DE681753C - Einrichtung an Wechselstromreihenschlussmotoren zur Unterdrueckung der negativen Drehmomentkomponente - Google Patents
Einrichtung an Wechselstromreihenschlussmotoren zur Unterdrueckung der negativen DrehmomentkomponenteInfo
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- H02K27/00—AC commutator motors or generators having mechanical commutator
- H02K27/04—AC commutator motors or generators having mechanical commutator having single-phase operation in series or shunt connection
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Description
Es ist eine bekannte Erscheinung, daß bei Wechselstromreihenschlußmotoren, wie sie
zum Antrieb von Eisenbahnfahrzeugen häufig Anwendung finden, das Drehmoment pulsiert
und daß dabei das Drehmoment negative Werte annehmen kann. Das Auftreten einer negativen Momentkomponente ist besonders
unangenehm deswegen, weil dadurch, wie sich im Betrieb von Wechselstromfahrzeugen gezeigt
hat, leicht Rüttelerscheinungen an den beispielsweise in Tatzenlageraufhängung angeordneten
Motoren hervorgerufen werden. Weiter ist das Auftreten einer negativen Momentkomponente
auch im Hinblick darauf äußerst unerwünscht, als dadurch die gerade beim Anfahren benötigten Zugkräfte nicht unbeträchtlich
herabgemindert werden.
Geht man der Ursache für das Auftreten einer negativen Momentkomponente nach, so
ao ergibt sich, daß diese durch die auftretenden Bürstenkurzschlußströme bedingt ist, die
namentlich beim Anfahren sehr beträchtliche Werte annehmen. Die Bürstenkurzschlußströme
haben nun zur Folge, daß eine erhebliche Phasenverschiebung zwischen dem Hauptfeld
der Maschine und dem durch den Anker fließenden Strom eintritt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, durch Anwendung geeigneter Mittel
das Hauptfeld in seiner Phasenlage wenigstens beim Anfahren derart zu beeinflussen,
daß trotz des Einflusses der Bürstenkurzschlußströme das Hauptfeld und der Ankerstrom
im wesentlichen die gleiche Phasenlage haben. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zu der Hauptfeldwicklung ein
Nebenschluß angeordnet wird und daß infolge Bemessung des wirksamen Widerstandes sowohl
des Nebenschlusses wie des die Hauptfeldwicklung enthaltenden Stromzweiges der
Strom in der Hauptfeldwicklung und damit das Hauptfeld so beeinflußt wird, daß die
Phasenlage des Hauptfeldes angenähert die gleiche ist wie die des den Anker durchfließenden
Stromes.
Im-folgenden soll die Erfindung näher an Hand der Zeichnung erläutert werden.
Fig. la zeigt zunächst die normale Schaltung
eines Einphasenreihenschlußmotors. »ο α ist der Anker, e die damit in Reihe geschaltete
Erregerwicklung. In der kommutierenden Zone werden bei der Kommutierung die jeweils unter den Bürsten befindlichen
Spulen kurzgeschlossen. Bei dieser Schaltung ergibt sich das in Fig. ib angedeutete Diagramm.
In diesem Diagramm ist J0 der den Anker durchfließende Strom, Tk bedeutet einen
den Bürstenkurzschluß strömen entsprechenden Strom. Aus der Summe dieser beiden
Ströme ergibt sich der ideelle Erregerstrom Je>
der für die Entstehung des Feldles der
Maschine bestimmend ist. Man erkennt ohne weiteres, daß dieser Strom gegenüber dem
Ankerstrom beträchtlich in der Phase verschoben ist. Unter dem Einfluß der Eisenverlustströme
wird die Phasenverschiebung des Feldes gegenüber dem Ankerstrom selbst
noch erhöht. Φ bedeutet in der Zeichnung das tatsächlich vorhandene Feld. Fig. 2 a gibt eine Schaltung wieder, bei der
erfindungsgemäß Mittel angewendet sind, um die Phasenlage des Hauptfeldes mit der des
Ankerstromes in Übereinstimmung zu bringen. Mit der mit dem Anker α in Reihe liegenden
Feldwicklung e ist bei dieser Schaltung ein Ohmscher Widerstand r in Reihe geschaltet.
Außerdem ist zu der Feldwicklung und dem Ohmschen Widerstandr eine Drosselspule
d parallel geschaltet. Der den Anker durchfließende Strom ist mit Ja, der Erregerstrom
der Feldwicklung mit Ie und der Strom
in dem Nebenschluß zweig (in der Drosselspule) mit/d bezeichnet. In dem in Fig. 2 a
gezeigten Diagramm sind die sich bei dieser Schaltung ergebenden elektrischen Verhältnisse veranschaulicht. Der Ankerstrom Ta ist
durch die Summe des Feldstromes Je und des Drosselspulenstromes Jd gegeben. Der Erregerstrom
7g besitzt infolge der Parallelschaltung
der Drosselspule d und der Reihenschaltung des Widerstandes r mit der Feldwicklung
eine so große Phasenverschiebung, daß sich unter Berücksichtigung der punktiert eingetragenen Bürstenkurzschluß ströme 7&
der ebenfalls punktiert eingetragene ideelle Erregerstrom 7g und damit ein Feld Φ ergeben,
das unter Berücksichtigung der Eisenverluste praktisch die gleiche Phasenlage besitzt
wie der Anker strom 7e. Senkrecht zu dem Vektor des Feldes Φ liegt der Spannungsvektor
Ee, welcher die an der Feldwicklung liegende Spannung wiedergibt. Er bedeutet
den Ohmschen Spannungsabfall an dem Widerstandr, der die gleiche Phasenlage, aber umgekehrte Richtung hat wie der
Strom 7g. Die Summe von Ee und von E1. ist
Ed, die an der Drosselspule liegende Spannung.
Diese Spannungskomponente muß auf dem Stromvektor 7ä senkrecht stehen.
Fig. 3 a zeigt eine etwas abgeänderte Schaltung, bei der mit der Feldwicklung e ein Kondensator
c in Reihe geschaltet und diesen beiden Elementen eine Drosselspule d parallel
geschaltet ist. Fig. 3 b ist das zugehörige Diagramm. Aus der Summe des Erregerstromes
Je und des Drosselspulenstromes Td ergibt
sich wieder der Ankerstrom Ja. Te ist so infolge
der Anwendung der Drosselspule und des Kondensators in der Phase gegenüber 7e
verschoben·, daß das tatsächlich von Je hervorgerufene
Feld, das infolge der Bürstenkurzschlußströme stark in der Phase gegenüber
dem Erregerstrom verschoben ist, die gleiche Phasenlage besitzt wie Ja. Senkrecht zu dem
Felde Φ liegt der Vektor der Erregerspannung Ee, welche zusammen mit der Kondensatorspannung
Ec, die auf dem Vektor Je senkrecht
steht, die Drosselspulenspannung Ed ergibt. Die Drosselspulenspannung Ed steht
wiederum senkrecht auf dem Drosselspulen- s° strom J4. Der Kondensator kann vorteilhafterweise
über einen Transformator angeschlossen sein.
Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, die gewünschte Beeinflussung der Phasenlage
des Hauptfeldes mit Hilfe von zusätzlichen Spannungen zu erzielen; welche die Stromverteilung
in der aus der Feldwicklung und einem Nebenschluß bestehenden Stromver- ■
zweigung beeinflussen»
Fig. 4 zeigt eine derartige Schaltung: t ist der Haupttransformator, an den der Motoranker
α angeschlossen ist. Mit dem Anker liegt die Feldwicklung e in Reihe. Zu der
Feldwicklunge ist die Drosselspule d parallel
geschaltet. In dem Stromzweig der Drosselspule liegt noch der Teil ζ der Transformatbrwicklung
t, der hinter dem geerdeten Nullpunkt des Transformators angeschlossen ist.
Durch den Wicklüngsteil 2 wird eine zusatz- no
liehe Spannungskomponente in dem Stromzweig der Drosselspule hervorgerufen.
Eine verbesserte Anordnung zeigt Fig. S a, die sich im wesentlichen von der Anordnung
nach Fig. 4 dadurch unterscheidet, daß ein "5
besonderer, zwei Wicklungen aufweisender Zusatztransformator ζ vorgesehen ist, dessen
Primärwicklung an der Spannung U2 des Haupttransformators t liegt, während die
Sekundärwicklung in Reihenschaltung in den Stromkreis der zu der Feldwicklung e parallel
geschalteten Drosselspule d eingeschaltet
ist. CZ1 bedeutet die von dem Transformator
abgegriffene Motorspannung. Fig. S b zeigt das zugehörige Diagramm. Hinsichtlich des
Stromteiles des Diagramms ist überhaupt kein Unterschied vorhanden, so daß sich weitere
Ausführungen erübrigen. Die Spannung Ee an der Feldwicklung ergibt sich als
Summe der Drosselspulenspannung Ed, die senkrecht auf dem Strom Jd steht, und der
ίο Spannung ü · U2, welche an der Sekundärwicklung
des Hilfstransformators auftritt. Darin bedeutet ü das Übersetzungsverhältnis
des Hilfstransformators z. Gleichzeitig ist in Fig. 5 b noch das Spannungsdiagramm für den
Motor eingetragen. Der Spannungsvektor U1 setzt gich dabei aus der Summe der Spannung
E0 an der Feldwicklung, dem gesamten
Spannungsabfall J8 · Z an dem Motor und der Rotationsspannung E% an dem Motor zusammen.
Eine weitere verbesserte Schaltung, bei der in den Nebenschlußkreis zu der Feldwicklung
eine Zusatzspannung übertragen wird, ist in Fig. 6 a wiedergegeben. Bei dieser Schaltung
ist über einen Transformator y zu der Feldwicklung e ein Kondensator c parallel
geschaltet. Der Kondensatorstromkreis ist dabei derart an dem Haupttransformator t
angeschlossen, daß in dem Nebenschlußkreis ein Teil der Haupttransformatorwicklung mit
der Spannung U2 liegt. Fig. 6 b zeigt das zugehörige
Diagramm für diesen Fall, das nach den vorstehenden Ausführungen ohne weitere Erläuterungen verständlich sein dürfte.
Fig. 7 zeigt schließlich eine ähnliche Schaltung, bei der der Kondensator c auf der Primärseite
des Zweiwicklungstransformators y angeordnet ist und bei der der Primärkreis
des sekundärseitig im Nebenschluß zu der Erregerwicklung e angeordneten Transformators
stets an die gleiche Spannung angeschlossen wird wie der Motor selbst. Man kann die Schaltung aber auch so wählen, daß
die zusätzliche Spannung im Parallelkreis zur Feldwicklung nach einem beliebigen Gesetz
sich ändert, beispielsweise von einem Höchstwert verringert wird.
Wie bereits erwähnt, soll die Anordnung nach der Erfindung in erster Linie zur Verbesserung
der Anfahrverhältnisse der Motoren dienen. Sobald die Motoren angelassen sind, kann die Schaltung ohne weiteres derart
abgeändert werden, daß eine künstliche Beeinflussung der Phasenlage des Hauptfeldes
nicht mehr stattfindet und die erfindungsgemäß vorgesehenen Mittel unwirksam sind. Zu
diesem Zweck sind geeignete Schalter vorhanden.
Außer der Vermeidung größerer negativer Momentkomponenten hat die Anordnung nach
der Erfindung den sehr bedeutenden Vorteil zur Folge, daß infolge Vermeidung der
Schwächung des Drehmomentes der Motoren die beim Anfahren auftretenden Ströme erheblich
verringert werden. Auch hinsieht-Hch der Kommutierung hat die Anordnung
nach der Erfindung erhebliche Vorteile, weil infolge der Beeinflussung der Phasenlage des
Hauptfeldes die zur Unterdrückung der Transformatorspannung dienende Wendefeldkomponente.
nunmehr gegenüber der Transformatorspannung wieder die richtige Phasenlage besitzt.
Claims (8)
1. Einrichtung an Wechselstromreihenschlußmotoren zur Unterdrückung der negativen
Drehmomentkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß durch Parallelschaltung, eines Nebenschkißkreises zu der Erregerwicklung
und durch geeignete Abstufung der Widerstände des Stromkreises der Feldwicklung und des Nebenschlußstromkreises
die Phasenlage des die Erregerwicklung .durchfließenden Stromes und damit des Hauptfeldes so beeinflußt
wird, daß praktisch unter Berücksichtigung des Einflusses der Bürstenkurzschlußströme
das Hauptfeld die gleiche 9*> Phasenlage besitzt wie der den Anker
durchfließende Strom.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Feldwicklung
ein Ohmscher Widerstand in Reihe geschaltet und zu beiden Teilen eine Drosselspule parallel geschaltet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Feldwicklung
ein Kondensator mittelbar oder unmittelbar in Reihe geschaltet und zu beiden Teilen eine Drosselspule parallel
geschaltet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Parallel-Stromkreis
zu der Feldwicklung eine zusätzliche Spannung eingefügt wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus
einer Drosselspule gebildeten Parallelzweig zur Feldwicklung ein Teil der Hauptwicklung
des den Motor speisenden Haupttransformators liegt.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den aus einer
Drosselspule gebildeten Parallelstromkreis ein Transformator sekundärseitig eingeschaltet
ist, der primärseitig an eine Anzapfung des den Motor speisenden Haupttransformators
angeschlossen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu der FeId-
wicklung ein Kondensator parallel geschaltet und in den Parallelstromkreis eine Zusatzspannung
eingeschaltet ist, die beispielsweise von dem Haupttransformator
abgegriffen ist.
8. Einrichtung nach Anspruch i/ dadurch
gekennzeichnet, daß zu der Feldwicklung die Sekundärwicklung eines Transformators parallel geschaltet ist,
dessen Primärwicklung mit einem Kondensator in Reihe geschaltet ist und an
eine gegebenenfalls veränderliche Spannung, beispielsweise die dem Motor zugeführte
Spannung, angelegt ist.
Hierzu ι Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES130414D DE681753C (de) | 1938-01-16 | 1938-01-16 | Einrichtung an Wechselstromreihenschlussmotoren zur Unterdrueckung der negativen Drehmomentkomponente |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES130414D DE681753C (de) | 1938-01-16 | 1938-01-16 | Einrichtung an Wechselstromreihenschlussmotoren zur Unterdrueckung der negativen Drehmomentkomponente |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE681753C true DE681753C (de) | 1939-09-30 |
Family
ID=7538438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES130414D Expired DE681753C (de) | 1938-01-16 | 1938-01-16 | Einrichtung an Wechselstromreihenschlussmotoren zur Unterdrueckung der negativen Drehmomentkomponente |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE681753C (de) |
-
1938
- 1938-01-16 DE DES130414D patent/DE681753C/de not_active Expired
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