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.