DE664593C - Stromwendeeinrichtung ohne mechanischen Stromwender fuer Wechselstrommaschinen - Google Patents

Description

Bei elektrischen Maschinen mit mechanischen Stromwendern entstehen an diesen häufig Störungen durch Funkenbildung, sogenanntes Bürstenfeuer. Es wurde bereits in verschiedener Weise versucht, diese Schwierigkeiten durch Verbesserung der Stromwendung, durch Herabsetzung der Lamellenspannung, durch Wahl eines besonderen Bürstenmaterials o. dgl. zu beseitigen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Stromwendeeinrichtüng, die die Funktion des bisher gebräuchlichen lamellierten Stromwenders mit Bürsten erfüllt, aber durch die Vermeidung der wechselnden Kontaktstellen

!5 zwischen Lamellen und · Bürsten alle Nachteile des mechanischen Stromwenders beseitigt.

Gemäß der Erfindung werden in die Anzapfleiter der Ankerwicklungen Eisendrosselspulen eingeschaltet, und jeweils in den Anzapfleitern, die stromführend sein sollen, wird die Induktivität der Drosselspulen stark vermindert bzw. aufgehoben, indem die Drosselspulen zur Vormagnetisierung von einem Magnetfeld in einem der Drehzahl der Maschine entsprechenden Rhythmus durchsetzt werden. In diesem Zustand der Vormagnetisierung verhalten sich die Drosselspulen, da das Eisen keine Kraftlinien mehr aufnehmen kann, wie eisenlose Spulen, d. h. ihre Induktivität ist um etwa zwei Größenordnungen vermindert. Die derartige Drosselspulen enthaltenden Anzapfungen können dann je nach der Bauart der Maschine an eine Sammelschiene, einen Schleifring oder eine entsprechende andere Stelle der Wicklung angeschlossen werden.

Gegenüber den bekannten elektrischen Maschinen mit Entladungsgefäßen als Stromwender besitzt der Erfindungsgegenstand den Vorteil, daß er bedeutend einfacher und billiger ist, da die Drosselspulen im Gegensatz zu den elektrischen Entladungsgefäßen praktisch keinem Verschleiß unterliegen und auch keiner besonderen Wartung bedürfen. Auch läßt sich die Steuerung der Drosselspulen (durch Änderung ihrer Vormagnetisierung) in bedeutend einfacherer Weise durchführen, als das bei den Entladungsgefäßen, deren Steuerkreise im allgemeinen verhältnismäßig umfangreich und auch gegen Störungen empfindlich sind, der Fall ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Vormagnetisierung der Drosselspulen durch einen dauernd Vorzugsweise mittels einer Gleichstromwicklung erregten Steuermagneten, dessen Lage relativ zu den Drosselspulen geändert werden kann. Das kann zweckmäßig in der Weise erfolgen, daß sich die beispielsweise zu einem einheitliehen Eisenkörper in Form eines Polrades zusammengefaßten Drosse^pulen zwischen den

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

Georg Leischner in Berlin-Schmöckwits.

Polen des Steuermagneten drehen. Die Steuerenergien, die bei dieser Anordnung erforderlich sind, sind unter Umständen bedeutend geringer als bei den Steueranordnungen, bei denen der veränderbare Vormagnetisierung^ fluß der Drosselspulen jedesmal vollständig neu aufgebaut werden muß. Besonders güii stig macht sich dieser Vorteil dann bemerkbar, wenn die Einrichtung mit rascher Schalt-

to folge arbeitet.

Abb. ι zeigt schematisch den Gegenstand der Erfindung. An der Wicklung ι sind die Anzapfungen 2 angeordnet, und in jede dieser Anzapfungen ist eine Drosselspule 3 eingeschaltet. Sämtliche Anzapfungen sind zu der Sammelleitung 4 geführt. Die Induktivität der Drosselspulen ist groß genug, um einen merklichen Strom durch die Anzapfungen im allgemeinen nicht zuzulassen. Wird jedoch durch die Magnetpole 5 eine dieser. Drosselspulen bis zur Sättigungsgrenze oder über die Sättigungsgrenze vormagnetisiert, so verhält sie sich wie eine Luftdrosselspule, deren Induktivität, wie bereits erwähnt, nur ein kleiner Bruchteil der Induktivität einer Eisendrosselspule ist. Durch die Wicklungen dieser vorgesättigten Drosselspule kann daher ein beträchtlicher Strom fließen. Bewegen "sich die Drosselspulen 3 nacheinander zwischen den Polen 5 hindurch, so ist die Wirkung genau dieselbe, wie wenn an jede der Anzapfungen eine Kollektorlamelle angeschlossen wäre und über diese Kollektorlamelle eine Bürste bewegt würde.

Die in Abb. ι dargestellte Anordnung der. Drosselspule weist unter Umständen den Nachteil auf, daß beim Entstehen und Verschwinden der Vormagnetisierung an der Drosselspule ein Spannungsstoß induziert wird.

Dies läßt sich dadurch vermeiden, daß die Drosselspule, wie in Abb. 2 dargestellt, so angeordnet wird, daß das Vormagnetisierungsfeld nicht durch die Windungen der Drosselspule hindurchtritt, sondern nur die außerhalb der Windungen liegenden Eisenteile vormagnetisiert werden. Dabei wird allerdings der innerhalb der Wicklungen liegende Schenkel 6 des Eisenkernes nicht übersättigt und infolgedessen die Wirkung dieses Eisenteiles nicht aufgehoben. Die Drosselspule würde sich also in diesem EaIl nicht wie eine reine Luftdrosselspule, sondern wie eine Drosselspule mit nicht geschlossenem Eisenkern verhalten. Da der nicht vormagnetisierte Schenkel 6, wie Abb. 2 zeigt, kurz gemacht werden kann und nötigenfalls durch keilförmigen Querschnitt der Wicklungen seine Länge noch weiter vermindert werden kann, ist dieser geringe Nachteil nicht,störend.

Die schädliche Wirkung der durch Entstehen bzw. Verschwinden der Vormagnetisierung induzierten Spannungen kann auch dadurch vermieden werden, daß jeweils zwei Drosselspulen in Reihe geschaltet sind, die -." :irj. bezug auf das Vormagnetisierungsfeld so '"'Nebeneinandergeschaltet sind, daß die in ihnen 'induzierten Spannungen sich aufheben.

* Abb. 3 zeigt die Anwendung des Gegenstandes der Erfindung bei einer einfachen vierpoligen Maschine. Die Wicklung 11, die als Schleifenwicklung gezeichnet ist, selbstverständlich aber jede beliebige, bei elektrischen Maschinen angewendete Form haben kann, ist, wie üblich, mit Anzapfungen 12 versehen. Jede dieser Anzapfungen ist so über zwei Drosselspulen 13 mit den zwei Schleifringen 14, 15 verbunden, daß je eine Drosselspule zwischen einem Schleifring und der Wicklung liegt. In denjenigen Drosselspulen, die in einem bestimmten Augenblick stromführend sein sollen, wird durch die Magnetpolpaare 16, 17, 18 und 19 die zum Aufheben der Induktivität erforderliche Vormagnetisierung erzeugt. Von den Schleifringen 14, 15 kann der Strom in bekannter Weise durch Bürsten 20 abgenommen werden. Da an diesen Schleifringen keine Stromunterbrechung stattfindet, ist eine Funkenbildung hier nicht zu befürchten. Unter Umständen ist es vorteilhaft, um die bewegten Massen zu vermindern, bei dieser Maschine die Rollen von Anker und Ständer zu vertauschen, so daß also die Wicklung 11 Ständerwicklung ist und die Magnetpole 21 zusammen mit den Vormagnetisierungspolpaaren 16, 17, 18, 19 umlaufen.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des Gegenstandes der Erfindung bei Repulsionsmotoren, da bei diesen Stromzuführungen zum Anker bekanntlich nicht erforderlich sind, so daß auch Schleifringe oder sonstige Kontaktstellen vollständig in Wegfall kommen. Abb. 4 zeigt schematisch einen solchen Repulsionsmotor. Der Anker 31 ist der Übersicht halber als Grammescher Ring gezeichnet; selbstverständlich kann der Gegenstand der Erfindung auch bei jeder anderen Ausführungsform des Ankers verwendet werden. Anstatt nun wie bei den bisher üblichen Repulsionsmotoren die Anzapfungen des Ankers mit den Lamellen eines Kommutators zu verbinden und auf diesem Kommutator miteinander leitend verbundene Bürsten schleifen zu lassen, werden gemäß der Erfindung die Anzapfungen 32 über die Drosselspulen 33 paarweise miteinander verbunden. Abb. 4 zeigt den einfachsten Fall, daß je zwei einander gegenüberliegende Anzapfungen miteinander verbunden sind, was der Ausführung des bekannten Repulsionsmotors mit einem Bürstenpaar entspricht. In gleicher Weise lassen sich auch die bekannten Anordnungen

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mit mehreren Bürstenpaaren durch entsprechende Verbindung der Drosselspulen und Anwendung mehrerer Vormagnetisierungspolpaare ersetzen. Die Vormagnetisierung wird durch die Vormagnetisierungspole 3 5 erzeugt. Diese Pole können vorteilhaft in gleicher Weise wie bei den bekannten Repulsionsmotoren die Stromwenderbürsten verdreht werden, um die für jede Drehzahl günstigste Stellung einstellen zu können. Der zum Erzeugen der Vormagnetisierung erforderliche magnetische Gleichfluß kann durch die Gleichstromwicklung 3 6, die über einen Gleichrichter 37, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Kondensators 3 8, an das Wechselstromnetz angeschlossen ist, erzeugt werden oder durch einen permanenten Magneten.

Ähnliche Anordnungen wie die beiden beschriebenen lassen sich auch bei anderen Kommutatormaschinen, z.B. bei Periodenumformern, insbesondere zur Erzeugung von Schlupffrequenz, DrehstromeiTegermaschinen oder Hintermaschinen, anwenden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Stromwendeeinrichtung ohne mechanischen Stromwender für Wechselstrommaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Anzapfleiter der Ankerwicklungen Eisendrosselspulen eingeschaltet sind, die vorzugsweise zu einem einheitlichen, nach Art eines Polrades ausgebildeten Eisenkörper zusammengefaßt sind und die zur Vormagnetisierung von einem Magnetfeld in einem der Drehzahl der Maschine entsprechenden Rhythmus durchsetzt werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dauernd, vorzugsweise von einer Gleichstromwicklung erregter und relativ zu den Drosselspulen beweglicher Steuermagnet das Vormagnetisierungsfeld erzeugt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vormagnetisierungsfeld die Windungen der Drosselspulen nicht durchsetzt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Drosselspulen in Reihe geschaltet sind, in denen beim Entstehen bzw. beim Verschwinden der Vormagnetisierung entgegengesetzte Spannungen erzeugt werden.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 für Repulsionsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei entsprechende Punkte der Ankerwicklung miteinander über eine oder mehrere Drosselspulen verbunden sind, deren Induktivität in den Ankerstellungen, in denen die betreffenden Punkte miteinander leitend verbunden sein sollen, vermindert wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzapfpunkte der Ankerwicklung über je zwei oder mehr Drosselspulen mit zwei oder mehr Schleifringen bzw. Sammelschienen verbunden sind und jeweils die Induktivität einer entsprechenden Anzahl mit verschiedenen Schleifringen bzw. Sammelschienen verbundener Drosselspulen gleichzeitig vermindert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen