DE50908C - Einrichtungen an synchronen Wechselstrommotoren - Google Patents
Einrichtungen an synchronen WechselstrommotorenInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/02—Synchronous motors
- H02K19/10—Synchronous motors for multi-phase current
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
in BUDAPEST.
Ein synchroner Wechselstrommotor wird durch Zuführung von Wechselströmen in die
Armatur in Bewegung gesetzt und erhalten, wobei bei regelrechtem Gange die Anzahl der
Magnetpolvorübergänge vor jeder der Armaturspulen gleich ist der Zahl 'der Stromrichtungswechsel
des eingeführten Wechselstromes. Als solcher synchroner Motor ist eine magnetelektrische
oder eine Wechselstrommaschine, deren Magnete von einer anderweitigen Elektricitatsquelle
durch Gleichströme erregt werden, ohne Weiteres verwendbar, doch mufs dieselbe durch einen nicht vom Wechselstrom
herrührenden Aufwand an bewegender Kraft auf die synchrone Umdrehungszahl gebracht
werden, worauf erst durch Einleitung des Wechselstromes in den Anker diese Geschwindigkeit
auch gegen einen mechanischen Widerstand erhalten wird; dies natürlich nur so lange,
als die Leistungsfähigkeit des betreffenden Motors nicht durch den ihm entgegengehaltenen mechanischen
Widerstand überstiegen wird.
Bei einem synchronen Wechselstrommotor kann aber die Erregung der Magnete ebenfalls
von Wechselströmen bewirkt werden. Es ist dazu ein sich mit der Maschine drehender
Stromwender nothwendig, welcher den einzelnen Stromstöfsen in den Magneten die entsprechende'Richtung
giebt. In einfachster Gestalt besteht dieser Stromwender aus so vielen Kreisringabschnitten, als der Motoranker bezüglich
die Magnete Spulen enthalten, wovon die geradzahligen Abschnitte unter einander und
mit dem einen Ende der Magnetbewickelung und die ungeradzahligen unter einander und .
mit dem anderen Ende der Magnetbewickelung in elektrischer Verbindung stehen, während
durch zwei Bürsten oder Bürstengruppen der Wechselstrom dem sich drehenden Stromwender
zugeführt wird. Bei entsprechender bezüglicher Stellung der Bürsten gegen die Abschnitte
des Stromwenders, im Augenblick des Gegenüberstehens der Ankerspulen und der Magnetpole, ist es ersichtlich, dafs, gleichmäfsig
synchronen Gang vorausgesetzt, jedesmal beim Richtungswechsel des Wechselstromes dieReihenfolge
der elektrischen Verbindungen von Stromzuführung in die Magnetbewickelung umgekehrt
wird, so dafs im regelrechten Gange die Magnete wohl mit einem unterbrochenen, aber
gleichgerichteten Strom erregt werden, also die Magnete immer gleiche Pollage behalten, der
Motor also in synchronem Gange bleiben kann.
Eine Skizze der wesentlichen Theile eines solchen Motors ist in Fig. 1 dargestellt.
A ist eine der feststehend angenommenen Ankerspulen des Motors, M eine der sich
drehenden Magnetspulen, C der sich ebenfalls mitdrehende Stromwender.
Die schraffirten Abschnitte stehen unter einander
und mit Ende 1 der Spulen M, die lichtgelassenen unter einander und mit Ende 2 der
Spulen in leitender Verbindung.
Von den Zuleitungen L wird der Wechselstrom sowohl für den Anker als auch für die
Magnete entnommen, und zwar kann dies entweder, wie in Fig. 1 angedeutet, unmittelbar oder
aber auch durch die Vermittelung von Inductions-
spulen (Transformatoren), welche die Spannungs- und Stromverhältnisse der Leitungen
eventuell in solche für den Motor geeignete umwandeln können, geschehen.
Die Bürsten B1 und B2 sind so eingestellt,
dafs in einem gegebenen Zeitpunkt die eine auf einem lichten, die andere auf einem
schraffirten Abschnitt schleift und dieser Abschnittwechsel im Augenblicke des Vorüberganges
von M vor A stattfindet.
Bei einem Motor mit feststehenden Magneten und sich 'drehendem Anker sind noch zwei
Paar Schleifcontacte erforderlich, um dem Anker den Strom zuzuführen und für die Magnete
den vom sich drehenden Stromwender gleichgerichteten Strom abzunehmen. Motoren, die
in beschriebener Weise eingerichtet sind, können auch mit dem Wechselstrom in.Gang gebracht
werden, wozu nur noch erforderlich ist, dafs die Eisenmassen des magnetischen Feldes in
bekannter Weise durch Unterteilung gegen das Auftreten schädlicher Inductionsströme gesichert
werden.
Stellt man nämlich den Anker und die Magnete des Motors in eine günstige Lage gegen
einander oder ertheilt man dem Motor eine nur ganz geringe Anfangsbewegüng und leitet
den Wechselstrom zu, so wird sich der Motor in Bewegung setzen und seine Geschwindigkeit
allmälig bis zur Erreichung des Synchronismus steigern, denn bei jedem Richtungswechsel des
zugeführten Wechselstromes kehrt sich derselbe sowohl in dem Anker als auch im Magneten
um, so lange noch nicht vollkommen synchroner Gang, erreicht ist, so dafs also die
gegenseitige Kraftwirkung der Magnete auf den Anker ihre Richtung nicht wechselt und die
einzelnen Kraftäufserungen sich addiren. Hierbei besorgt der Stromwender die durch die
Aenderung der verschiedenen Stellung von Anker und Magnet nothwendig werdende Umkehrung des Stromes.
Ein in der bisher aus einander gesetzten Weise angeordneter Motor wäre aber praktisch unbrauchbar
wegen der grofsen Funken, die am Stromwender während des Angehens und auch bei voller Tourenzahl auftreten.
Die nachstehend beschriebene Erfindung bezweckt nun, einen funkenlosen oder nahezu
funkenlosen synchronen Gang an Wechselstrommotoren zu erzielen.
Die Funkenbildung entsteht in folgender Weise·:
Es entstehen nämlich bei jedem Richtungswechsel des zugeführten Stromes in den Magnetbewickelungen
kräftige Extraströme, die beim Uebergang der Bürsten von einem Abschnitt am Stromwender zum anderen Abschnitt zu
heftigen Funken Veranlassung geben.
Der zugeführte Wechselstrom ist nämlich nur während eines Theiles jeder Periode ausreichend
kräftig, um den Magnetismus des Feldes auf genügender Stärke zu erhalten, dagegen reicht
während eines gewissen Zeitraumes vor und nach dem Richtungswechsel die Stärke des zugeführten
Stromes zur Erhaltung des magnetischen Feldes nicht aus, der Magnetismus verschwindet infolge dessen , rasch und in der
Magnetbewickelung und in den Zuleitungen wird ein kräftiger Extrastrom erzeugt, der in
dem Moment, wo die Bürsten von einem Abschnitt des Stromwenders auf den anderen übergehen, eine Bahn von geringerem Widerstände findet. Da diese Bahn von geringerem
Widerstände jedoch wieder sofort unterbrochen wird, so ist die Veranlassung zur Erscheinung
der Funken gegeben.
Aufserdem ist die Stärke des magnetischen Feldes sehr grofsen Schwankungen unterworfen
und infolge dessen der Gang des Motors ein unsicherer, und verliert der letztere leicht seinen
Synchronismus.
Durch zahlreiche Versuche wurde festgestellt, dafs alle diese Uebelstände vermieden werden
können, wenn die Magnetbewickelung schon eine gewisse Zeit vor dem Stromrichtungswechsel
in sich kurz geschlossen wird, indem so der Extrastrom nur in der eigenen Bewickelung
des Magneten, nicht aber in den Zuleitungen verlaufen kann und auf dieser Bahn
von geringerem Widerstände viel kräftiger wird. Es wird der Magnetismus auf einer im Durchschnitt
höheren Stärke erhalten. Die Bürsten können dann so eingestellt werden, dafs im
Moment des Abschnittwechsels der Extrastrom, und der zugeführte Strom sich gerade das
Gleichgewicht halten, wodurch die Veranlassung zum Auftreten der Funken behoben ist.
Die zeitweilige Kurzschliefsung. der Magnetbewickelung wird erreicht durch die Anwendung
von vier Bürsten (oder Bürstengruppen) an dem Stromwender, von denen je zwei und
zwei mit einer Zuleitung verbunden, gegen einander aber etwas' verstellt und so angeordnet
sind, dafs neben einander liegende Abschnitte des Stromwenders zeitweise mit zwei an demselben
Zuleitungsdraht angeschlossenen Bürsten in, Verbindung treten (s. Fig. 2).
Die Bürsten 1 und 2 sind mit der einen Zuleitung, die Bürsten 3 und 4 mit der anderen
verbunden. Wie ersichtlich, beginnt in der bezeichneten Stellung eben der Kurzschlufs
der Magnetbewickelung und erreicht sein Ende, wenn Bürste 2 den schraffirten Abschnitt verläfst.
Die Bürsten 1 und 2 sind in derselben Stellung gegen den schraffirten Abschnitt, als die
Bürsten 3 und 4 gegen den lichten Abschnitt. Der Abstand der Auflagepunkte der Bürsten 1
und 2 am Vermittler ist x/4 bis Y2 der Breite
eines Stromwenderabschnittes. Die mit einer Zuleitung verbundenen Bürsten brauchen nicht
gerade auf einem und demselben Abschnitt aufzuliegen,
sondern können auch auf verschiedenen Abschnitten derselben Art schleifen:
Die in Fig. 3 dargestellte Stellung ist mit Bezug auf die Wirkung gleich . mit derjenigen
Fig. 2. Selbstverständlich könnte statt der getrennten Bürsten 1 und 2 oder entsprechenden
Gruppen von Bürsten auch eine so dicke Bürste oder Bürstengruppe . verwendet werden,
dafs solche allein schon einen entsprechenden Bogen des Stromwenderumfanges berührt.
Das Bürstenpaar 1 und 3 ist zusammen zu verstellen, ebenso auch 2 und 4.
Zweckmäfsiger Weise wird deshalb jedes der genannten Paare von einem eigenen Halter getragen
und bei'de Halter werden drehbar eingerichtet. In diesem Falle ist dann die Vertheilung
der Bürsten wie in Fig. 3 vorzuziehen.
Es ist ersichtlich, dafs man die eine der vier Bürsten ohne Aenderung der Wirkung auch
weglassen kann, doch wird man in der Regel vorziehen, vier Bürsten anzuwenden, um bei
eventueller Auswechselung derselben nicht behindert zu sein. Statt jeder der Bürsten können
auch zwei oder mehr . neben einander befindliche angeordnet werden.
Mit der verschiedenen Bürstenanordnung wirkt der Motor, wenn er synchronen Gang erreicht
hat, wohl befriedigend, hingegen findet' das Angehen sehr schlecht oder auch gar nicht
statt; insbesondere ist das Drehurigsmoment des Motors, so lange die Tourenzahl eine geringere
ist als die normale, viel zu klein, um ihn 'so zu beschleunigen, dafs er den normalen
Gang erreicht. Es ist vielmehr für das Angehen des Motors nur die Anwesenheit von
Bürsten nach Fig. 1 oder nach Fig. 2 und 3, aber mit einer sehr geringen Verstellung zwischen
den zu einer Zuleitung gehörigen Bürsten erforderlich. Daher wird entweder ein Ausschalter
angebracht, mittelst dessen zum Angehen das eine der Bürstenpaare 1 und 3 oder
2 und 4 aufser Verbindung mit den Zuleitungen gesetzt werden kann, oder aber . es, wird während
des Angehens das eine der genannten Bürstenpaare durch Verdrehen des Halters nahe
in gleiche Stellung zu den Abschnitten des Stromwenders gebracht, in der sich das andere
Paar befindet, und kann diese Verstellung durch geeignete Anschläge :an den beiden Bürstenhaltern
geregelt werden.
Hat der Motor die Geschwindigkeit des Synchronismus erreicht, so schaltet man mittelst
des Ausschalters das zweite Paar Bürsten ein oder stellt dieses mit dem Halter' wieder in
die für den gleichmäfsigen Gang zweckmäfsige Stellung.
Die Kurzschliefsung der Magnetbewickelung kann statt durch Verstellung der Bürsten 1
und 2, Fig. 2, gegen die Abschnitte des Stromwenders auch dadurch erreicht werden, dafs
man zwei Stromwender neben einander anordnet, deren Abschnitte gegen einander um
den Bogenbetrag des erforderlichen Kurzschlusses verdreht sind. Auch kann man die
Verstellung der Bürsten erzielen, wenn' rqan den
Stromwender mit stufenförmigen Abschnitten (wie in Fig. 4 angegeben) anordnet.
Das zum Angehen nothweridige Aufheben des Kurzschlusses kann durch Ausschalten, der
elektrischen Verbindung zu den Bürsten des einen Stromwenders oder durch Verdrehen der
beiden Stromwender gegen einander erfolgen, welches Verdrehen entweder von der Hand aus
oder durch einen selbstthätigen Regulator (Fig. 5) ausgeführt ist.
Um während der Dauer des Kurzschlusses ein zu starkes Anwachsen des Stromes in den
Zuleitungen zu verhindern, wird in die Zuführungen zu den Bürsten ein eventuell veränderbarer
Widerstand eingeschaltet. Derselbe Zweck wird aber auch erreicht, wenn eine Inductionsspule
angeordnet wird, deren eine Bewickelung von dem dem Anker zugeführten Strom (oder
dem gesammten dem Motor zugeführten Strom), deren andere Bewickelung aber von dem zum
Magneten gelangenden Strom durchflossen wird. Die gegenseitige Inductionswirkung der beiden
Ströme auf einander verhindert das übermäfsige Anwachsen des einen oder des anderen dieser
beiden Ströme (s. Fig. 6).
Statt den Magneten einen Zweigstrom von den Zuleitungen zuzuführen, also dieselben im
Nebenschlufs zu erregen, können auch Magnete und Anker hinter einander geschaltet sein, wobei
derselbe' Strom den Anker als Wechselstrom und die. Magnete als gleichgerichteter Strom
durchfliefst.
Das im Vorhergehenden auf. Bürsten und Stromwender Gesagte bleibt auch in diesem
Falle unverändert aufrecht.
Claims (2)
- Patent-Ansprüche:ι . An synchronen Wechselstrommotoren, deren Feldmagnete durch gleichgerichtete Ströme erregt werden, die gleichzeitige Anordnung: ■ a) von drei oder mehreren Bürsten, welche derart auf dem Umfang des Stromwenders vertheilt und mit den Stromleitungen verbunden sind, dafs bei jedem Stromwechsel die Magnetspulen kurz geschlossen werden, und
b) von Widerständen, welche in' den Stromkreis eingeschaltet sind, zu dem Zwecke, ein zu starkes Anwachsen des Stromes in den Leitungen während des Zeitraumes des Kurzschlusses zu verhindern. - 2. An Stelle der im Patent-Anspruch i.a) angegebenen gröfseren Anzahl von Bürsten die Anordnung nur eines Bürstenpaares und zweier Stromwenderflächen, deren La-mellen gegen einander versetzt angeordnet sind, so dafs die Bürsten zeitweilig Lamellen verschiedener Polarität berühren.
An Stelle der im Patent-Anspruch ι. b) erwähnten Widerstände die Anordnung einer Inductionsrolle, deren eine Spule in den Stromkreis des Stromwenders bezw. der Feldmagnete, die andere in den Ankerstromkreis geschaltet wird, zu dem oben angegebenen Zwecke.Behufs Anlassens des Motors die Aufhebung des Kurzschlusses der Magnetspulen dadurch, dafs die Bürsten zum Theil ausgeschaltet oder derart eingestellt werden, dafs sie mit den zugehörigen Bürsten nur Lamellen gleicher Polarität berühren, oder dafs die im Patent-Anspruch 2. erwähnten Stromwender so gegen einander verdreht werden, dafs die Lamellen gleicher Polarität neben einander zu liegen kommen.Hierzu ι Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
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DE (1) | DE50908C (de) |
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- DE DENDAT50908D patent/DE50908C/de not_active Expired - Lifetime
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