DE657495C - Stromwendungseinrichtung - Google Patents

Description

Bei Kommutatormaschinen ohne Wendepole ist man gezwungen, zur Beherrschung der Kommutierung die Spannungen in den zur Stromwendung gelangenden Spulen klein zu halten. Dies gilt sowohl für die eigentliche Stromwendespannung als auch für die sogenannte Transformatorspannung. Auch bei Maschinen mit Wendepolen sind diese Spannungen begrenzt, weil es nicht möglich ist, den Verlauf des Wendefeldes dem Spannungsbedarf der kommutierenden Spule genau anzugleichen.

Es sind verschiedene Mittel vorgeschlagen worden, die Stromwendung zu verbessern. So ig wurde z. B. versucht, das Nutenstreufeld durch eine zusätzliche, in jeder Nut verlaufende Windung zu umfassen, die mehr oder weniger kurzgeschlossen war, so daß sich der Strom in der Nut bei kleinerer Feldänderung ändern kann. So hat man z. B. bei einer bekannten Anordnung die Verwendung von später als die gleichgelegenen Hauptwicklungen zur Kommutierung kommenden Hilfswindungen vorgeschlagen, wobei man alleras dings den Nachteil in Kauf nahm, daß die Hilfswindungen an besondere Stromwender oder aber an zusätzliche Lamellen des eigentlichen Stromwenders angeschlossen werden mußten, die beide erheblichen Platz bean-Sprüchen. Ein anderer Vorschlag sieht mittels besonderer oder in die Ankernuten eingebauter Transformatoren eine Parallelschaltung benachbarter Ankerwindungen zu der kommutierenden vor, mit dem Ziel, die Selbstinduktion der kommutierenden Windung zu verringern. Ein anderes bekanntes Mittel schließlich ist die Anwendung von Widerstandsverbindungen, die vorwiegend gegen die Transformatorspannung vorgesehen wurden bzw. von Anordnungen, bei denen eine mit hohem Ohmschen Widerstand ausgeführte Hilfswicklung parallel zur Hauptwicklung an den Stromwender angeschlossen ist. Sie haben den Nachteil, daß sie bei Stillstand des Ankers unter Strom leicht auslöten.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die in bekannter Weise in den Nuten der Hauptwindung untergebrachten Hilfswindungen mit hohem Ohmschen Widerstand zu allen oder zu einem Teil der Ankerwindungen am Stromwender derart parallel geschaltet sind, daß sie zur Zeit der Kommutierung der in denselben Nuten gleichgelegenen und mit der Hilfswindung induktiv eng gekoppelten Hauptwindungen noch im Kurzschluß sind. Wenn der Arbeitsstrom oder der von der Transformatorspannung erzeugte Strom am Ende der Stromwendung in der Hauptwindung unterbrochen wird, so springt der Reststronj auf die Hilfswindung über und klingt dort ab. Die Stromwendung der Hilfswindung erfolgt deshalb von einem kleineren Anfangs- zu einem kleineren Endwert. Ferner wird der Strom in der nach-

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

Dr. Arthur Mandl in Berlin.

komniutierenden Hilfswindung nicht unterbrochen ; sie bleibt vielmehr auf eine andere Hauptwindung zum Teil kurzgeschlossen. Es handelt sich demnach um Widerstandswindüngen, die parallel zur Ankerwicklung liegen, und am Ende der Stromwendung induKj eingeschaltet werden. "■-

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. ίο Die in Abb. ι dargestellte Einrichtung für Schleifenwicklung ist in gleicher Weise auch für Wellenwicklung ausführbar. Die Bürste B bewege sich nach links, der Stromwender drehe sich also nach rechts. Der Kurzschluß an der Spule 1 wird gerade unterbrochen. Die Spule ι ist mit der Hilfsspule 1' transformatorisch gut verkettet. Die Spule i' ist jedoch so an den Stromwender angeschlossen, daß sie noch kurzgeschlossen ist, wenn die nachlaufende Kante den Steg I überschreitet und den Kurzschluß an der Spule 1 unterbricht. Das hat zur Folge, daß der in der Spule 1 noch fließende Strom auf die Hilfsspule i' überspringt und dort abklingen kann. Der Kurz-Schluß an der Hilfsspule 1' wird später unterbrochen, in Abb. 1 um ein Segment später. Wenn der Widerstand der Hilfsspule 1' entsprechend groß gewählt wird, ist der nach 1 • übergegangene Strom, während sich die nachlaufende Bürstenkante von Steg I nach Steg II bewegt, stark abgeklungen.

Die Hilfsspule i'.ist mit der Hauptspule2 direkt leitend verbunden. Der Kurzschluß wird an den Spulen i' und 2 von der nachlaufenden Bürstenkante gleichzeitig unterbrochen. Wenn die Spule 2 in diesem Moment — genau so wie früher die Spule 1 ■ — noch eine kurzgeschlossene, mit ihr gut verkettete Spule in derselben Nut vorfindet, so ist dadurch auch die Hilfsspule 1' kurzgeschlossen, so daß der im Moment der Unterbrechung in der Hilfsspule 1' und Hauptspule 2 noch fließende Reststrom auf die mit der Hauptspule 2 möglichst streuungslos gekoppelte Kurzschlußspule überspringt.

Abb. 2 zeigt die Anordnung der Hilfsspule 1" für Rechtslauf der Bürste.

Sieht man, wie in Abb. 3 dargestellt, die beiden Hilfsspulen i' und 1" gleichzeitig vor, also zwei Hilfsspulen für jede Hauptspüle, so ist der Anker für beide Drehrichtungen geeignet. Bei Linkslauf der Bürste z. B. wird zuerst der Kurzschluß der Hilfswindung 1" unterbrochen, die wegen des größeren 0hmschen Widerstandes nur einen kleineren Strom führt und außerdem transformatorisch gut mit der noch kurzgeschlossenen Hauptspule ι verkettet ist.

Bei entsprechend breiten Bürsten ist es möglich, den Anschluß der Hilfsspule um zwei oder mehr Segmente zurückzuziehen, wodurch dem Abklingen des Stromes mehr Zeit gelassen wird. Damit steigen die in der ■.Hilfsspule auftretenden Verluste an.

* .Man kann die Hilfswindungen 1' und 1" ₄ίίϊΐ: an sich bekannter Weise als besondere ■£Wicklung neben oder unter der Hauptwick-" lung in den Ankernuten vorsehen. Wesentlich ist, daß sie mit dem Streufeld der Hauptwicklung transformatorisch gut verkettet sind. In der Regel wird es am einfachsten sein, die Hilfswindungen 1' und 1" in gleicher Form wie die Hauptwicklung anzuordnen, also gewissermaßen von ihrem Querschnitt abzuspalten. Für eine Ankerspule mit vier Windungen und vier Segmenten je Nut ergibt sich dann die in Abb. 4a und 4b dargestellte Form. Abb. 4a vereinigt die Wicklungen 1 und τ', Abb. 4b die Wicklungen 1' und 1". Die Vereinigung der Hauptwicklung ι mit den beiden Hilfswindungen 1' und 1" ist daraus leicht abzuleiten. Die Spulen der Abb. 4 a und 4 b haben je ein Schaltende mehr, die nichtgezeichnete Spule mit beiden Hilfswindungen hat zwei Schaltenden mehr.

Die Ausführung einer solchen Ankerwicklung für Linkslauf der Bürsten (Rechtsdrehung des Stromwenders) zeigt Abb. 5 mit der Hauptwicklung 1 und der Hilfswicklung 1'.

Abb. 6 zeigt die Ausführung für beide Drehrichtungen mit der Hauptwicklung 1 und den Hilfswindungen 1' und 1".

Die Anordnung dieser Wicklung wird sehr vereinfacht, wenn man die Hilfswindungen nur für diejenigen Ankerwindungen und nur in der Richtung vorsieht, in welcher sie selbständig kommutieren. Das trifft für die letzte Windung in jeder Nut zu, die zur Stromwendung gelangt. Wenn bei* ihr der Kurzschluß durch die nachlaufende Bürstenkante unterbrochen wird, ist keine Windung derselben Nut mehr im Kurzschluß. In Abb. 7 sind diese selbständigen Windungen — die »05 äußersten in jeder der Nuten A, B, C — durch / und r bezeichnet. Die Windungen 7 wirken als selbständige Windungen und erhalten deshalb Hilfswindungen 1'. Die Windungen r wirken als selbständige Windungen, wenn die Bürste sich nach rechts· bewegt und erhalten deshalb Hilfswindungen 1". Alle anderen Windungen m kommutieren nicht selbständig und finden, wenn der Kurzschluß an ihnen unterbrochen wird, eine andere noch im Kurzschluß befindliche Windung in· derselben Nut vor. Abb. 8 zeigt eine solche Spule mit vier Segmenten je Nut und mit sieben statt normal fünf Schaltenden.

Die Stromwendung für Linkslauf der Bürste spielt sich für die Schaltung der Abb. 7 folgendermaßen ab: Die nachlaufende,

nach links wandernde Bürstenkante befinde sich in der Stellung I₁ also unmittelbar vor Unterbrechung des Kurzschlusses der in dieser Richtung selbständig kommutierenden Hauptwindung I und der für die andere Drehrichtung vorgesehenen Hilfswindung i". Diese beiden Windungen sind miteinander direkt leitend verbunden. Der Reststrom von beiden Windungen springt deshalb auf die

ίο mit der Windung / gut verkettete Hilfswindung i' über, die durch die Bürste noch kurzgeschlossen ist. Die nachlaufende Bürstenkante kommt nun in die Stellung II und unterbricht den Kurzschluß an der in dieser Drehrichtung nicht selbständig kommutierenden Hauptwindung r und an der Hilfswindung 1'. Diese beiden Windungen sind miteinander direkt leitend verbunden. Der Reststrom von beiden Windungen springt deshalb auf die mit der Windung r gut verkettete nächste Hauptwindung m über, die durch die Bürste noch kurzgeschlossen ist. Die Stromwendung verläuft vollständig gleichartig auch in der anderen Drehrichtung.

Durch die Beschränkung der Hilfswindungen auf die Endwindungen, und zwar nur in der Richtung, in der sie selbständig kommutieren, werden auch die zusätzlichen Verluste stark verringert. Diese zusätzlichen Verluste entstehen dadurch, daß nicht gleichphasige Spulen der Haupt- und Hilfswicklung aufeinandergeschaltet sind. Der Phasenunterschied entspricht in den Abb. 5, 6, 7 einem Stromwendersegment. Da der Widerstand der Hilfswicklung jedoch sehr groß gewählt wird, bleiben diese Verluste in durchaus zulässigen Grenzen.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι . Stromwendungseinrichtung, bestehend aus in den Nuten der Hauptwicklung untergebrachten Hilfswindungen hohen Widerstandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswindungen zu allen oder zu einem Teil der Ankerwindungen am Stromwender derart parallel geschaltet sind, daß sie zur Zeit der Kommutierung der in denselben Nuten gleichgelegenen und mit den Hilfswindungen induktiv eng gekoppelten Hauptwindungen noch im Kurzschluß sind.
2. 2. Stromwendungseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswindungen nur für solche Hauptwindungen und nur in solcher Richtung vorgesehen werden, in welcher diese als selbständige Windungen zur Kommutierung gelangen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen