DE659401C - Three-phase series collector motor with changeable ratio of armature to stator flow - Google Patents

Three-phase series collector motor with changeable ratio of armature to stator flow

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DE659401C
DE659401C DESCH111212D DESC111212D DE659401C DE 659401 C DE659401 C DE 659401C DE SCH111212 D DESCH111212 D DE SCH111212D DE SC111212 D DESC111212 D DE SC111212D DE 659401 C DE659401 C DE 659401C
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K27/00AC commutator motors or generators having mechanical commutator
    • H02K27/12AC commutator motors or generators having mechanical commutator having multi-phase operation
    • H02K27/14AC commutator motors or generators having mechanical commutator having multi-phase operation in series connection

Description

Die Drehzahlregelung von Drehstrom-Reihenschluß-Kollektormotoren erfolgt durch relative Verschiebung der Wicklungsachsen von Ständer und Läufer, beispielsweise durch Bürstenverschiebung. Hierbei bleibt in der Regel das Verhältnis von Anker- zur Ständerdurchflutung konstant. Dieses Verhältnis ist für die Betriebseigenschaften der Maschine von erheblicher Bedeutung, da eine verhältnismäßig große Ankerdurchflutung einen günstigen Leistungsfaktor, jedoch gleichzeitig ungünstige Stabilitätsverhältnisse ergibt, während unmgekehrt eine geringe Ankerdurchflutung einen schlechten Leistungsfaktor bei guter Stabilität verursacht.The speed control of three-phase series collector motors takes place by relative displacement of the winding axes of the stator and rotor, for example by Brush shift. As a rule, the ratio of anchor to column flow remains constant. This ratio is of considerable importance for the operating characteristics of the machine, since it is relatively large anchor flooding results in a favorable power factor, but at the same time results in unfavorable stability conditions, while, conversely, a low anchor penetration results in a poor power factor with good stability.

Es wäre nun zweckmäßig, innerhalb des Betriebsbereiches das Verhältnis der Ankerzur Ständerdurchflutung in gewissen Grenzen ändern zu können, und zwar in der Richtung, daß im Stillstand, also in der Leerlaufstellung, die Ankerdurchflutung verhältnismäßig klein, mit zunehmender Annäherung an die Kurzschlußlage verhältnismäßig größer gemacht wird. Ein Motor mit veränderlichem Durchflutungsverhältnis ist zwar schon bekanntgeworden. Er bedient sich eines in Dreieck geschalteten angezapften Zwischentransformators, dessen Sekundärspannung der Phasenlage und der Größe nach gleichzeitig geändert wird. Diese Anordnung ist jedoch auf ein Spannungsverhältnis 1 : 2 festgelegt, das für den hier beabsichtigten Zweck weitaus zu groß ist, da der Unterschied zwischen den Durchflutungsverhältnissen in den Grenzfällen bloß zwischen praktisch 10 bis 20 0Z0 liegt.It would now be useful to be able to change the ratio of the armature to the stator flux within certain limits within the operating range, namely in the direction that the armature flux is made relatively small at standstill, i.e. in the idle position, and relatively larger as the short-circuit position is approached . A motor with a variable flow ratio has already become known. He uses a tapped intermediate transformer connected in a delta, the phase position and size of which is changed at the same time. However, this arrangement is set to a voltage ratio of 1: 2, which is far too large for the purpose intended here, since the difference between the flow ratios in the borderline cases is only between practically 10 to 20 0 Z 0 .

Die vorliegende Erfindung geht von der Drehzahlregelung eines Reihenschlußkollektormotors mit Hilfe eines Einfachdrehreglers aus, dessen Primärwicklung in Reihe mit der Ständerwicklung geschaltet ist, während die Sekundärwicklung die in der Phasenlage veränderliche Kollektorspannung liefert. Diese Spannung ist nun an sich bei gegebenem Primärstrom konstant, jedoch in ihrer zeitlichen Phasenlage gegenüber diesem Primärstrom um den Verdrehungswinkel des Drehreglers phasenverschoben. Um die gewünschte gleichzeitige Veränderung des Durchflutungsverhältnisses zu erreichen, wird erfmdungsgemäß ein Doppeldrehregler angewendet. Die Schaltung, ist aus Abb. 1 an einem Beispiel ersichtlich. St ist die Primärwicklung des Reihenschlußmotors, K der Kollektoranker mit dem Bürstenapparat. Der Doppeldrehregler D besitzt zwei Einzeldrehregler D1, D2, deren Primärwicklungen P1, P2 untereinander parallel und in Reihe mit dem Ständer des Motors geschaltet sind. Die Sekundärwick-•lungen-S^, S2 sind untereinander in Reihe und in Reihe mit dem Kollektoranker geschaltet. Das Windungsübersetzungsverhä.ltnis der beiden Drehregler D1, D2 ist nun, je nach der gewünschten Abweichung des resultierendenThe present invention is based on the speed control of a series collector motor with the aid of a simple rotary regulator, the primary winding of which is connected in series with the stator winding, while the secondary winding supplies the collector voltage which is variable in phase position. This voltage is now constant for a given primary current, but its phase position over time is shifted in phase with respect to this primary current by the angle of rotation of the rotary control. In order to achieve the desired simultaneous change in the flow ratio, a double rotary control is used according to the invention. The circuit can be seen from an example in Fig. 1. St is the primary winding of the series motor, K is the collector armature with the brush apparatus. The double control dial D has two single control dials D 1 , D 2 , the primary windings P 1 , P 2 of which are connected in parallel with one another and in series with the stator of the motor. The secondary windings S ^, S 2 are connected in series with one another and in series with the collector armature. The winding transmission ratio of the two rotary controls D 1 , D 2 is now, depending on the desired deviation of the resulting

Übersetzungsverhältnisses, für die Gesamtanordnung einzurichten. Bei geringen Unterschieden im resultierenden Übersetzungsver^ hältnis bei den Grenzstellungen wird 'des& Drehregler D2 eine im Verhältnis zu D1 geringe Sekundärspannung liefern, d. h. aj$^ Spannungsübersetzungsverhältnis zwischen P2 und S2 wird erheblich größer sein als das Übersetzungsverhältnis zwischen P1 und S1. ίο Die Aufteilung des den beiden Primärwicklungen zugeführten gesamten Ständerstromes erfolgt nach Maßgabe der Übersetzungsverhältnisse der beiden Einzeldrehregler und ihrer relativen elektrischen Lage unter Berücksichtigung dessen, daß die Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet sind, also den gleichen Strom, nämlich den Ankerstrom, führen.Gear ratio to set up for the overall arrangement. If there are slight differences in the resulting transmission ratio at the limit positions, the rotary control D 2 will provide a secondary voltage that is low in relation to D 1 , i.e. aj $ ^ voltage transmission ratio between P 2 and S 2 will be considerably greater than the transmission ratio between P 1 and S 1st ίο The distribution of the total stator current fed to the two primary windings takes place in accordance with the transmission ratios of the two individual rotary controls and their relative electrical position, taking into account that the secondary windings are connected in series, i.e. carry the same current, namely the armature current.

Um die Verhältnisse zu erläutern, wird in dem Vektordiagramm (Abb. 2) die Summenspannung gezeigt, die in S1 und S2 entsteht, wenn der Primär- bzw., was dasselbe ist, der - Sekundärstrom der Größe nach konstant bleibt. Die resultierenden Spannungen aus den Einzelspannungen von .S1 und S2 geben gleichzeitig entsprechend ihrer algebraischen Größe einen Maßstab für das resultierende Übersetzungsverhältnis des durch den Doppeldrehregler gebildeten Zwischentransformators. Der Drehregler D1 gibt eine Sekundärspannung Es1, deren Vektorspitze sich auf dem Kreis 1 bewegt. Die Sekundärspannung Es2 des Drehreglers D2 bewegt sich auf dem Kreise 2. Die beiden Vektoren werden durch Vertauschung der Drehfeldrichtungen gegenläufig bei Verdrehung des Läufers des Doppeldrehreglers verdreht. Die resultierende Summenspannung Es bewegt sich längs der Kurve 3, für die drei Punkte in der Zeichnung ermittelt sind, und zwar für denVerdrehungswinkel 0, für 450 und für 900. Innerhalb einer Verschiebung von 90°, die ungefähr auch das Maximum darstellt, was man praktisch benötigt, ergibt sich also eine Verminderung der resultierenden Spannung und damit des resultierenden Übersetzungsverhältnisses von Esmax zu Esmin. Wie ersichtlich, ist das Verhältnis der Radien der Teilspannungen -E51 und E82 maßgebend für die Differenz des maximalen und minimalen Übersetzungsverhältnisses, welche nach der erfmdungsgemäßen Anordnung in einfachster Weise den .Erfordernissen des günstigsten Durchfluilngsverhältnisses für alle Drehzahlen angelt werden kann. Dies geschieht ohne veriebbare Bürsten und ohne Doppelbürstensatz bei feststehenden Bürsten, wobei der Doppeldrehregler den ohnehin praktisch stets erforderlichen Zwischentransformator ersetzt. Weitere Veränderungen der resultierenden Spannungskurve bzw. des Verlaufs des resultierenden Übersetzungsverhältnisses lassen sich dadurch erzielen, daß die beiden Einzeldrehregler verschiedene elektrische Verstellwinkel erhalten. Dies kann dadurch erzielt werden, daß die Einzeldrehregler um verschiiedene räumliche Winkel verstellt werden oder aber bei gleicher räumlicher Verstellung verschiedene Polzahlen erhalten. Die qualitative und quantitative Abhängigkeit der Größe des Übersetzungsverhältnisses von der resultierenden vektoriellen Verschiebung der elektrischen Ständer- und Läuferachse kann daher in beliebiger, für den betreffenden Auslegungsfall geeigneter Weise verändert werden.To explain the relationships, the vector diagram (Fig. 2) shows the total voltage that arises in S 1 and S 2 when the primary or, which is the same, the secondary current remains constant in terms of magnitude. The resulting voltages from the individual voltages of .S 1 and S 2 simultaneously give, according to their algebraic size, a measure of the resulting transformation ratio of the intermediate transformer formed by the double rotary control. The rotary control D 1 gives a secondary voltage Es 1 , the vector tip of which moves on the circle 1. The secondary voltage Es 2 of the rotary control D 2 moves on the circle 2. The two vectors are rotated in opposite directions by interchanging the rotating field directions when the rotor of the double rotary control is turned. The resulting total voltage E s moves along curve 3, for which three points are determined in the drawing, namely for the angle of rotation 0, for 45 0 and for 90 0 . Within a shift of 90 °, which is also approximately the maximum that is required in practice, there is a reduction in the resulting voltage and thus the resulting transmission ratio of E smax to E smin . As can be seen, the ratio of the radii of the partial voltages -E 51 and E 82 is decisive for the difference between the maximum and minimum transmission ratio, which, according to the arrangement according to the invention, can be tackled in the simplest way to meet the requirements of the most favorable flow ratio for all speeds. This is done without movable brushes and without a set of double brushes with fixed brushes, whereby the double rotary control replaces the intermediate transformer, which is practically always required anyway. Further changes in the resulting voltage curve or the course of the resulting transmission ratio can be achieved in that the two individual rotary controls receive different electrical adjustment angles. This can be achieved in that the individual rotary controls are adjusted by different spatial angles or, with the same spatial adjustment, are given different numbers of poles. The qualitative and quantitative dependence of the size of the transmission ratio on the resulting vectorial displacement of the electrical stator and rotor axis can therefore be changed in any way that is suitable for the relevant design case.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Drehstrom-Reihenschluß-Kollektormotor mit veränderbarem Verhältnis der Ankerzur Ständerdurchflutung, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Ständer* stromkreis die parallel geschalteten Primärwicklungen eines Doppeldrehreglers geschaltet sind, dessen in Reihe geschaltete Sekundärwicklungen mit dem Anker über das Bürstensystem verbunden sind, und daß die Windungsübersetzungsverhältnisse der beiden Einzeldrehregler, deren elektrische Verstellwinkel oder Polzahlen den Erfordernissen der gewünschten Veränderung des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit von der relativen Verschiebung der elektrischen Ständer- und Läuferachse derart angepaßt werden, daß bei niedrigen Drehzahlen die wirksame Standerdurchflutung im Verhältnis zur wirksamen Läuferdurchflutung größer ist als bei hohen Drehzahlen.Three-phase series collector motor with variable armature to ratio Stand flooding, characterized in that in series with the stand * circuit the parallel-connected primary windings of a double rotary controller are connected are, whose series-connected secondary windings are connected to the armature the brush system are connected, and that the winding ratios of the two individual rotary controls, their electrical Adjustment angle or number of poles to meet the requirements of the desired change of the transmission ratio as a function of the relative displacement the electrical stator and rotor axis are adapted so that at effective stator flow at low speeds in relation to the effective flow rate of the rotor is greater than at high speeds. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
DESCH111212D 1936-09-23 1936-09-23 Three-phase series collector motor with changeable ratio of armature to stator flow Expired DE659401C (en)

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