DE565419C - Einrichtung zur Verbesserung der Stromwendung von Gleichstromvielfachbuerstenmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Metadyne oder Gleichstromvielf achbürstenmaschine mit Ständerwicklungen, die mehrere Ständersegmente in gleicher Weise erregen.
Metadynen sind Energieumformer, die im wesentlichen aus einem Anker mit Stromwender bestehen, auf dem mehr als zwei Bürsten je Zyklus angeordnet sind. Unter Zyklus ist bei elektrischen Maschinen eine Einteilung zu verstehen, bei der sich einander zugeordnete Haupt- und Hilfspole und ebenso Haupt- und Hilfsbürsten nicht wiederholen; eine gewöhnliche Gleichstrommaschine mit einem Polpaar und zwei Hauptbürsten hat demnach nur einen Zyklus, eine Gleichstrommaschine mit zwei Polpaaren und vier Hauptbürsten zwei Zyklen usw.

Bei den Metadynen werden die Bürsten in zwei Arten eingeteilt; die einen, Primärbürsten genannt, werden an das Netz angeschlossen, von dem die Metadyne gespeist wird, und an die anderen, die Sekundärbürsten, werden S tromverbrauchereinr ichtungen angeschlossen. Diese Bürsten werden längs des Komas initiators so verteilt, daß das Feld, das von den durch die Ströme der Primärbürsten im Anker erzeugten Amperewindungen herrührt, eine elektromotorische Kraft zwischen den Sekundärbürsten induziert und umgekehrt, daß das Feld, das von den durch die Ströme der Sekundärbürsten im Anker erzeugten Amperewindungen herrührt, eine elektromotorische Kraft zwischen den Primärbürsten induziert.

Wenn bei den Metadynen die Bürsten unter den Hauptpolen stehen, dann ist die Kommutierung sehr schlecht. Um bei Metadynen die Kommutierung unter den Bürsten zu verbessern oder überhaupt erst zu ermöglichen, hat man schon vorgeschlagen, die Hauptpole selbst durch mit den zugehörigen Bürsten hintereinandergeschalteten Wicklungen zu erregen, die von dem zu kommutierenden Strom durchflossen werden. Die Amperewindungen dieser Wicklungen würden denjenigen des Ankers entgegengesetzt sein und dann das für eine gute Kommutierung erforderliche Feld erzeugen.

Aber im allgemeinen ist es in der Praxis unmöglich, diese Ständeramperewindungen passend so zu bemessen, daß sowohl die Kommutierung als auch die allgemeine Wirkung der Metadyne als Energieumformer befriedigend ist. Wenn es wirklich gelingt, die gute Kommutierung zu sichern, so geschieht dies bei den bekannten Einrichtungen auf Kosten der Energieumformung. Daraus folgt, daß die bekannte Anordnung nur als Notbehelf anwendbar ist und auf ein sehr kleines Anwendungsgebiet beschränkt bleiben muß.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, über der Kommutierungszone eine tiefe Nut in dem Ständer auszusparen, die den Ständer der Metadyne mit einem Zyklus in mehr als zwei

Polsegmente unterteilt. Solche Nuten ermöglichen jedoch eine gute Kommutierung nur für schwache Ströme, so daß diese Anordnung nur bei Metadynen von kleiner Leistung anwendbar ist.

Endlich ist auch schon vorgeschlagen worden, in den erwähnten Nuten Wendepole anzuordnen, die von einer den zu konimutierenden Strom führenden Spule umgeben sind, ίο Diese Einrichtung ist befriedigend, solange der Ständer keine Wicklungen um die Hauptpole besitzt und solange außerdem vier gleich weit voneinander entfernte-Bürsten für jeden Zyklus vorhanden sind. Wenn aber Ständerwicklungen benutzt werden, die den Pol, in welchem die Nut ausgespart worden ist, umgeben, so genügt diese Einrichtung zur Erzielung einer guten Stromwendung nicht mehr. Sie ist sogar ungenügend, auch wenn der Ständer keine Hauptwicklungen trägt und die Metadyne eine Bürstenanordnung besitzt, bei der die vier Bürsten je Zyklus nicht gleich weit voneinander entfernt sind.

Durch die Entfernung wird bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen, d. h. eine gute Kommutierung zu erreichen und trotzdem mit um die Hauptpole angeordneten Ständerwicklungen und mit Strömen solcher Stärke arbeiten zu können, wie sie von Maschinen für große Leistungen verlangt werden.

Die Erfindung besteht darin, daß jede Ständerhauptpolwicklung in mehrere getrennte Spulen unterteilt ist, deren Zahl der Anzahl von in gleicher Weise erregten und zu einem zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kommutierungsachsen liegenden Ständerhauptpol gehörenden Segmentteilen gleich ist. Andererseits besteht die Erfindung darin, daß Wendepole zwischen den Hauptpolsegmenten vorgesehen sind und nicht nur von einer Spule, die von dem der zugehörigen Bürste entstammenden Strom durchflossen wird, sondern auch von anderen Spulen, die von den Strömen der anderen Bürsten durchflossen werden, umgeben sind. Bei dieser Einrichtung werden die Pole von dem störenden Einfluß der Ständerhauptwicklungen befreit; sie gleichen in der Stromwendezone tatsächlich die Amperewindungen des Ankers aus und erzeugen so das richtige Feld für eine gute Stromwendung bei jeder Belastung.

Der Gegenstand der Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt.
Fig. ι

bekannten Äletadyne.

Fig. 2 und 3 zeigen Ansichten von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäß ausgebildeter Metadynen.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht einer mit Wendepolen versehenen Metadyne.

zeigt zunächst eine Ansicht einer Bei der bekannten Bauart nach Fig. 1 fallen die Stromwendeachsen mit den Teilpolachsen zusammen, wodurch die Stromwendung sehr schlecht wird, so daß diese Bauart nur auf sehr kleine Maschinen anwendbar ist.

Bei den in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen sind dagegen die Teilpole in mehrere Polsegmente und die Wicklungen der Teilpole in die gleiche Anzahl von Teilwicklungen geteilt, wobei die Kommutierungsachsen zwischen den Polsegmenten hindurchgeführt sind. In Fig. 2 bezeichnet 1 die primären Bürsten und 2 die sekundären Bürsten. P₁, P₂, P₃, P±, P₅, P₆, P₇ und P₈ sind die Teilpol-Segmente, von denen je zwei aufeinanderfolgende an die Stelle eines Teilpols treten.

Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel ist aus der Bauart nach Fig. 2 in der Weise entwickelt, daß Teilpolsegmente, zwisehen welchen keine Kommutierungsachse vorhanden ist, zu einem Teilpol vereinigt sind. Diese Teilpole Q₁, Q₂, Qz, Qi sind mit zwei Wicklungen versehen. Die beiden Wicklungen eines Teilpols Q₁ oder Q₂ oder Q₃ oder Q₄ entsprechen den Wicklungen zweier Teilpolsegmente nach Fig. 2, die zusammen einem der Teilpole nach Fig. 3 entsprechen. A ist der primäre Stromkreis, und B ist der sekundäre Stromkreis. Die in Fig. 3 gezeigte Maschirae hat also auch nur vier Teilpole wie die bekannte Maschine nach Fig. i, aber ihre Teilpolsegmente sind um 45 ° gegenüber den Teilpolen der bekannten Maschine verschoben und von doppelt so vielen Wicklungen umgeben. Dadurch wird ermöglicht, daß Stromwendepole in der Richtung der Stromwendeachsen vorhanden sein können, ohne daß die Ständerwicklung die Stromwendung beeinflußt.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Metadyne mit Dreizackschaltung und vier Bürsten a, b, c und d und einem Anker mit diametralem Wicklungsschritt sind sechs Polsegmente S_a, S₆, S_c, S_d, S_c, Sf vorhanden. Bei dieser Maschine wird von Wendepolen U Gebrauch gemacht. An die Maschine sind zwei Stromverbraucher T und T' angeschlossen.

Um die grundlegende Wirkungsweise der Metadyne zu sichern, ist es nötig, eine gegebene elektromotorische Kraft nicht nur mittels der Ankeramperewindungen zwischen den Bürsten α und c, sondern auch mittels der Ständerwicklungen zu induzieren, die in gleicher Weise auf die Segmente S_a, S_f xmdS_b einerseits und auf dieselbe Weise, aber in entgegengesetzter Richtung auf die Polsegmente S_c, Sd und S_e andererseits wirken. Demgemäß wird eine erste Spule um die Segmente S_a, Sf und S_b einerseits und eine zweite Spule um die Segmente S_c, 5¹^ und S_e andererseits

angeordnet. Diese beiden Spulen werden aber gemäß der Erfindung in zusammen sechs Spulen aufgeteilt, und zwar eine für jedes Polsegment. Die sechs Spulen sind mit der gleichen Anzahl Windungen versehen und hintereinandergeschaltet, wobei dafür gesorgt wird, daß die Wicklungsrichtung für die Spulen um S₁₁, Sf und S_f) die gleiche und für die Spulen S_c, S_d und S_e die entgegengesetzte ist.

Bei einer gewöhnlichen Dynamomaschine sind die Wendepole von einer einzigen Spule umgeben, die von dem zu kommutierenden Strom durchflossen wird, der von der zugehörigen Bürste kommt. Diese Einrichtung genügt im allgemeinen nicht für die Metadynen, und es ist nötig, daß der Wendepol von ebenso vielen Spulen umgeben wird, als gleichnamige Bürsten vorhanden sind.

Wenn I₁, L₁... I_n die Ströme sind, so haben die Amperewindungen AW, die um einen Wendepol zu legen sind, die Größe

,UV = B₁I₁ -i-ßo/. + ·.. + B_nI_n.

In dieser Gleichung sind B₁, B.,... B_n die Anzahl der Windungen, die von den Strömen I₁,1₂... I_n durchflossen werden.

Bei der Metadyne in Dreizackschaltung nach Fig. 4 müssen die Wendepole, die den Bürsten b und d zugeordnet sind, auch wenn die von diesen beiden Bürsten kommenden Ströme gleich groß sind, mindestens zwei Spulen aufweisen, nämlich eine von dem von den Bürsten b und d kommenden Strom durchflossene und eine von dem von den Bürsten α oder c kommenden Strom durchflossene Spule. Diese Einrichtung wird angewendet, wenn die beiden Stromverbraucher T und T' sich in gleicher Weise verhalten. Dann tritt Stromsymmetrie ein, d. h. der Strom der Bürste α ist gleich dem Strom der Bürste c und der Strom der Bürste d gleich dem Strom der Bürste b. Wenn keine Stromsymmetrie herrscht, werden im allgemeinen vier Spulen angeordnet.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur \^rerbesserung der Stromwendung von Gleichstromvielfachbürstenmaschinen (Metadynen) mit Standerwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ständerhauptwicklung in mehrere getrennte Spulen unterteilt ist, deren Zahl der Anzahl von in gleicher Weise erregten und zu einem zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kommutierungsachsen liegenden Ständerhauptpol gehörenden Segmentteilen gleich ist.

2. Einrichtung für Metadynen nach Anspruch 1 mit Wendepolen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wendepol durch mehrere Spulen erregt wird, von denen die eine von dem Strom der zugeordneten Bürste und die andere oder anderen von den Strömen der anderen Bürsten durchflössen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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