DE674578C - Anordnung zur Unterdrueckung von ungeraden Oberwellen, insbesondere der dritten Oberwelle, im Sekundaerstrom von laeufergespeisten Drehstromnebenschlusskommutatormotoren - Google Patents

Description

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Bei läufergespeisten Drehstromnebenschlußkommutatormotoren mit Drehzahlregelung unter Verwendung von zwei gegeneinander verschiebbaren Bürstenbrücken (Schragemotoren) wird die Regelwicklung oft mit sehr stark verkürztem Wickelschritt, z. B. mit einem Wickelschritt etwa gleich 0,3 bis 0,4 Polteilung, ausgeführt. Weil aber dreiphasige Wicklungen mit so stark verkürztem Schritt in

ία bezug auf die Feldform sehr ungünstig sind, werden Schragemotoren, die eine Regelwicklung mit so stark verkürztem Schritt besitzen, zweckmäßig nicht mit drei Sekundärphasen, sondern mit einer größeren sekundären Phasenzahl ausgeführt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der läufergespeiste Drehstromnebenschlußkommutatormotor, der nach den obenerwähnten Grundsätzen mit einer Regelwicklung mit sehr stark verkürz- ' tem Wickelschritt ausgeführt ist, in ganz besonderem Maße der Erscheinung ausgesetzt ist, daß sich im Sekundärstromkreis dem normalen Arbeitsstrom Ströme ungerader Oberwelle, und zwar in erster Linie der dritten Oberwelle, überlagern. Diese unerwünschten Oberwellenströme erzeugen nicht nur zusätzliche Verluste bei entsprechender Verschlechterung des Wirkungsgrades und Erhöhung der Erwärmung, sondern beeinflussen außerdem die Kommutierung des Motors ungünstig; sie können unter Umständen in so heftiger Weise auftreten, daß der normale Betrieb dadurch unmöglich wird. _t

Die Erfindung besteht nun darin, daß in dem Sekundärkreis von läufergespeisten Drehstromnebenschlußkommutatormotorenmit Drehzahlregelung unter Verwendung von zwei gegeneinander verschiebbaren Bürstenbrücken, die eine Regelwicklung mit sehr stark verkürztem Wickelschritt besitzen und die mit Rücksicht darauf eine sekundäre Phasenzahl größer als drei haben, eine Anordnung zur Unterdrückung von ungeraden Oberwellen, insbesondere der dritten Oberwelle, kn. Sekundärstrom vorgesehen wird. Diese Anordnung zur Unterdrückung insbesondere der dritten Stromober-welle besteht darin, daß in den Sekundärkreis des Schragemotors zusätzliche Induktivitäten eingeschaltet werden, deren Phasenzahl derjenigen der Sekundärwicklung des Motors entspricht, also ebenfalls größer als drei ist. Besonders vorteilhaft wird die Anordnung dann, wenn die zusätzlichen Induktivitäten derart ausgeführt sind, daß der Scheinwiderstand in bezug auf die Grundwelle des Sekundärstromes möglichst gering ist, daß dagegen der Scheinwiderstand in bezug auf die Oberwellen möglichst groß ist.

Es ist bekannt, daß bei den ständergespeistenDrehstrornreihenschlußkommutatormotoren mit Zwischentransformator und Sechsbürstenschaltung, also bei ganz besonderen Schaltungsbedingungen, Stromoberwellen auf-

treten können und daß man diese Stromoberwellen durch eine dreiphasige Drosselspule unterdrücken kann. Daß dageger beim läufergespeisten Nebenschlußkommuta tormotor mit Bürstenverschiebung nach Schrage, der grundsätzlich eine ganz andere Schaltung und Wirkungsweise hat als der Drehstromreihenschlußkommutatormotor mit Zwischentransformator, störende Oberwellenströme auftreten, hat man bisher nicht beachtet. Solche Stromoberwellen treten aber gerade bei der sehr gebräuchlichen starken Schritt Verkürzung der Regel wicklung des Schragemotors in besonders starkem Maße auf, wie bereits oben erwähnt. Grundsätzlich unterscheiden sich der Reihenschlußmotor und der Schragemotor dadurch, daß beim erstgenannten die Sekundärströme und -spannungen Netzfrequenz haben, während beim so Schragemotor die Sekundärspannungen und -ströme Schlupffrequenz haben. Beim Reihenschlußmotor ist außerdem die sekundäre Arbeitswicklung als Kommutatorwicklung ausgebildet, beim Schragemotor dagegen ist nicht die Arbeitswicklung, sondern nur die Hilfswicklung als Kommutatorwicklung ausgebildet, und der Kommutator ist hier durchweg wesentlich kleiner als beim Reihenschlußmotor, weil beim Schragemotor die über den kommutator geführte Leistung um so kleiner ist, je kleiner der Regelbereich ist.

Nachstehend soll ausführlich erklärt wer* den, weshalb gerade beim Schragemotor, der eine Regelwicklung mit stark verkürztem Wickelschritt besitzt, die betreffenden Oberwellenströme in besonders starkem Maße auftreten.

In Fig. ι der Zeichnung soll F die Feldkurve eines solchen Kommutatormotors darstellen. Infolge der Sättigung ist diese Kurve etwas abgeflacht. Die Feldkurve/⁷ kann zerlegt werden in die Grundwelle G und die Oberwellen, von welchen die dritte Oberwelle D am, meisten hervortritt. W₁ bzw. W^ sind Windungen mit einem Schritt gleich der

Polteilung-r bzw. gleich —τ, welche sich relativ zu der Feldkurve mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen. In jedem der beiden Leiter der Windung W₁ wird nun von der Grundwelle G eine Spannung induziert, deren Größe durch E_g dargestellt werden kann, und von der Oberwelle D eine Spannung, welche durch Ed dargestellt werden kann. Betrachtet man jetzt die Windung W₂

mit dem Schritt = —τ, dann sieht man, daß

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die von der Grundwelle bzw. Oberwelle in-

g duzierten Spannungen — E_g bzw. Ed betragen. "Dies bedeutet aber, daß für die Windung W₂ mit stark verkürztem Schritt das Verhältnis von Oberwellenspannung zu Grundwellenspannung zweimal so groß als für die Windung W₁ mit vollem Wickelschritt ist. Aus diesem Grunde wird die dritte Oberwelle des Stromes sich bei der Wicklung mit einem Wickelschritt von der Größenordnung von — Polteilung viel stärker ausbilden als bei der Wicklung mit vollem oder angenähert vollem Wickelschritt. Reihenschlußkommutatormotoren werden nie mit einer Kommutatorwicklung mit so kleinem Wickelschritt ausgeführt. Dagegen ist es sehr gebräuchlich, beim Schragemotor die als Kommutatorwicklung ausgeführte Regelwicklung mit einem Wickelschritt von angenähert — Polteilung auszuführen, und hierin liegt der Grund, daß derartige Schragemotoren für die Ausbildung solcher Oberwellenströme, besonders der dritten Oberwelle, außerordentlich empfindlich sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele in Fig. 2 bis 4 an einem Motor mit fünfphasigem und in Fig. 5 bis 7 an einem Motor mit neunphasigem Sekundärkreis dargestellt. Die Vektordiagramme Fig. 2 und 5 stellen die zeitliche Reihenfolge der Phasen der Grundwelle des Sekundärstromes dar, während die Vektordiagramme Fig. 3 und 6 die zeitliche Reihenfolge der dritten Oberwelle des Sekundärstromes darstellen, für welche die zeitliche Reihenfolge der Sekundärphasen eine andere ist als für die Grundwelle.

Führt man beim Beispiel Fig. 2 bis 4 die obere Spule jedes Schenkels der Drosselspule mit etwa 70Cy₀ größerer Windungszahl aus als die anderen Spulen und werden für alle fünf Phasen die zu jeder Phase gehörigen drei Spulen in gleicher Weise geschaltet, wie in Fig. 4 für Phase 1 angegeben, dann ergibt sich, daß die Grundwelle des Sekundärstromes in den Schenkeln dieser Drosselspule praktisch keine magnetischen Flüsse erzeugt, daß dagegen die dritte Oberwelle des Sekundärstromes auf jedem Schenkel resultierende magnetisierende !Amperewindungen ergibt, welche no magnetische Kraftflüsse erzeugen. Man könnte auch fünf getrennte Eisendrosseln mit je einem Kern verwenden.

Bei einem Schragemotor mit neunphasigem Sekundärkreis ordnet man die neun Phasenwicklungen 1 bis 9 auf einem dreischenkligen Magnetkern nach Fig. 7 an, wobei alle neun Spulen die gleiche Windungszahl erhalten.

Es genügen Drosselspulen von einer Scheinleistung, die nur ein paar Prozent der Motorleistung beträgt, um die dritte Oberwelle des Sekundärstromes auf einen unschäd-

lichen Wert abzudrosseln, so daß die Kosten der Drosselspulen im Verhältnis zum Preis des Motors sehr gering sind. Die kleinen Drosselspulen können leicht an das Motorgehäuse angebaut werden oder evtl. sogar innerhalb des Gehäuses untergebracht werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ίο i. Anordnung zur Unterdrückung von

   ungeraden Oberwellen, insbesondere der dritten Oberwelle, im Sekundärstrom von läufergespeisten Drehstromnebenschlußkommutatormotoren mit Drehzahlregelung unter Verwendung von zwei gegeneinander verschiebbaren Bürstenbrücken (Schragemotoren) und mit einer Regerwicklung, deren Wickelschritt sehr stark verkürzt ist, sowie einer sekundären Phasenzahl größer als drei, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sekundärkreis zusätzliche Induktivitäten eingeschaltet sind, deren Phasenzahl derjenigen der Sekundärwicklung des Motors entspricht.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Induktivitäten derart ausgeführt sind, daß der Scheinwiderstand in bezug auf die Grundwelle des mehr als drei Phasen besitzenden Sekundärstromes möglichst gering ist, daß dagegen der Scheinwiderstand in bezug auf die Oberwellen, besonders der_ dritten Oberwelle, möglichst groß ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen