DE544811C - Staendergespeister Wechselstrom- oder Drehstromkollektornebenschlussmotor - Google Patents
Staendergespeister Wechselstrom- oder DrehstromkollektornebenschlussmotorInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K27/00—AC commutator motors or generators having mechanical commutator
- H02K27/12—AC commutator motors or generators having mechanical commutator having multi-phase operation
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
Die Drehzahlregelung von ständergespeisten Kollektornebenschlußmotoren wird bekanntlich
entweder durch Veränderung der den Kollektorbürsten zugeführten Spannung 5 oder durch Verschieben der Kollektorbürsten
bei konstanter zugeführter Spannung oder endlich durch Kombination beider Maßnahmen
durchgeführt.
Die veränderliche, den Bürsten aufgedrückte Spannung wird entweder von einem
eigenen Hilfstransformator mit entsprechenden Anzapfungen oder von einer im Ständer
des Motors liegenden Hilfswicklung, die ebenfalls mit Anzapfungen versehen ist, abgenommen;
zur Schaltung ist dann ein Stufenschalter erforderlich. Zur Phasenkompensation muß außerdem eine HilfsSpannung in
den Kollektorstromkreis mit Hilfe eines eigenen Hilfstransformators eingeführt werden.
Die erforderlichen Einrichtungen sind mithin verhältnismäßig umständlich und teuer. Die
Regelung durch Bürstenverschiebung allein ist bei größeren Regelbereichen deswegen nicht
durchführbar, weil die den Bürsten zuzuführende Spannung bei Synchronismus oder Synchronismusnähe
einen sehr großen Strom über den Kollektor treibt, der entweder einen phasenvor- oder nacheilenden Blindstrom im
Ständer erzeugt, dessen Größe nur von dieser, für die Drehzahlregelung bemessenen Spannung
abhängt und daher bei größerem Regelbereich übermäßig hoch ausfällt.
In ähnlicher Weise wirkt ein Drehregler, der eine phasenveränderliche konstante Spannung
feststehenden Bürsten zuführt; auch hier ergibt sich in Synchronismusnähe der unerwünschte
Blindstrom.
Die Drehreglerregelung, die im übrigen, infolge des Entfalls des Stufenschalters und
der beliebig feinstufigen Einstellung der Drehzahl, sehr erwünscht wäre, ist aus diesem
Grunde in dieser einfachen Form nicht durchführbar. Es wurden daher, um nur die Größe und
nicht die Phasenlage der den Bürsten zugeführten Spannung zu verändern, Doppel- 4ξ
drehregler verwendet. Um außerdem Phasenkompensation zu erhalten, müssen die Doppeldrehregler
mit Hilfe eines entsprechenden Getriebes entweder so eingestellt werden, daß sich die für die Kompensation notwendige
Spannungskomponente in allen Stellungen ergibt, oder es muß die Einstellung des Drehreglers
mit einer entsprechenden Verstellung der Bürsten verbunden werden.
Es ist ferner auch eine Anordnung bekannt geworden, die einen Einfachdrehregler zusammen
mit einer mit dessen Sekundärwicklung in Reihe geschalteten Zusatzspannung unter gleichzeitiger Verschiebung der Bürstenbrücke
benutzt. Hier muß die jeweilige Lage der Bürstenbrücke entsprechend der Phasenlage und Größe der Summenspannung
von Drehreglersekundärspannung und fester Zusatzspannung derart eingestellt werden,
daß neben der drehzahlregelnden Komponente der Gesamtspannung eine entsprechende Kompensationsspannung
sich ergibt.
Nach der Erfindung wird durch entspre- -. chende Bemessung der Drehreglersekundärspannung
und der festen Zusatzspannung der Größe und Phasenlage nach eine derartige Summenspannung an den Kollektorbürsten
während des ganzen Regelbereiches erhalten, daß die Forderung der Drehzahlregelung
einerseits und der Phasenkompensation andererseits ohne Verschiebung der Bürstenbrücke
erreicht wird. Die Anordnung arbeitet mithin mit einem festen Bürstensatz, dessen
Vorteile in bezug auf Einfachheit und Wirtschaftlichkeit der Konstruktion, Betriebssicherheit
und gute Kommutierung ohne weiteres klar sind.
Die allgemeine Anordnung ist in zwei Ausführungsformen aus Abb. ι und 2 zu ersehen.
vS" bedeutet den dreiphasig gewickelten Ständer,
A den mit Gleichstromwicklung versehenen Anker der Maschine mit dem Kollektor
K und Bürstensatz B. D ist der Einfachdrehregler, dessen Primärwicklung D1 beispielsweise
von dem gleichen Netz wie der Motor gespeist wird, dessen Sekundärwicklung D2 in offener Schaltung mit je einem
Endpunkt fest an den zugehörigen Bürsten und mit dem anderen Ende an die hier im
Ständer des Motors gelegene Zusatzwicklung Z angeschlossen ist. In Abb. 2 ist die
Zusatzwicklung Z statt im Ständer des Motors im Primärteil des Drehreglers vorgesehen,
ist also transformatorisch mit der Wicklung D1 verkettet. Die Zusatzwicklung
kann erfindungsgemäß auch als Sekundärwicklung eines eigenen Hilf stransformators T
(Abb. 2 a) ausgebildet sein. Selbstverständ-Hch kann statt der in den Abbildungen eingezeichneten
dreiphasigen Kollektorspeisung auch eine sechsphasige Speisung vorgenommen werden, in welchem Fall die Zusatzwicklung
ebenfalls offen auszuführen ist und ihre freien Wicklungsenden an den hinzukommenden
neuen Bürstensatz anzuschließen sind.
Die Einstellung erfolgt nun so, daß in der Zusatzwicklung Z eine Spannung erzeugt
wird, die für sich allein, also ohne die Wirkung der in Reihe geschalteten Sekundärwicklung
des Drehreglers, einen Strom derartiger Phasenlage erzeugen würde, daß der Motor induktiven Blindstrom aufnimmt. Die
Zusatzwicklung Z ist also so geschaltet, daß sie eine Entmagnetisierungsspannung erzeugt
(ihre vektorielle Lage ist mithin, z. B. gegenüber dem kompensierten Heylandmotor, um
i8o° verdreht).
Um in der Abbildung die um 90 ° verschobene Phasenlage der primären Zusatzwicklung
Z anzudeuten, ist diese in Dreieck geschaltet gezeichnet. Ebensogut kann die richtige
Phasenlage, entweder durch örtlich phasenverschobene Lage der Zusatzwicklung im Ständer des Motors, entsprechend der erforderlichen
elektrischen Phasenverschiebung, oder noch einfacher durch entsprechende Bürstenstellung
am Kollektor, erzielt werden.
In dem Vektordiagramm (Abb. 3) ist diese Gegenkompensationsspannung eg eingezeichnet.
Zur Drehzahlregelung im übersynchronen Bereich sind nach oben gerichtete, im untersynchronen Spannungsbereich nach unten
gerichtete Spannungsvektoren notwendig. Der Vektor der Spannung der Sekundärwicklung
des Drehreglers ed bewegt sich auf dem Kreis K mit dem Mittelpunkt o. Benutzt
wird hierbei nach der Erfindung der Teil des Kreises, der in der Abbildung nach rechts
zeigt. Die nicht der Drehzahlregelung dienenden, also wattlosen Komponenten der Drehreglerspannung ed wirken also nach den
angenommenen Vektorrichtungen entgegengesetzt der Zusatzspannung eg; sie dienen
demnach der Erzeugung des Magnetisierungsstromes im Läufer und damit der Phasenkompensation
der Maschine.
Da die beiden Spannungen eg und ed in
Reihe geschaltet sind, sind sie vektoriell zu addieren. Die resultierende Spannung er nach
Abb. 3 ergibt sich durch Verdrehung der Sekundärwicklung des Drehreglers um den Winkel
cc aus der Mittellage m heraus.
Der geometrische Ort für die resultierende Spannung ist daher der Kreis K', der den
gleichen Radius ed wie der Kreis K hat, dessen
Mittelpunkt aber um die Gegenkompensationsspannung eg nach links verschoben erscheint.
Es ist nun ersichtlich, daß alle Spannungskomponenten, die in der Richtung der Ordinatenachse liegen, drehzahlregelnd sind,
während die Spannungskomponenten in der Richtung der Abszissenachse nur auf den Magnetisierungsstrom und daher auf den
Leistungsfaktor der Maschine einwirken. Die in der Mittellage in dieser Richtung allein
wirkende Spannung"oxist daher proportional
dem auftretenden Magnetisierungsstrom im Synchronismus. Ohne die Zusatzspannung eg
würde die Magnetisierungsspannung om wirken, die gleich der vollen Regelspannung ed
ist und einen übermäßigen Magnetisierungsstrom hervorrufen würde.
Wird nur der zwischen 2 bis 3 liegende Teil des Kreises K' zur Einstellung der Drehzahl
ausgenutzt, so ergibt sich eine Drehzahlregelung entsprechend den Strecken +cTibis
—ö~3· Hierbei enthält die resultierende Spannung
immer eine Komponente im Sinne der Phasenkompensation, deren maximaler Betrag die Spannung
<5~ϊ ist. Bei den äußersten Grenzdrehzahlen 2 und 3 ist eine Phasenkompensation
nicht mehr vorhanden. Durch entsprechende Bemessung der Spannung^undes
können die Wirk- und Blindspannungen auf jeden gewünschten Betrag eingestellt werden.
Wird der Regelbereich noch etwas verkleinert, z. B. auf den Kreisabschnitt zwischen
den Punkten 4 und 5, entsprechend +_ r, so ändert sich die Magnetisierungsspannung im
ganzen Bereich nur in geringem Maße. Wird z. B. im Synchronismus leichte Überkompen-
sation eingestellt, so läßt sich unschwer auch in den äußeren Lagen noch ein sehr günstiger
und nahe an ι liegender Leistungsfaktor durch die dort wirkenden Spannungskomponenten
5~4 bzw. 7*5 erreichen. Hierbei wird,
wie ersichtlich, der Regelbereich des Drehreglers nur um einen verhältnismäßig geringen
Wert verringert.
Die Verminderung der Kompensationsspannung in den äußeren Regelstellungen ist für
den Betrieb sogar zweckmäßig, weil dadurch bei den höchsten und tiefsten Drehzahlen der
Kollektorstrom abnimmt. Für den unteren Drehzahlbereich ist dies mit Rücksicht auf
die in der Regel verminderte Ventilation von Vorteil, in den oberen Drehzahllagen wird
die Kommutierung dadurch erleichtert. Abgesehen davon, werden die untersten. Drehzahlen
bei den normalen Verwendungszwecken (z.B. Textil- und Papierfabrikationsantriebe)
nur verhältnismäßig kurzzeitig benötigt, so daß hier auf die Kompensation teilweise oder
ganz verzichtet werden kann. In dem oberen Drehzahlbereich arbeitet der Motor an sich
auch ohne besondere Kompensationsspannung bekanntlich mit günstigem Leistungsfaktor.
Es kann ferner zweckmäßig sein, der Spannung der Zusatzwicklung eg eine andere vektorielle
Lage zu geben, z. B. zu dem Zweck, den Regelbereich gegenüber dem Synchronismus nach oben oder nach unten zu verschieben.
Eine Maschine, die z. B. für 1000 synchrone Umdrehungen gebaut ist und zwischen
600 und 1100 Umdrehungen pro Minute geregelt werden soll, würde eine ungünstige
Ausnutzung des Drehreglers nach oben ergeben. Durch eine die Drehzahl vermindernde
Spannungskomponente der Spannung (egk, Abb. 3) wird der Mittelpunkt des Kreises
K" der resultierenden Spannung von 0' nach o" verschoben, so daß in der Mittellage
des Drehreglers nicht die synchrone Drehzahl, sondern eine kleinere Drehzahl sich ergibt
und der Drehregler nach beiden Richtungen hin in gleicher Weise ausgenutzt werden
kann.
Ferner ist es bei der vorstehenden Anordnung zweckmäßig, den Drehregler im übersynchronen
Bereich weiter als im untersynchronen Bereich auszunutzen, da im letzteren eine höhere Kompensationsspannung notwendig
ist, um einen günstigen Leistungsfaktor zu erzielen als bei entsprechender übersynchroner
Drehzahl. Es kann also in diesem Fall zweckmäßigerweise, z. B. auch bei gleichem
Regelbereich + r der Teil 8"cj des Kreises
K" verwendet werden. Im untersten Punkt 9 ist dann noch die volle Kompensationsspannung
vorhanden.
Diese Anordnung hat weiter auch noch den Vorteil, daß zum Zweck des Anlaufs die Sekundärspannung
des Drehreglers auf ihren tiefsten Wert, Punkt 10, eingestellt werden
kann, wodurch im Sekundärkreis des Motors eine den Einschaltstrom stark verminderte
Spannung eingeführt wird. Auf diese Weise kann bei entsprechendem Regelbereich des
Drehreglers ein besonderer Anlaßwiderstand ο. dgl. überhaupt erspart bleiben.
Claims (5)
- Patentansprüche:i. Regelbarer ständergespeister Wechselstrom- oder Drehstromkollektornebenschlußmotor mit in den Ankerstromkreis eingeschaltetem Einfachdrehregler und einer in Reihe geschalteten Zusatzwicklung fester Spannung und Phasenlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Zusatzwicklung zweckmäßig kleiner als die Sekundärspannung des Drehreglers ist und gegenüber deren magnetisierenden Blindspannungskomponente um etwa 180 ° phasenverschoben ist und entmagnetisierend wirkt.
- 2. Wechselstrom- oder Drehstromkollektornebenschlußmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Zusatzwicklung (eg!l) auch eine drehzahlerhöhende oder -erniedrigende Komponente erhält.
- 3. Wechselstrom- oder Drehstromkollektornebenschlußmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Drehzahlregelung nur der Teil des Regelbereiches des Drehreglers verwendet wird, an dessen Grenzen eine genügende Phasenkompensation vorhanden ist.
- 4. Wechselstrom- oder Drehstromkollektornebenschlußmotor nach den Ansprüchen. i,2und3, dadurch gekennzeichnet, daß. zur Einschaltung und zum Anlassen des Motors die tiefste Einstellung des Drehreglers benutzt wird.
- 5. Wechselstrom- oder Drehstromkol- 1Og lektornebenschlußmotor nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung im Ständer des Hauptmotors oder im Primärteil des Drehreglers oder als Sekundärwicklung eines besonderen Hilfstransformators angeordnet ist.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE544811T | 1930-12-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE544811C true DE544811C (de) | 1932-02-22 |
Family
ID=6560545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1930544811D Expired DE544811C (de) | 1930-12-09 | 1930-12-09 | Staendergespeister Wechselstrom- oder Drehstromkollektornebenschlussmotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE544811C (de) |
-
1930
- 1930-12-09 DE DE1930544811D patent/DE544811C/de not_active Expired
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