DE644781C - Kollektorloser, ueber gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken aus einer Wechselstromquelle gespeister Motor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kollektorlosen Motor, der aus einer Wechselstromquelle über gittergesteuerte Dampf-oder Gasentladungsstrecken gespeist wird. Die Entladungsstrecken sollen dabei kathodenseitig miteinander verbunden sein oder, wie es ebenfalls für derartige Schaltungen bekannt ist, in einem Gefäß mit gemeinsamer Kathode angeordnet werden. Gemäß der Erfindung werden erstens zur Glättung des Gleichstromes und zweitens zur Erleichterung des Überganges der Entladung von einem Anodenpaar auf das andere, gegebenenfalls auch zur Erzwingung eines gleichzeitigen Strom-

!5 flusses in mehreren benachbart gelegenen Arbeitswicklungen des Motors, Drosselspulen in geeigneter Schaltung vorgesehen, und zwar wird bei einphasiger Motorwicklung eine einzige Drosselspule zwischen der Kathode

und dem" Sternpunkt der Motorwicklung vorgesehen, bei mehrphasiger Motorwicklung· je eine Drosselspule zwischen der Kathode und den Sternpunkten der einzelnen Wicklungsphasen. Die einphasige Motorarbeitswicklung kann dabei entweder in reiner Sternschaltung oder auch z. B. in Ringschaltung mit einem als Spartransformator wirkenden Diagonalzweig geschaltet sein. Bei mehrphasiger Arbeitswicklung können die auf Eisenkernen angeordneten Drosselspulen gegebenenfalls derart miteinander magnetisch verkettet sein, daß keine resultierende Gleichstrommagnetisierung auftritt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Drosselspulen mit der Gleichstromerregerwicklung der Maschine organisch vereinigt sein, so daß sich die Anordnung besonderer Schaltelemente außerhalb der Maschine erübrigt.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, welche in der Zeichnung schematisch dargestellt sind.

Die Abb. 1 bezieht sich auf einen Motor mit einer einphasigen Arbeitswicklung. An die Wechselstromquelle 10 ist ein Transformator 11 mit einer Primärwicklung und zwei getrennten Sekundärwicklungen 12 und 13 angeschlossen. Die Wicklung 12 sowohl wie die Wicklung 13 ist mit je zwei Anoden 14 und 15 in einem Entladungsgefäß 16 verbunden, die beiden Mittelpunkte der Wicklungen 12 und 13 dagegen mit den äußeren Endpunkten der beiden Wicklungshälften 17 und 18 auf dem Ständer des Motors. Die Erregerwicklung 19 des Motors ist auf dem Läufer untergebracht und einerseits mit dem Sternpunkt 20 der Ständerwicklungen, andererseits über eine Drosselspule 21 mit der Kathode des Gefäßes 16 verbunden. Die Steuergitter der Anoden 14 und 15 sind über Strombtigrenzungswiderstände 22 bis 25 einerseits

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

Max Stoehr in Berlin-Hermsdorf.

mit einer Batterie 26, andererseits mit einem Schaltapparat 27 verbunden, wie in der Zeichnung dargestellt ist. Die Kathode des Gefäßes 16 ist dabei an die Mitte der Batterie 26 angeschlossen. . :

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei¹ angenommen, daß die Erregerwicklung 19 und der Schaltapparat 27 sich in der in Abb. 1 dargestellten Lage befinden mögen. Den Steuergittern der Anoden 14 wird dann ein gegenüber der Kathode des Gefäßes 16 positives Potential zugeführt. Diese Steuergitter liegen nämlich über die Widerstände 22 und die linke der Kontaktscheiben des Schaltapparates 27 an dem positiven Pol der Batterie 26, während die Mitte dieser Batterie, die sich gegenüber dem positiven Pol auf negativem Potential befindet, mit der Kathode des Gefäßes 16 verbunden ist. An dem Widerstand 24 tritt gleichzeitig ein Spannungsabfall von der gesamten Höhe der Spannung der Batterie 26 auf. Die den beiden Steuergittern der Anoden 15 zugeordnete rechte Scheibe des Kontaktapparates 27 *5 ist geöffnet, so daß diese Steuergitter über den Widerstand 25 und die Widerstände 23 mit dem negativen Ende der Batterie 26 verbunden sind, welches sich gegenüber der Kathode des Gefäßes 16 auf negativem Potential befindet. In dem betrachteten Augenblick sind also nur die beiden Anoden 14 in der Lage, Strom zn führen, während zwischen den Anoden 15 und der Kathode keine Entladung stattfinden kann. Es fließt deshalb Gleichstrom von der Kathode des Gefäßes 16 über die Drosselspule 2 r und die Erregerwicklung 19 zum Sternpunkt 20 der Arbeitswicklung des Motors, von dort über die Wicklungshälften 18 zurück zum Mittelpunkt *° der Sekundärwicklung 12. Die Drosselspule 21 ist derart bemessen, daß während der ganzen Dauer einer halben Umdrehung des Läufers Strom durch die Arbeitswicklung 18 hindurchfließt. In Wirklichkeit ist dies die unterste Grenze für die Größe der Drosselspule 21. Es ist zweckmäßig, den Wert der Induktivität etwas höher zu wählen, etwa in der Weise, daß die infolge der Drehung des Läufers in den Arbeitswicklungen induzierte Spannung von der Sinusform nicht allzusehr abweicht. Wenn der Läufer die neutrale Zone erreicht hat, d. h. wenn seine Achse senkrecht zu der Achse der Wicklung 18 steht, verschwindet das Drehmoment. Kurz vor diesem Zeitpunkt werden durch den Kontaktapparat 27, und zwar durch seine rechte Kontaktscheibe, die Steuergitter der Anoden 15 auf positives Potential gegenüber der Kathode gebracht, diejenigen der Anoden 14 auf negatives. Die Entladung zwischen einer der Anoden 15, und zwar derjenigen, welche sich gerade auf positivem Potential gegenüber der Kathode befindet, und der Kathode setzt infolgedessen ein. Es besteht nun ein geschlossener Stromkreis von der Wicklung ^!§>'über eine der Anoden 15 zur Kathode und Zweiter über die gerade brennende der Anoden 14, die Wicklung 12, die Arbeitswicklung 18, den Sternpunkt 20, die Motorwicklung 17 und zurück zur Sekundärwicklung 13. Die in diesem Stromkreis wirksamen elektromotorischen Kräfte der Sekundärwicklungen rufen einen Strom in der angegebenen Richtung hervor, der dann zum Erlöschen des zwischen den Anoden 14 und der Kathode des Gefäßes 16 fließenden Stromes führt, wenn der zwischen den Anoden 15 und der Kathode fließende und den genannten Kreis durchsetzende Strom größer geworden ist als der zwischen den Anoden 14 und der Kathode So fließende. Für das Verständnis des Löschvorganges ist aber außer dem Stromverlauf in dem genannten Stromkreis, der kurz als Wechselstromkurzschluß bezeichnet werden kann, noch der Stromverlauf, der in dem ·5 Gleichstromkreis des Gefäßes auftritt, zu beachten; dieser letztere wird ebenfalls durch den Entladungseinsatz der Anoden 15 beeinflußt. Dieser Stromverlauf kann, wie aus dem nachfolgenden hervorgeht, kurz als Gleichstromkurzschluß bezeichnet werden. In dem Augenblick des Entladungseinsatzes der Anoden 15 fließt nämlich sowohl über die Anoden 14 Strom durch den Gleichstromkreis (wobei die Wicklung 12 die entsprechende E. M. K. liefert) als auch über die Anoden 15 (die E. M. K. für diesen letzteren Strom stammt von der Wicklung 13). Da der erstgenannte dieser Ströme sich über die Arbeitswicklung 18 schließt, der letztgenannte da- »00 gegen über die Arbeitswicklung 17, hebt sich die Induktivität dieser Wicklungen gegenseitig zum großen Teil auf, so daß vom Augenblick der Zündung der Anoden 15 an dieser Gleichstrom in seinen beiden Bestandteilen anzusteigen beginnt (Gleichstromkurzschluß). Der Strom im Wechselstromkurzschlußkreis muß also auf einen Wert ansteigen, der gleich ist dem im Augenblick der Zündung zwischen den Anoden 14 und der no Kathode fließenden Strom plus demjenigen Stromwert, der wegen des beschriebenen Gleichstromkurzschlusses über die Anoden 14 fließt. Der Anteil des über die Anoden 15 fließenden Gleichstromkurzschlußstromes kann »15 dabei zur Löschung des über die Anoden 14 fließenden Gesamtstromes nichts beitragen, da der Gleichstromkurzschlußstrom sich ja nicht über den Wechselstromkurzschlußkreis schließt. Die Drosselspule 21 hat den Zweck, «o diesen infolge des Gleichstromkurzschlusses fließenden Gleichstrom zu begrenzen; wenn

sie nicht vorhanden wäre, würde der zwischen den Anoden 15 und der Kathode des Gefäßes 16 fließende Strom auf einen höheren Wert ansteigen müssen, um den von den Anoden 14 zur Kathode fließenden Strom zu unterbrechen, als es bei Vorhandensein der Drosselspule 21 notwendig ist. Der zwischen den Anoden 14 und der Kathode fließende Strom erlischt, bevor der Läufer des Motors die neutrale Lage erreicht hat. Von diesem Augenblick an findet nur mehr eine Entladung zwischen den Anoden 15 und der Kathode statt, der entsprechende Strom schließt sich über die Motorwicklung 17. Die Motorwicklung 18 ist also stromlos, bis nach einer halben Umdrehung des Motors die Entladung im Gefäß 16 von den Anoden 15 wieder in der beschriebenen Weise auf die Anoden 14 übergeht, und für die darauffolgende halbe Motorumdrehung, während deren \^rerlauf die Erregerwicklung 19 wieder die in der Abb. 1 dargestellte Lage durchläuft, die Wicklung 18 strom durchflossen ist. Die Drosselspule 21 dient demnach außer, wie oben erwähnt, zur Glättung des Gleichstromes auch noch dazu, den Übergang der Entladung von einem Anodenpaar auf das andere zu erleichtern, indem sie den Strom, welcher bei Beginn des Stromüberganges über das gerade stromlos zu machende Anodenpaar fließt und gerade infolge der Zündung anzusteigen beginnt, derart begrenzt, daß die Zündung des ablösenden Anodenpaares erst verhältnismäßig kurz vor der Erreichung der neutralen Lage zu erfolgen braucht.

Der in der Abb. 1 dargestellte Motor besitzt Reihenschlußcharakteristik. Die Erfindung kann jedoch auch bei Motoren angewendet werden, deren Ständerwicklungen wie in Abb. 1 geschaltet sind und deren Läuferwicklung mit einem beispielsweise über ein besonderes Entladungsgefäß von der Wechselstromquelle 10 bezogenen Gleichstrom gespeist wird. Ein derartiger Motor würde Nebenschlußcharakteristik besitzen. Statt der in Abb. 1 dargestellten Sternschaltung kann auch eine Ringwicklung auf dem Motor nach Art der Abb. 2 mit einem als Spartransformator wirkenden Diagqnalzweig 28 verwendet werden, und zwar sowohl bei einer Schaltung der Erregerwicklung, die eine Reihenschlußcharakteristik des Motors, als auch bei einer solchen, die eine Nebenschlußcharakteristik zur Folge hat.

Ferner kann bei Reihenschlußmotoren, beispielsweise bei der in Abb. 1 dargestellten Schaltung, die Erregerwicklung derart ausgeführt werden, daß sie selbst bereits dieöo jenige Induktivität besitzt, die notwendig ist, um sowohl während der ganzen Dauer einer halben Umdrehung des Läufers einen Stromfluß durch die gerade in Betrieb befindliche Motorarbeitswicklung aufrechtzuerhalten als auch den Anstieg des Gleichstromes beim Stromübergang von einem Anodenpaar auf das andere genügend abzuschwächen.

Die in der Abb. 3 dargestellte Schaltungsanordnung zeigt einen Motor, dessen Arbeitswicklung dreiphasig ausgeführt ist im Gegen- satz zu der einphasigen Ausführung nach Abb. i. Die beiden zu derselben Motorphase gehörenden Wicklungshälften 29 und 30 der Motorarbeitswicklung sind dabei an zwei Sekundärwicklungen 31 und 32 des Transformators angeschlossen; entsprechendes gilt für die anderen Motorphasen. Die drei Sternpunkte der einzelnen Phasen sind über drei Drosselspulen 33 bis 35 an die Kathode des Entladungsgefäßes angeschlossen. Diese drei Drosselspulen werden zweckmäßig auf einem gemeinsamen Eisenkern angeordnet und untereinander derart magnetisch verkettet, daß keine resultierende Gleichstrommagnetisierung des Eisenkernes auftritt. Die Erregerwicklung und die zur Erzeugung der Gitterspannungen notwendigen Einrichtungen sind in Abb. 3 der Einfachheit halber nicht mit dargestellt. Die Erregerwicklung kann wieder sowohl zwischen die Drosselspulen 33 bis 35 und die Kathode des Entladungsgefäßes eingeschaltet werden, so daß der Motor eine Reihenschlußcharakteristik erhält, als auch an eine besondere Gleichstromquelle angeschlossen sein, wobei der Motor die Eigenschaften eines Nebenschlußmotors aufweist.

In der Schaltung nach Abb. 3 arbeitet jede der drei Motorphasen ebenso, wie an Hand der Abb. 1 für die dort vorhandene einzige Motorphase beschrieben wurde, die Wirkungsweise bedarf daher keiner näheren Erläuterung.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Kollektorloser Motor, der aus einer Wechselstromquelle über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeist wird, welche eine gemeinsame Kathode besitzen bzw. deren Kathoden miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einphasiger, in Sternschaltung oder in Ringschaltung mit Diagonalzweig angeordneter Motorarbeitswicklung eine einzige Drosselspule zwischen der Kathode und dem Sternpunkt der Motorarbeitswicklung vorgesehen ist, und daß bei mehrphasiger, in Stern geschalteter Motorarbeitswicklung zwischen der Kathode und den Sternpunkten der einzelnen Wicklungsphasen

   jeweils Drosselspulen mit Eisenkern eingeschaltet sind, welche untereinander gegebenenfalls derart magnetisch verkettet sind, daß keine resultierende Gleichstrommagnetisierung des Eisenkernes auftritt.
2. 2. Motor nach Anspruch ι in Reihenschlußschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule bzw. die Drosselspulen mit der Gleichstromerregerwicklung vereinigt sind. to

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen