DE611702C - Verbesserung der Kommutierungsverhaeltnisse bei Kollektormotoren, die an einem Netz mit stark pulsierender Gleichspannung angeschlossen sind - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 3. APRIL 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 611702 KLASSE 2tdi GRUPPE

.A602PP VIIIbj2id¹ Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 14. Mars

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Juni 1932 ab

Es ist bekannt, daß die Kommutierungsverhältnisse von Gleichstromkollektormaschinen um so schwieriger werden, je größer die Welligkeit der Gleichspannung und damit des Gleichstromes ist. Stark wellige Ströme treten u. a. auf, wenn die Motoren über Gleichrichter aus Einphasenwechselstromnetzen gespeist werden oder wenn bei Mehrphasensystemen die Gleichspannung mittels Gittersteuerung verhältnismäßig weit heruntergeregelt wird. Bisweilen entstehen bei großem Regelbereich für die Gleichspannung sogar kurzzeitig Lücken im erzeugten Gleichstrom, so daß um so höhere Maximalwerte erzeugt werden müssen, je höher der verlangte Mittelwert des Stromes liegt. Bei einer gegebenen Welligkeit der angelegten Gleichspannung kann die Welligkeit des Stromes zwar durch Einbau von Glättungsdrosseln im Gleich-Stromkreis verringert werden. Derartige Glättungseinrichtungen sind aber vielfach, vor allem wenn es sich um verhältnismäßig kleine Frequenzen handelt, unwirtschaftlich teuer, da vor allem die Induktivitäten im Gleichstromkreis infolge der unvermeidlichen Vormagnetisierung des Eisens sehr groß werden.

Die vorliegende Erfindung gibt einen neuen Weg an, um die Schwierigkeiten zu großer Welligkeit bei Kollektormotoren zu beseitigen.

Für den Kollektor ist es nur wichtig, daß der Strom möglichst konstant ist. Dagegen ist es nicht von Bedeutung, ob der über den Kollektor fließende Strom z. B. an der Arbeitsübertragung teilnimmt oder nicht, ob er stets aus dem gleichen Stromkreise stammt oder ob er abwechselnd von verschiedenen Energiequellen geliefert wird. Betrachten wir z. B. den· FaE eines über einen Gleichrichter aus" einem Einphasennetz gespeisten Gleichstrommotors, so haben wir nach Abb. 1 (bei konstanter Drehzahl und konstantem Feld) eine konstante Motorgegenspannung U_m, während die aufgedrückte Gleichspannung U_g ständig zwischen einem Maximalwert und Null pulsiert. Könnten wir von allen Induktivitäten im Gleichstromkreis absehen, so würde nur während der in der Abb. 1 schraffierten Abschnitte ein Strom fließen, während der übrigen Zeit dagegen nicht. Es handelt sich nun bei der Verbesserung der Kommutierungs- 5c Verhältnisse des Motors darum, diese Stromlücke auszufüllen. Die Art und Weise, wie dies nach der Erfindung geschehen kann, ist in Abb. 2 und 3 gezeigt. In der Abb. 2 besteht der Motor 4 aus zwei Läuferwicklungen 5 und 6, von welchen 5 eine geschlossene Gleichstromwicklung darstellt, während 6 aus mehreren zu einem Sternpunkt zusammengeführ-

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

Richard Tröger in Berlin-Zehlendorf.

ten offenen Wicklungen besteht. Die Erregung des Motors ist durch die beiden PoleiV und 5 angedeutet. Die Bürsten 7 und 8 schleifen auf dem mit der Wicklung 5 verbundenen Kommutator. Der Sternpunkt von 6 ist mit der Bürste 8 verbunden und hat somit dasselbe Potential. Die Speisung der Gleichstromwicklung 5 und damit die Energielieferung für den Motor erfolgt aus dem Einphasennetz 1 über den Transformator 2 und die Anoden 9 und 10 des Gleichrichters 3. Im selben Gleichrichtergefäß befinden sich noch die weiteren Anoden 11 bis 16, die mit den Endpunkten der Wicklungen 6 verbunden sind.

Der Nutzstromkreis I verläuft normal über Transformator 2, die Anoden 9 bzw. 10, die Bürste 7, die Motorwicklung 5, Bürste 8 und zurück zum Nullpunkt der Sekundärwicklung von 2. Daneben besteht noch der weitere Stromkreis II vom Sternpunkt der Wicklung 6 über die Anoden 11 bis 16 zur Bürste 7, über die Gleichstromwicklung 5 zur Bürste 8 und zurück zum Sternpunkt. Die treibende Spannung dieses letzteren Stromkreises ist die in den Wicklungen 6 durch Rotation erzeugte Wechselspannung, die mittels der Anoden 11 bis 16 im Gefäß 3 gleichgerichtet wird und als Gleichspannung U_nI (s. Abb. 1) im Mittel von praktisch derselben Größe ist, wie die Motorgegenspannung U_m.

Solange U_g größer als U_m ist, fließt ein Strom nur im Kreis I₅ wodurch der Motor zur Arbeitsleistung befähigt wird. Während dieser Zeit kann aber kein Strom im Kreise II bestehen, da die Anodenspannung von 11 bis 16 negativ gegenüber der Kathode ist. Sobald aber U_g kleiner als U_m wird, erlischt der Strom in I und der Stromkreis II zündet und hält so lange einen Strom über die Bürsten 7 und 8 aufrecht, bis wieder U_g größer als U_m wird und der Strom im Kreis I von neuem einsetzt. Wie leicht zu erkennen ist, trägt der Strom des Kreises II nichts zur +5 Arbeitsleistung des Motors bei; denn die treibende Spannung V_nI ist im Mittel gleich der Motorgegenspannung U_m. Die Maschine ist also während dieser Zeit nur generatorisch (Wicklung 6) wirksam, und die nach außen abgegebene Leistung wird nur aus den Schwungmassen gedeckt. Der Strom über die Kollektorbürsten wird während dieser Zeit nur mit Rücksicht auf die Kommutierung aufrechterhalten.

Die Regelung des Motors mit Hilfe von Stufenschaltern bzw. mittels der Gittersteuerung des Gleichrichters (Anoden 9 und 1 o) wird von der Art der Glättung des Stromes nicht betroffen und kann ebenso wie bei normalen Motoren vorgenommen werden. Die Größe der an den Anoden 11 bis 16 auftretenden Spannungen ändert sich zwangsläufig mit der Regelung der an den Bürsten 7, 8 liegenden Spannung durch Beeinflussung der Steuergitter der Anoden 9 und 1 o. Soll das Verhältnis der Spannung U_n' zu der Spannung U_s geändert werden, so können auch noch vor den Anoden 11 bis 16 Steuergitter angebracht und mit ihnen der Stromdurchgang von diesen Anoden zur Kathode beeinflußt werden.

Der Vorteil der beschriebenen Einrichtung tritt außer bei geringer Phaseinzahl vor allem bei niedriger Frequenz des speisenden Wechselstromes in Erscheinung. In diesem Falle werden die bekannten Glättungseinrichtungen unverhältnismäßig groß. Demgegenüber ist die Glättung des über den Kollektor fließenden Stromes nach der Erfindung unabhängig von der Frequenz.

Anstatt eine besondere generatorisch wirkende Wicklung 6 vorzusehen, kann man auch die Anordnung, wie in Abb. 3 gezeichnet, derart treffen, daß die Gleichstromwicklung 5 zusätzlich an drei Punkten angezapft wird und diese Wicklungspunkte über Schleifringe mit den Primärklemmen eines Transformators 17 verbunden werden, dessen sekundäre Wicklung beispielsweise in 6-Phasen-Stern geschaltet ist und die Anoden 11 bis 16 des Gleichrichtergefäßes 3 speist. Die Sternpunkte der Sekundärwicklung von 2 und 17 sind untereinander und mit der Bürste 8 verbunden. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist im übrigen dieselbe wie in Abb. 2, nur daß jetzt der Motor von geringerer Typenleistung sein kann als dort.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Verbesserung der Kommutierungsverhältnisse bei Kollektormotoren, die an einem Netz mit stark pulsierender Gleichspannung angeschlossen sind, beispielsweise an einem solchen, das über gesteuerte Gleichrichter aus einem Einphasenwechselstromnetz gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur möglichst weitgehenden Konstanthaltung des über den Kollektor des Motors fließenden Stromes ein generatorisch von der Kollektormaschine gespeister Zusatzstromkreis an die Bürsten geschaltet ist, der selbsttätig geschlossen wird, sobald die Netzspannung annähernd gleich oder kleiner als die Motorgegenspannung wird und U5 der Strom im Hauptkreis entsprechend zurückgeht.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung des zusätzlichen Stromkreises eine besondere Mehrphasenwicklung auf dem Motoranker vorgesehen ist, deren Sternpunkt

   mit einer Bürste verbunden und dessen Wicklungsenden über eine entsprechende Anzahl von gegebenenfalls mit- Steuergittern versehenen Anoden und die Kathode eines Gleichrichters mit der anderen Bürste verbunden sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer besonderen Ankerwicklung zur Speisung des Zusatzkreises die 'normale Gleichstromwicklung dient, indem diese beispielsweise an drei Punkten Anzapfungen erhält, die über Schleifringe mit den Primärklemmen eines Gleichrichtertransformators verbunden sind, dessen sekundärseitiger Sternpunkt mit einer Bürste und dessen sekundärseitige Wicklungsenden über eine entsprechende Anzahl von gegebenenfalls mit Steuergittern versehenen Anoden und die Kathode eines Gleichrichters mit der anderen Bürste verbunden sind. /
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3 für gleichrichtergespeiste Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter des Hauptkreises und der des Zusatzstromkreises, im selben Gefäß mit gemeinsamer Kathode angeordnet sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen