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Einankerumformer mit Spannungsregelung du- rch Verdrehen der
Kommutierungszone gegenüber der magnetisch neutralen Zone Zusatz zum Patent
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Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Einankerumformer mit Spannungsregelungdurch
Verdrehung der Kommutierungszone gegenüber der magnetisch neutralen Zone, welcher
gekennzeichnet ist durch die Anwendung der. an sich bekannten Reihenschaltung von
Strombegrenzungseinrichtungen, insbesondere Schaltdrosseln oder Ventilen, mit der
jeweils an das ablaufende Kommutatorsegment angeschlossenen Wicklungsanzapfung derart,
daß eine durch den Verlauf der von dem Erregerfeld in der kommutierenden Spule induzierten
Spannung bedingte Richtungsänderung des Stromes in dieser Anzapfung verzögert oder
verhindert wird.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung des Einankerumformers
nach dem Hauptpatent, die eine erhebliche bauliche Vereinfachung mit sich bringt.
Gemäß der Erfindung ist die Ankerwicklung des Einankerumformers auf dem Ständer,
die Erregerwicklung und gegebenenfalls auch eine Dämpferwicklung auf dem Läufer
ange--ordnet. 4
Es ist an sich bei Einankerumformern bekannt, die Erregerwicklung
auf dem Läufer und die Ankerwicklung auf dem Ständer anzuordnen. Bei diesen bekannten
Einankerumformern handelt-es sich aber nicht um solche, bei denen eine Spannungsregelung
durch Verdrehen der Kommutierungszone gegenüber der magnetisch neutralen Zone möglich
ist. Es sind zwar auch Einankerumformer bekannt, bei denen die Spannung auf diese
Weise geregelt werden kann. Bei den letztgenannten Umformern bekannter Bauart ist
es aber wiederum nicht möglich, die Erregerwicklung auf dem Läufer und die Ankerwicklung
auf
dem Ständer anzuordnen. Die Mög-
lichkeit der Spannungsregelung durch Bürstenverdrehung
ist bei ihnen nämlich nur dadurch gegeben, daß Hilfspole vorgesehen sind, welche
in der jeweiligen Kommutierungszone Zusatzspannungen in der Ankerwicklung induzieren
und demnach zusammen mit der Kommutierungszone verdreht werden müssen. Derartige
Hilfspole lassen sich aber offenbar nur auf dem Ständer anbringen, woraus folgt,
daß auch die Erregerwicklung auf dem Ständer Untergebracht werden muß.
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Die Erfindung und die damit erzielbaren Vorteile mögen an Hand der
Zeichnun- näher erläutert werden. In Fig. i sind die drei Phasen U., V, Weines
Drehstromnetzes an die vorzugsweise als verteilte Gleichstromwicklung ausgebildete
Ständerwicklung 7 an drei UM 120 0 gegeneinander verschobenen
Punkten 1, 3 und 5 angeschlossen. Die Zahl der an die Kommutatoren
io und ii angeschlossenen Wicklungsanzapfungen i bis 6 beträgt im vorliegenden
Fall sechs, kann jedoch auch wesentlich höher gewählt werden, Um die Sperrbeanspruchung
der Ventile bzw. der Strombegrenzungsmittel herabzusetzen. '#\'esentlich ist, daß
die Kommutatoren io Und i i so ausgebildet sind, daß die an die Wicklungsanzapfungen
angeschlossenen Kontaktsegmente bzw. die aus diesen Kontaktseginenten aufgebauten
Kontaktkörper stillstehen, während die Bürsten rotieren. jeder der Kontaktkörper
der Kommutatoren io und ii besitzt halb so viel Kontaktseginente 12 bzw. 15 wie
Anzapfungen an der Gleichstromwicklung 7
vorhanden sind. Zwischen den Kontaktseginenten
liegen Isolierstücke oder tote Segmente 13 bzw. 16, deren Breite geringer ist als
die Breite der Kontaktsegmente, um die erforderliche Überlappung der einander ablösenden
Wicklungsanzapfungen zu erzielen. Bei höheren Lamellenzahlen kann man die Segmente
auch gleich breit machen und die erforderliche Überdeckung durch Wahl einer entsprechenden
Bürstenbreite herbeiführen.
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Auf dem Läufer ist zunächst die Erregerwit;klung 9 untergebracht,
die mit Gleichstrom gespeist wird. Weiterhin trägt der Läufer noch eine Dämpferwicklung
8 zum Ausgleich von Pendelungen und zur Ermöglichung asynchronen Anlassens.
Auf jedem Kotümutator ist bei der hier vorliegenden zweipoligen Ausführung ein rotierendes
Bürstenpaar i-[ bzw. 17 vorgesehen, von denen der Gleichstrorn über Schleifringe
abgenommen wird. Die eine Bürste jedes Kommutators ist dabei mit dem Pluspol, die
andere dagegen mit dem Minuspol des Gleichstromnetzes :22 verbunden, und in die
Zuleitungen ist jeweils eins der Ventile 18 bis 21 mit der Stromrichtung entsprechendem
Durchlaßsinn eingeschaltet. Die Spannungsregelung erfolgt hier ebenfalls durch eine
Änderung der Synchronlage der Bürsten in bezug auf die Kommutatorsegmente, und zwar
wird diese Änderung vorzugsweise durch Verdrehen der feststehenden Kontaktkörper
vorgenommen. Wesentlich ist dabei., daß durch das Umlaufen der Bürsten die auf diese
ausgeübte Zentrifugalkraft zum ,`anpressen anden Kommutatorkörper benutzt Werden
kann. Die Kommutatoren können entweder als Hohlkommutatoren ausgeführt werden, auf
deren innerer -Zylindermantelfläche die Bürsten schleifen, oder als Plankollektoren,
wobei dann die Kontaktsegniente beider Plankommutatoren auf beiden Stirnseiten eines
gemeinsamen, etwa scheibenförinigen Tragkörpers angeordnet werden köniien. Bei der
Verwendung von Plankommutatoren, die eine geringere axiale Baulänge ergeben, kann
man durch Neigung der Bürstenführung in den Bürstenhaltern gegenüber der Drehachse
ebenfalls die Zentrifugalwirkung zur Erhöhung des Anpreßdruckes der Bürsten an die
Kontaktkörper benutzen. Als KontaktundBürstenmaterialkann dabei Kupfer, Bronze oder
auch Stahl verwendet werden. An die Stelle der Komniutatoren können auch andersartig
gebaute Schalteinrichtungen treten, z. B. Schaltkontakte, die durch Nockenwellen
angetrieben werden, oder Quecksilberstrahlünterbrecher.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt sich eine wesentlich
günstigere Modellausnutzung, da bei gleichem Außendurch-Messer der Läuferdurchmesser
verkleinert werden kann: denn der Läufer trägt ja nur die Erreger- und die Dämpferwicklung.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Schleif -
ringe für den vollen
Betriebsstrom fortfallen. j Weiterhin kann man die Kommutatoren völlig von den aktiven
Teilen trennen. Man erhält dann eine günstigere Raumausnutzung und vor allem diinnere
Wellen und geringer belastete Lager. Die Kommutatoren können i dann durch einen
besonderen Synchronmotor angetrieben werden.
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In Fig. -- ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, bei dem jedoch außer der Gleichstromwicklung 7 auf dem Ständer
noch die an das Drehstromiletz t', f', W angeschlossene PrimärwicklUng
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vorgesehen ist. Auf diese Weise kann man einen besonderen Transformator
sparen und den Einankerumformer als solchen für beliebige Spannungen auslegen. Bei
sehr hohen Wechselspannungen wird es sich unter UM-ständen empfehlen, für den Ständer
ölkühlung anzuwenden. Die Primärwicklung 23
wird dabei zweckmäßig in dieselben
Nuten eingelegt, in denen auch die GleichstromwicklUng 7 untergebracht ist.
Fig. 2 unterscheidet
sich im wesentlichen von der Anordnung nach
Fig. i dadurch, daß an Stelle der dort verwendeten Ventile für die Kommutierung
sogenannte Schalt- oder Kommutierungsdrosseln verwendet sind, d. h. Drosselspulen,
deren Eisenkörper eine sehr scharf geknickte magnetische Kennlinie zeigt und die
ihren Sättigtingszustand bereits bei Strömen erreichen, deren Unterbrechung an dem
Verteiler noch nicht zur Lichtbogenbildung führt. Diese Schaltdrosseln 24 und
25, -die man im allgemeinen ringförmig ausführen wird, sind hier an die Bürsten
14 und 17 fest angeschlossen und laufen zusammen mit diesen um. Zweckmäßig
werden sie so ausgebildet, daß sie konzentrisch die Drehachse umschließen. Da die
Verbindung zwischen den Bürstenpaareil der beiden Kommtatoren zum Teil durch die
Welle geführt werden kann, so ist je Kommutator nur ein einziger Schleifring
erforderlich. Die rotierende Anordnung der Schaltdrosseln bietet auße rdem den Vorteil
einer intensiven Kühlungsmöglichkeit für diese.