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Anordnung zur Verbesserung der Kommutierung von Einphasen-Kommutatormotoren
Die Kommutierucig von Einphas-en-Koymmutatormotoren, die beispielsweise auf elektrischen
Lokomotiven verwendet werden, wird bekanntlich beim Anfahren durch die sog. Transformator-EMK
in der kommutierenden, d. h. durch die Bürsten kurzgeschlossenen _lnkersliule sehr
erschwert. Diese 1?\1K rührt daher, daß die kurzgeschlossene Ankerspule mit dem
Erregenvechselfeld verkettet ist. Dlan kann sie leim Lauf des Motors zwar durch
eine entgegengesetzt gerichtete ENIK aufhellen, indem man die kurzgeschlossene Spule
in einem Wendefeld entsprechender Größe und Phasenlage rotieren läßt. Diese Aufhebung
gelingt jedoch nur bei einer bestimmten Drehzahl vollständig, während ini ersten
Augenblick des Aufahrens die Transformator-EMK durch das Wendefeld nicht beeinflußt
werden kann und in voller Größe in Erscheinung tritt. Da die Transformator-EMK dem
Erregerfeld proportional ist, hat man aus diesem Grunde bereits Maßnahmen ergriffen.,
um beim Anfahren von Wechselstromkommutatormotoren das Erregerfeld herabzusetzen.
Dies kann beispielsweise in der Weise geschehen, daß der Erregerwicklung, die ja
mit dein Anker in Reihe geschaltet ist, beim Anfahren eine Drosselspule parallel
geschaltet wird, so daß nür noch ein Teil des Ankerstromes die Erregerwicklung durchfließt.
Da die Spannung an zier Erregerwicklung solcher Motoren aber verhältnismäßig hoch
ist, werden diese Drosseln sehr groß und schwer.
Die Erfindung beseitigt
diesen Nachteil, indem sie zur Schwächung des Erregerfeldes beim Anfahren die Ankerdurchflutungbenutzt.
Sie setzt voraus, daß der Motor eine Kompensationswicklung besitzt, welche die Ankerdurcshflutung
im Bereich der 1rregerpole bei normaler Betriebsschaltung aufhebt. Die Erfindung
schlägt vor, die Schwächung des Erregerfeldes beim Anfahren des Motors durch Verminderung
der Durchßutung der Kompensationswicklung vorzunehmen. Die Verminderung der Durchflutung
der Kompensationswicklung kann ebenfalls mit Hilfe einer Drosselspule geschehen,
die der Kompensationswicklung parallel geschaltet wird. Eine solche Drossel kann
wesentlich kleiner bemessen werden als .die bisher benutzte Paralleldrossel zur
Erregerwicklung, da die Spannung an der Kompensationswicklung erheblich niedriger
ist als die Spannung an der Erreger-Nv icklung.
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Die Wirkung der Erfindung beruht darauf, daß die Ankerdurchflutung,
wenn sie nur zum Teil 'kompensiert wird; eine Schwächung des Erregerfeldes zur Folge
hat. Die Ankerdurchflutung ist zwar der Erregerdurchflutung nur im Bereich der einen
hälfte des Erregerpols entgegengerichtet, während sie auf der anderen Polhälfte
die gleiche Richtung hat wie die Erregerdurchflutung. Infolge der Sättigung des
Eisens des Erregerpols ist aber die Zunahme des Feldes auf der einen Polhälfte kleiner
als die Abnahme auf der anderen Polhälfte, so daß insgesamt das resultierende Feld
eine Schwächung erfährt.
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Die Wirkung der Maßnahme gemäß der Erfindung kann noch dadurch verstärkt
werden, daß die Durchflutung nur eines Teils der Kompensationswicklung vermindert
wird, und zwar desjenigen Teils, der in dem Polbereich liegt, wo die Ankerdurchflutung
und die Erregerdurchflutung entgegengesetzte Richtung haben. Dadurch wird einerseits
die Drossel kleiner, da sie nun nur noch an einem Teil der Spannung der gesamten
Kompensationswicklung liegt, und andererseits wird die feldverstärkende Komponente
der Arikerdurchflutung wie in normalem Betrieb aufgehoben bzw. hei nur teilweiser
Kompensation geschwächt, während die feldschwächende Komponente des Ankerfeldes
stärker zur Wirkung kommt als im normalen Lauf. Hierzu muß die Kompensationswicklung
allerdings anders angeordnet werden, als es sonst meist der Fall ist. Die Stäbe
bzw. die Spulenseiten der Kompensationswicklung werden nämlich bisher meist so miteinander
verbunden, daß konzentrische Spulen entstehen, deren Spulenseiten auf der ablaufenden
Hälfte des einen Erregerpols und auf der auflaufenden Hälfte des Nachbarpols liegen.
Die beschriebene Verbesserung der Erfindung erfordert dagegen eine solche Anordnung
der Kompensationswicklung, daß zumindest zwei Spulengruppen entstehen, von denen
die eine nur Spulenseiten enthält, die auf den ablaufenden Hälften der Erregerpole
liegen, während die Spulenseiten der anderen Spulengruppe nur auf j den auflarifenden
Erregerpothälften liegen. I Da beim -Motorbetrieb die feldschwächende Komponente
der Ankerdurchfluturig jeweils auf der allaufenden Hälfte des Erregerpols in Erscheinung
tritt, hängt es von der 'Drehrichtung des Motors a1>, welche der beiden Spulengruppen
der Kompensationswicklung in ihrer Wirkung geschwächt werden muß. Soll zur Schwächung
der Kompensationsdurchflutung auch in diesem Fall eine Paralleldrossel benutzt «-erden,
so muß diese je nach der Drehrichtung des Motors auf die eine oder die andere Spulengruppe
der Kompensationswicklung umgeschaltet werden. hierzu genügt ein einfacher, einpoliger
Umschalter. Man kann in jedem Fall die Wirkung der Kompensationswicklung oder eines
Teils von ihr auch dadurch herabsetzen, daß man einen Teil ihrer Windungen abschaltet,
was zweckmäßig durch entsprechende Ausbildung der hierzu dienenden Umschalteinrichtung
ohne Unterbrechung des Stromkreises erfolgt.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Mit i ist das Ständereisen des Motors bezeichnet, welches die Wendepole 2 und 2'
und die Erregerpole 3 und 3' besitzt. Fig. i bezieht sich auf den eingangs erwähnten
Fall, daß eine Drosselspule zu der gesamten Kompen.sationswicklung des Motors parallel
geschaltet wird. Diese Kompensationswicklung :I, die in Nuten der Erregerpole liegt,
ist in der üblichen Weise aus konzentrischen Spulen aufgebaut. Mit 5 ist die Paralleldrossel
bezeichnet, die mittels eines Schalters 6 beim Anfahren der gesamten Kompensationswicklung
d parallel geschaltet wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 besteht die Kompensationswicklung
aus zwei Wicklungsgruppen 7 und 8, von denen z. B. bei Rechtslauf des Motors die
Wicklungsgruppe 7 nur auf der auflaufenden, die Wicklungsgruppe 8 nur auf der ablaufenden
Hälfte des Erregerpols liegende Stäbe bzw. Spulenseiten der Kompensationswicklung
enthält. Die Drossel 5 wird in diesem Fall beim Anfahren nur derjenigen Spulengruppe
parallel geschaltet, deren Spulenseiten auf der ablaufenden Polhälfte liegen. Bei
Anlauf im Rechtssinn muß die Drossel 5 also der Spulengruppe 8, bei Anlauf im Linkssinn
dagegen der Spulengrup,pe 7 parallel geschaltet werden. Der Schalter 9 für die Drosselspule
ist aus diesem Grunde als einpoliger Umschalter ausgebildet. Sobald der Motor nach
dem Anfahren eine gewisse Drehzahl erreicht hat, wird der Umschalter 9 in die Mittelstellung
gebracht, so daß der Ankerstrom die gesamte Kompensationswicklung durchfließt.