DE621012C - Hochspannungsgleichstrommaschine hoher Leistung mit zwei in den gleichen Ankernuten untergebrachten, mit je einem Kollektor versehenen Ankerwicklungen - Google Patents

Description

Beim Bau von Hochspannungsgleichstrommaschinen hoher Leistung ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten bei der Kommutierung der gleichzeitig durch die Bürsten kurzgeschlossenen Windungen des Ankers. Einesteils ist es die hohe Leiterzahl, andernteils die große Stromstärke im Ankerleiter, welche die Reaktanzspannung der kommutierenden Windungen auf einen derart hohen Wert bringen, daß auch bei Verwendung von Wendepolen die funkenfreie Kommutierung nicht gewährleistet ist. Dies führt dazu, daß man mit der Leistung pro Pol der Maschine so weit heruntergehen muß, bis sich ein Wert für die Ankerwicklung pro Zentimeter Ankerumfang ergibt, bei dem noch eine gute Kommutierung der Ankerströme erreichbar ist. Hieraus ergeben sich aber verhältnismäßig große Maschinen hoher Polzahl, und es ist

ao nicht möglich, eine Leistung, wie sie bei großen Lokomotiven pro Motor verlangt wird, in dem für diese gegebenen beschränkten Raum unterzubringen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, könnte man derartige

25- Maschinen mit zwei Kollektoren ausrüsten, die mit je einer auf dem gleichen Anker liegenden Wicklung verbunden werden. Dieses Mittel wäre allein aber in keiner Weise ausreichend, wenn, wie bisher üblich, beide Wicklungen im gleichen Wendefeld kommutieren müßten. Liegen die beiden Wicklungen, wie üblich, in den gleichen Nuten des Ankers, dann läßt sich praktisch die Leiteranordnung in der Nut nur so treffen, daß die Leiter der einen Wicklung im oberen Teil der Nut, die Leiter der andern Wicklung im unteren Teil der Nut angeordnet sind. Die Leiter der beiden Wicklungen liegen also verschieden in der Nut und erfordern aus diesem Grunde auch nicht die gleiche Wendespannung. Es ist so also nicht möglich zu erreichen, daß sie im gleichen Wendefeld gleich gut kommutieren. Es kommt noch ein die Kommutierung erschwerender Umstand hinzu: Damit nämlich die Kommutierung beider Wicklungen unter dem gegebenen relativ schmalen Wendepol erfolgen kann, müssen die gleichzeitig kommutierenden Ankerwindungen in der' gleichen Nut liegen. Dies bedingt aber eine verhältnismäßig enge induktive Kupplung der gleichzeitig kommutierenden Ankerwindungen, so daß sich ihre Reaktanzspannung aus der Summe der EMKe ihrer Selbstinduktion und gegenseitigen Induktion ergibt.

Es sind zwar Wendefeldmaschinen mit einem Anker und zwei an getrennte Stromwandler angeschlossene Gleichstromwicklun-

gen bekannt, bei denen sich die beiden Ankerwicklungen nebeneinander entweder in ein und denselben oder in verschiedenen Nuten befinden und deren Wendezonen durch Ver-Schiebung der den beiden Kollektoren zugeordneten Bürsten in entgegengesetzter Richtung aus der neutralen Zone heraus räumlich gegeneinander versetzt sind. Da sich jedoch ein einziges Wendefeld konstanter Stärke ίο über die beiden Wendezonen erstreckt, ist eine Anpassung bei verschiedenen Nutenstreuungen und Reaktanzspannungen der • Wicklungen nicht möglich.

Zu wesentlich günstigeren Verhältnissen kommt man aber, wenn man erfindungsgemäß die beiden Ankerwicklungen in den gleichen Nuten übereinander anordnet und jeder der beiden Wicklungen, deren Wendezonen in bekannter Weise durch Verschiebung der den beiden Kollektoren zugeordneten Bürsten in entgegengesetzter Richtung aus der neutralen Zone heraus räumlich gegeneinander versetzt sind, ein eigenes, ihren Verhältnissen angepaßtes Wendefeld gibt. Die totale Wendezone ist gewissermaßen verbreitert, und es liegen die gleichzeitig in Kurzschluß tretenden Windungen der beiden Anker nicht mehr in der gleichen Nut. Dadurch wird erreicht, daß die Reaktanzspannung der kommutierenden Windungen fast auf die Hälfte herabgesetzt ist. Zu diesem Zweck kann man zwei Wendepole verwenden, die ebenso aus der Mitte der Wendezonen herausgerückt sind wie die Bürsten aus der Neutralzone*, oder man kann einen gemeinsamen Wendepol vorsehen, der so breit ist, daß er beide Wendezonen überdeckt, und dessen Luftspalt über den Polbogen in der Weise abgestuft ist, daß jede Wicklung in einem geeigneten Wendefeld kommutiert. Die Erfindung sei an Hand der Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

In Fig. ι bedeutet A den Anker des Motors. D₁' und D₂ sind die beiden in den gleichen Nuten liegenden Ankerwicklungen, C₁ und C₂ die beiden mit diesen Wicklungen verbundenen Kollektoren, B₁ und B₂ die auf diesen Kollektoren schleifenden Bürsten. Die Gerade 0-0 kennzeichnet die Lage der neutralen Zone. Man erkennt, daß die Bürste S₁ nach der einen, die Bürste B₂ nach der andern Seite um einen Winkel« aus der neutralen : Zone verschoben ist, so daß beide Ankerwicklungen nicht an der gleichen Stelle im Räume kommutieren. Der Einfluß dieser Maßnahme geht aus dem Querschnittsbild der Fig. 2 hervor;·

In Fig. 2 ist die Bedeutung der Buchstaben die gleiche wie in Fig. 1.. Es sind aber ferner mit JV₁ und JV₂ die Nuten bezeichnet, welche die gerade komöiüti er enden Ankerleiter der .

Wicklungen D₁ und D₂ enthalten. Die Stäbe der Wicklung D₂ in der Nut N₂ liegen im oberen Teil, die Stäbe der Wicklung D₁ in der NUtJV₁ im unteren Teil. Die sie darstellenden Rechtecke sind schwarz ausgefüllt. Für jede der beiden Nuten N₁ und N₂ ist ein besonderes Wendefeld vorgesehen, denn es stehen diesen Nuten entweder, wie in der oberen Hälfte der Figur gezeigt, die beiden Wendepole W₁ und W₂, deren Polmitte ebenfalls um den Winkel α aus der auf 0-0 senkrecht stehenden Mitte der Wendezonen in entgegengesetzter Richtung verschoben sind, oder, wie aus der unteren Hälfte der Figur hervorgeht, ein einziger Wendepol gegenüber, der beide Wendezonen überdeckt und dessen Luftspalt abgestuft ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, liegen die kommutierenden Ankerleiter der beiden Wicklungen in getrennten Nuten, haben also keine enge Kopplung miteinander. Die Stromwendespannung ist also ganz wesentlich herabgesetzt, und man erreicht bei gleichem Stromvolumen in der Nut die halbe Reak- 8g tanzspannung. Man kann zur Herabsetzung der Reaktanzspannung auch Wicklungen mit verkürztem Wicklungsschnitt verwenden und damit die Wirkung der beschriebenen Einrichtung unterstützen. Die Wicklungsschritte go der beiden Ankerwicklungen können dabei gleich oder verschieden voneinander sein.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι. Hochspannungsgleichstrommaschine hoher Leistung, insbesondere für Triebfahrzeuge, mit zwei in den gleichen Ankernuten untergebrachten, mit je einem Kollektor versehenen Ankerwicklungen, _1Oo deren Wendezonen infolge einer Verschiebung der Bürsten der beiden-Kollektoren in entgegengesetzter Richtung aus der neutralen Zone heraus räumlich gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ankerwicklungen in den gleichen Ankernuten übereinander angeordnet sind und jeder Wicklung ein eigenes Wendefeld zugeordnet ist.
2. 2. Hochspannungsgleichstrommaschine uo nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   ' daß für jede Wicklung besondere Wendepole vorgesehen sind und die Wendepole der einen Wicklung gegen die der anderen Wicklung um den gleichen Win- 11.5 kel gegeneinander versetzt sind, wie die Bürsten der beiden mit den Wicklungen verbundenen Kollektoren.
3. 3. Hochspannungsgleichstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, iac "daß beide Ankerwicklungen gemeinsame

   ■ Wendepole von solcher Breite besitzen,

   daß sie die Wendezonen der beiden Wicklungen überdecken, und daß ihr Luftspalt über den Polbogen in der Weise abgestuft ist, daß jede Wicklung in einem geeigneten Wendefeld kommutiert.
4. 4. Hochspannungsgleichstrommaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen mit gleichem oder voneinander verschiedenem verkürztem Schritt ausgeführt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen