winding 5 brought about.

Die Proportionalität zwischen dem Motordrehmoment und dem Quadrate der Hauptfeldstärke ist beim Reihenschlußmotor in Wirklichkeit nicht vorhanden. Auch die Proportionalität zwischen dem Quadrate der Drehzahl und dem verbrauchten Drehmoment bildet nicht den Normalfall bei Ventilatoren, Kreiselpumpen u. dgl. Maschinen. Will man trotzdem in den meist vorkommenden Fällen, in denen die Änderungsgesetze nicht so einfacher Art sind, die vorteilhafte Proportionalität zwischen Drehzahl und Hauptfeld bei allen Drehzahlen eines Reihenschlußmotors aufrechterhalten, so muß man mit der Änderung der Klemmenspannung gleichzeitig eine Änderung der Erregerwindungszahl vornehmen.The proportionality between the motor torque and the square of the main field strength is not actually present in the series motor. Also the proportionality between the squares of the Speed and the torque consumed is not the normal case for fans, Centrifugal pumps and similar machines. If you still want in the most common cases, in which the laws of change are not so simple, the beneficial proportionality maintained between speed and main field at all speeds of a series motor, you have to use the A change in the terminal voltage simultaneously changes the number of exciting turns make.

Zufolge der Einschaltung der Erregerwickelung' in den Kreis des Kollektorstromes ist es nun möglich, nicht allein die Phase und Größe der Klemmenspannung, sondern auch noch die Zahl der Erregerwindungen mit Hilfe eines einzigen Schalters je Stufe und Phase zu regeln. Wie aus Abb. 2 ohne weiteres ersichtlich ist, wird durch Öffnen des Schalters 14 und darauffolgendes Schließen des Schalters 15 sowohl Größe und Phase der Klemmenspannung als auch die Erregerwindungszahl am Motor geändert. Eine gesonderte Schalteinrichtung zur Regelung des Motorhauptfeldes, wie sie bei Nebenschlußerregung nötig wäre, ist somit auch bei genauer Erfüllung der Beziehung 1 trotz Kon-As a result of the activation of the excitation winding 'in the circuit of the collector current it is now possible not only to check the phase and size of the terminal voltage, but also nor the number of excitation windings with the help of a single switch per stage and Phase to regulate. As is readily apparent from Fig. 2, by opening the Switch 14 and subsequent closing of switch 15 both size and phase the terminal voltage and the number of exciting turns on the motor have been changed. A separate one Switching device for regulating the main motor field, as it is in the case of shunt excitation would be necessary, is therefore also with exact fulfillment of the relation 1 despite con-

stanthaltung der Wendefeldkomponente zur Bekämpfung der transformatorischen Funkenspannung bei der in Abb. 2 dargestellten, auf einen Reihenschlußmotor angewendeten erfindungsgemäßen Regeleinrichtung nicht erforderlich. maintenance of the Wendefeld component to Combating the transformer spark voltage in the case of the one shown in Fig. 2, Control device according to the invention applied to a series motor is not required.

Claims

Patent claims:

ίο r. Commutation control method

for AC collector motors with reversing poles to drive Working machines, the torque of which changes with the speed in the same sense, characterized in that under Maintaining <what is necessary to render the spark voltages harmless Phase and size of the turning fields caused by the fight against the transformer Spark voltage-induced overloading of the reversing pole device is eliminated by a change in speed change of the main motor field in the same direction.

as 2. Commutation control method

according to claim i, characterized in that the change in the same direction of Main field and speed by changing the main field excitation circuits in the same direction and the voltages imposed on the collector circuits.

3. Commutation control method according to claims ι and 2, characterized in that the setting of the Motor main field strength by regulating both the voltages impressed on the main field excitation circuits also the main field exciter winding number is effected.

4. Commutation control method according to claims 1 to 3, characterized in that that the main field strength is changed proportionally with the engine speed.

5. Commutation control method according to claims 1 to 4, characterized in that the turning field component to combat the transformer spark voltage is maintained constant.

6. Commutation control method according to claims 1 to 5, characterized in that that the on the collector

Circuit reduced sum of the active voltages applied to the motors is changed proportionally to the square of the engine speed.

7. Commutation control method according to claims 1 to 6, characterized in that that the necessary to maintain the turning field phase change in the phase angle between Tension on the reversing pole winding on the one hand and tension on the main field winding and on the other hand on the collector circuit by changing the phase of the voltages on the main field winding and is effected on the collector circuit.

8. Control system with AC collector motors, their commutation is regulated according to the method of claims ι to 7, thereby characterized in that the motor circuits with the power sources feeding them are operational are inextricably connected electrically and reversing by reversing either of the collector circuits or the voltages imposed on the main field excitation circuits.

9. Control system with AC collector motors, their commutation is regulated according to the method of claims 1 to 7, characterized in that the necessary Size of the helical fields due to the operationally inseparable electrical connection of the helical pole windings with their Power sources is maintained while using the same direction change of main motor field and speed of contact regulators to regulate the main field excitation circuits and the collector circuits Tensions takes place.

10. Contact regulator for carrying out the commutation control method according to claims 1 to 7 and for regular operating systems according to claim 9, characterized in that one of the terminals of the contactor with the voltage levels that feed the motors Power sources and the other terminals of the contactors with the winding stages of the motor main field windings are electrically connected.

1 sheet of drawings

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