DE75365C - Wechselstrommotor mit zwischen Stromwender und Ankerspulen geschalteten Selbstinductionsspulen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT. \t

Selbstinductionsspulen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wechselstrommotoren, welche ähnlich wie die gewöhnlichen Gleichstrommaschinen angeordnet sind, nur mit dem Unterschiede, dafs sowohl der Eisenkern des Ankers, als auch das Eisenmagnetgestell aus untertheiltem Eisen (Blech oder Draht) bestehen. Es wird sowohl in die Magnetbewickelung, als auch in den Anker Wechselstrom eingeleitet, und zwar in letzteren mittelst Stromwender und Bürsten, genau so wie bei Gleichstrommotoren.

Bei den bisher nach dieser Anordnung versuchten Wechselstrommotoren ergab sich eine aufserordentlich lebhafte Funkenbildung am Stromwender, deren Ursache darin lag, dafs die Bürsten gleichzeitig zwei oder mehr Stege des Stromwenders berührten und dadurch eine oder auch mehrere Spulen des Ankers kurz geschlossen wurden.

Diese Spulen befinden sich gerade in der neutralen Ebene des Magnetfeldes und sind einer bedeutenden Inductionswirkung seitens ■der Magnete dadurch ausgesetzt,- dafs der Magnetismus der letzteren durch den Wechselstrom erzeugt wird und in der Zeiteinheit eine bedeutende Anzahl von Richtungswechseln erleidet. Die Magnetbewickelung und die in der neutralen Ebene befindlichen Spulen des Ankers . bilden gleichsam die Primär- bezw. Secundärbewickelung eines Stromwandlers, dessen Secundärbewickelung also durch die Bürste zeitweilig kurz geschlossen wird. Dadurch werden in den besagten Spulen sehr bedeutende Ströme inducirt, die aufser der unerträglichen Funkenbildung am Stromwender auch einen bedeutenden Energieverlust und eine wesentliche Schwächung des magnetischen Feldes der Maschine zur Folge Haben.

Diese mehrfachen schädlichen Wirkungen zu vermeiden bezw. auf ein zulässiges Mafs zu bringen, ist der Zweck der vorliegenden Erfindung.

Dieselbe besteht in folgendem:

Die Verbindungspunkte zweier auf einander folgender Spulen des wie bei- gewöhnlichen elektrischen Maschinen gewickelten Ankers (Trommel, Ring, Scheibe) werden nicht unmittelbar mit je einem Steg des Stromwenders verbunden, sondern es wird zwischen den Verbindurigspunkt und den Stromwendersteg ein Widerstand mit hoher Selbstinduction einge^ fügt. Die ■ Wirkung dieses Selbstinductionswiderstandes besteht darin, dafs in der durch die Bürste geschlossenen Spule ein Anwachsen des indücirten Stromes über ein gewisses Mafs hinaus verhindert wird und so auch die oben angeführten schädlichen Wirkungen auf ein entsprechendes geringes Mafs gebracht werden.

Am zweckmäßigsten erhalten diese Selbstinductionswiderstände solche Abmessungen, dafs die durch die Bürste geschlossene Spule einen

Strom führt, welcher praktisch nahezu gleich dem der normalen Belastung entsprechenden Nutzstrome in den übrigen Spulen des Ankers ist.

Es sei hier bemerkt, dafs durch Selbstinductionswiderstände der Vortheil erreicht wird, dafs der Energieverlust bei Einschaltung derselben geringer ist, als unter gleichen Stromverhältnissen bei Einschaltung gewöhnlicher Widerstände, und daher auch im ersteren Fall der Wirkungsgrad der Maschine günstiger ist.

Die genannten Selbstinductionswiderstände können neben dem Anker auf einem eigenen untertheilten Eisenkörper angebracht werden, auf welchem sie durch aufgewickelte Drähte in Form von Selbstinductionsspulen hergestellt werden. Ebenso kann man aber diese Selbstinductionswiderstände auch auf den Eisenkern des Ankers selbst aufwickeln.

Die Anordnung wird in letzterem Falle so getroffen, dafs die Widerstandswindungen aufser der Selbstinduction keiner anderen Induction, sei es infolge der Bewegung im magnetischen Felde, sei es infolge der Veränderungen des letzteren selbst, ausgesetzt sind.

Die erwähnten Selbstinductionsspulen werden nun gemäfs vorliegender Erfindung in folgender Weise angeordnet:

Diejenigen Selbstinductionswiderstände, welche zu zwei Nachbarstegen des Stromwenders gehören, werden möglichst parallel und sehr nahe zu einander, aber abwechselnd im entgegengesetzten Sinne um den als Kern dienenden Eisenkörper gewickelt. Infolge dieser Anordnung werden nun bei gleichzeitiger Berührung zweier Stege durch eine Bürste, d. h. bei Kurzschliefsung der zugehörigen Spule der Ankerbewickelung, die Inductionswirkungen der zwei benachbarten Widerstände sich in Bezug auf die geschlossene Spule addiren. Der Arbeitsstrom hingegen, welcher dem Anker durch die Bürsten zugeführt wird, durchfliefst bei gleichzeitiger Berührung zweier Stege durch die nämliche Bürste die beiden Widerstände in solchem Sinne, dafs sie in Bezug zu diesem Strome selbst inductionsfrei werden, ihm also keinen nennenswerthen Widerstand entgegensetzen, sondern nur wie ein bifilargewickelter Widerstand wirken.

In Fig. ι der Zeichnung ist als Beispiel für die vorstehend geschilderte Anordnungsweise ein Ringkern α schematisch dargestellt, und zwar sind, um die Darstellung zu vereinfachen, blos zwei auf einander folgende Widerstandswindungen ersichtlich gemacht. Die Selbstinductionswiderstände jp^l w², welche sich an die Verbindungsstellen b¹ b² der Ankerspulen anschliefsen, sind in entgegengesetztem Sinne auf den Ringkern α aufgewickelt und mit den entsprechenden Nachbarstegen c¹ c² des Stromwenders verbunden. Der Ring α kann hierbei blos ein eigener für die Inductionswiderstandswindungen dienender Kern oder auch zugleich der Eisenkern eines Ringankers selbst sein.

Es ist ersichtlich, dafs, wenn der Anker des Motors ein Ring ist und auf demselben auch die Selbstinductionswindungen angebracht werden, diese Widerstandswindungen so um den Ring gewickelt werden, dafs die Kraftlinien· welche der in denselben fliefsende Strom erzeugt, im Ankereisen geschlossen verlaufen, ohne äufsere Pole zu bilden. Die Selbstinduction in den Windungen ist alsdann am gröfsten, während "eine Inductionswirkung durch die Magnetfelder der Maschine ausgeschlossen bleibt, was ja beabsichtigt ist.

Bei Trommelankern können die Selbstinductionswindungen ebenfalls auf den Anker selbst aufgewickelt werden. Auch hier werden die auf einander folgenden Widerstände abwechselnd in entgegengesetztem Sinne um den Kern gewickelt. Ferner werden je zwei auf einander folgende Widerstandswindungen möglichst parallel und nahe zu einander angeordnet und so auf dem Anker angebracht, dafs sie in jeder Lage eine gerade Anzahl von Magnetpolen des Motors einschliefsen, wodurch sie sowohl der Inductionswirkung durch Bewegung im Magnetfeld, als auch durch Veränderungen der Stärke der Magnetfelder entzogen sind. Bei 4, 8, 12 .... poligen Ankern werden die Inductionswiderstandswindungen in einer Diagonalebene angeordnet werden können, während dies bei 6, io, 14 .... poligen nicht der Fall sein wird.

In Fig. 2 der Zeichnung ist beispielsweise eine schematische Darstellung des Trommelankers eines 4poligen Motors gegeben, wobei die wirksamen Ankerwindungen weggelassen und nur zwei auf einander folgende Widerstandswindungen ersichtlich gemacht sind. An die Verbindungsstellen b^l b² der Ankerspule schliefsen sich die Selbstinductionswiderstände w^l w¹ an, welche in entgegengesetztem Sinne gewickelt und mit den zugehörigen Stromwenderstegen c¹ c² verbunden sind. Durch den Umstand, dafs diese Widerstandswindungen eine gerade Zahl von Magnetpolen (in unserem Falle 2) einschliefsen, ist gewährleistet, dafs die Magnetfelder keine Inductionswirkung auf dieselben ausüben, da sich ihre Wirkungen gegenseitig aufheben, wie aus dem durch Pfeile angedeuteten Verlaufe der Kraftlinien der magnetischen Felder leicht zu entnehmen ist.'

In Fig. 3 ist beispielsweise eine schematische Gesammtanordnung des Motors dargestellt. Die Selbstinductionswiderstände n> sind auf dem besonderen gemeinsamen Ring b neben einander, in abwechselnd entgegengesetztem Sinne, aufgewickelt und zwischen die Stromwenderstege α α α und die Spulen des Ankers geschaltet. Naturgemäfs können diese Selbst-

inductionsspulen n> auch nach Anleitung der Fig. ι auf den Anker selbst gewickelt werden. Zum Schlüsse sei noch Folgendes bemerkt: Die Magnetbewickelung der in Rede stehenden Motoren kann mit dem Anker in Reihe geschaltet sein oder einen Nebenschlufs zu demselben bilden. Oder es kann auch Verbundbewickelung zur Anwendung kommen und der Strom für den Anker und der für die Feldmagnete in allen diesen Fällen durch einen zwischengeschalteten Stromwandler auf eine geeignete Spannung und Intensität umgewandelt werden. Endlich kann auch nur den Magneten allein Strom zugeführt werden, während der Anker durch Verbindung der Bürsten mit einander kurz geschlossen und der Strom in demselben durch Induction von den Magneten aus erzeugt wird, wo gleichfalls alle die erwähnten vortheilhaften Wirkungen der in Rede stehenden Selbstinductionsspulen zur Geltung kommen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Bei Wechselstrommotoren, deren Anker nach Art von Gleichstrommaschinen durch einen Stromwender gespeist wird, die Anordnung von Selbstinductionsspulen, welche zwischen die Enden der Ankerspulen und die Stege des Stromwenders geschaltet und auf einem '· gemeinsamen magnetisch leitenden Körper oder auf den Ankerkern selbst in abwechselnd entgegengesetztem Sinne gewickelt sind, so dafs sie den zwei benachbarte Spulen hinter einander durchfliefsenden Kurzschlufsströmen eine hohe Selbstinduction entgegenstellen, während sie für den zwei benachbarte Spulen parallel durchfliefsenden Arbeitsstrom wie ein bifilarer Widerstand wirken.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.