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Wechselstromkommutator-Motor mit regelbarer Geschwindigkeit Die Erfindung
bezieht sich auf dynamoelektrische Maschinen, insbesondere auf Wechselstrommaschinen
mit regelbarer Geschwindigkeit.
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Es ist bereits bekannt, daß ein Einphasenkommutator-Motor mit üblicher
Kommutatorwicklung, der durch zwei Bürsten für jedes Polpaar gespeist wird, eine
Ausgleichswicklung koaxial mit der Kommutierungsachse und eine Feldwicklung besitzt,
deren Achse senkrecht zur Achse der Kompensationswicklung verläuft, so ausgestaltet
werden kann, daß er eine Nebenschlußgeschwindigkeitsdrehmomentcharakteristik erhält,
wenn er von einem Mehrphasensystem erregt wird. Ferner kann durch Regelung der Spannungen,
die entweder der Ausgleichswicklung bei kurz geschlossenen Bürstenoder den Bürsten
bei kurz geschlossener Ausgleichswicklung oder den in Reihen geschalteten Ausgleichs-
und Kommutatorwicklungen und: der Feldwicklung zugeführt werden, die Geschwindigkeit
in derselben Weise geregelt werden, wie es bei einer Gleichstromnebenschlußmasch,ine
der Fall ist. Die Spannungsregelung kann in durchaus zweckmäßiger Weise vermittels
eines mit Anzapfungen versehenen Spartransformators durchgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, einen mit zwei oder drei Phasen
erregten Motor mit regelbarer Geschwindigkeit ohne Verwendung eines Spartransformators
zu schaffen, wobei die Regelung der Geschwindigkeit mit Hilfe einer Verstellung
der Bürstenhalterung erfolgt.
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Erfindungsgemäß wird ein Wechselstromkommutator-Motor mit einer unausgeglichenen
Mehrphasenprimärwicklung am Stator versehen, die so ausgebildet ist, daß ein elliptisches
Rotationsfeld mit größerer und kleinerer Achse erzeugt wird, wobei die kommutierte
Sekundärwicklung -längs
einer Achse durch in .geeigneter Weise angeordnete
Bürsten kurz .geschlossen ist mit der Maßgabe, daß die Stellung der kurz geschlossenen
Achse relativ zu der größeren und kleineren Achse der Mehrphasenstatorwicklung durch
die Verstellung der Bürstenhalterung geregelt werden kann.
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Unter der Annahme, daß die Stellung der Bürstenhalterung so ist, daß
die Achse der kommutierten Wicklung mit der größeren Achse der Primärwicklung zusammenfällt,
dreht sich der Rotor mit einer Geschwindigkeit, welche die synchrone Geschwindigkeit
übersteigt, in dem Maße, daß die elektromotorische Kraft der Umdrehung groß genug
ist, um die elektromotorische Kraft der Transformation bei unbelastetem Motor auszugleichen.
In ähnlicher Weise gleicht, wenn die Achse der kommutierten Wicklung mit der kleineren
Achse der Primärwicklung zusammenfällt, die elektromotorische Kraft der Rotation.
die elektromotorische Kraft der Transformation bei einer Geschwindigkeit unterhalb
der synchronen Geschwindigkeit bei nichtbelastetem Motor aus. Wenn sich die Bürstenhalterung
in einer anderen Stellung befindet als der Stellung der größeren oder kleineren
Achse der Primärwicklung, liegt die Geschwindigkeit im unbelasteten Zustand im allgemeinen
zwischen den oberen und unteren unbelasteten Geschwindigkeiten, welche der größeren
und kleineren Achse entsprechen. Ferner ist in allen anderen Stellungen als denen
der größeren und kleineren Achsen die rotationselektromotorische Kraft nicht gleichphasig
mit der elektromotorischen Kraft der Transformation. So ergibt sich im nicht belasteten
Zustand eine resultierende Spannung in der sekundären Wicklung, welche einen Leerstrom
verursacht. Der Strom, der in Stellungen nahezu in der Mitte zwischen den größeren
und kleineren Achsenstellungen ein Maximum wird, verläuft nacheilend.
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In der Zeichnung ist,der Erfindungsvorschlag beispielsweise und schematisch
veranschaulicht.
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Fig. i zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung in ihrer Verwendung
bei einem zweiphasigen Dreileitersystem .
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Fig. 2 zeigt eine Ausbildungsform für ein dreiphasiges System.
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In beiden Fig. i und 2 bezeichnet das Bezugszeichen i- die kommutierte
sekundäre Wicklung, 2 und 3 bezeichnen die Bürsten, die miteinander verbunden sind,
so daß die sekundäre Wicklung längs einer Achse 4 kurz- geschlossen wird, die durch
die Stellung der Bürsten bestimmt ist.
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Gemäß Fig. i bezeichnen die Bezugs.zei@chen 5 und 6 die Zweiphasenwindungen
der Primärwicklung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Maschine, die sich zur Einschaltung
in ein Zweiphasen-Dreileitersystem eignet. Die Bezugszeichen 7 und 8 bezeichnen
die beiden Leitungen und 9 die neutrale Leitung des Zweiphasens.ystems. Phase 5
ist so veranschaulicht, daß sie weniger Windungen eines dickeren Leiters besitzt
als Phase 6. Hieraus folgt, daß, da die Größe der angelegten Spannung für beide
Phasen dieselbe ist, der magnetische Kraftlinienfluß längs der Achse io der Phase
5 größer ist als der Kraftlinienfluß längs der Achse 11 von Phase 6, wobei das Größenverhältnis
der Kraftlinienflüsse den umgekehrten Wert wie das Verhältnis der wirksamen Windungen
der beiden Phasen hat. Hierbei stellt das Bezugszeichen io die größere Achse und
ii die kleinere Achse des sogenannten elliptischen Kraftlinienflusses dar, der sich
aus der Rotationsphase und der Vektorsumme der beiden Kraftlinienflüsse ergibt.
Unter der Annahme, daß die Phasenrotation des Zw eiphasensystems derart erfolgt,
daß der Strom der Phase 5 dem Strom der Phase 6 voreilt; erfolgt die Rotation des
Ankers entgegen dem Uhrzeigersinn und die Achse der sekundären Wicklung, wie sie
durch die Bürsten bestimmt ist, ist durch die Phasenverschiebung veranschaulicht.
Die größte Phasenverschiebung wird daher als diejenige definiert, die der Hauptachse
um 9o° nacheilt (in Richtung der Rotationsphase).
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Gemäß Fig. 2 stellen die Bezugszeichen 12, 13 und 14 die hierauf bezüglichen
Drei.phasenwindungen der Primärwicklung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Maschine
dar, die sich zur Schaltung in einem Dreiphasensystem eignet. Die Bezugszeichen
15, 16 und 17 bezeichnen die drei Leitungen des Dreiphasensystems. Die Phasen 12
und 1.4 sind so dargestellt, d.aß jede eine geringere Anzahl von Windungen eines
dickeren: Leiters als Phrase 13 besitzt. Die größere Achse io des durch diese Form
der Windung erzeugten elliptischen Kraftlinienflusses entspricht, wenn sie mit einem
System ausgeglichener Dreiphasenspannungen verbunden ist, der Achse des Kraftlinienflusses,
der durch einen in Phase 12 eintretenden und aus der Phase 14 austretenden Strom
erzeugt ist oder umgekehrt. Diese größere Achse io kann schematisch durch eine Linie
18 dargestellt werden, welche die Leitungsklemmen der Phasen 1a und 14 verbindet,
wobei die Länge dieser Linie die Anzahl der wirksamen Windungen, die längs der Achse
wirken, darstellt. Die kleinere Achse i i entspricht der Achse des Kraftlinienflusses,
der durch einen in die Phase i3 eintretenden und aus den Phasen 12 und 14. austretenden
Strom erzeugt ist oder umgekehrt, Der Strom in jeder der Phrasen 1a und 111, beträgt
die Hälfte des Stroms in Phase 13. Die kleinere Achse kann durch eine Linie ig dargestellt
werden, welche die Leitungsklemme der Phase 13 und, den Mittelpunkt2o der Linie
i8 verbindet; wobei die Länge der Linie ig die Anzahl der wirksamen Windungen, die
längs der Achse wirken, darstellt. Da die an der kleineren Achse der Wicklung angelegte
Spannung das (1/3,f2) fache der Spannung beträgt, die an der größeren Achse angelegt
wird, d. h. das (1,'3l2) fache der Dreiphasenleitungsspannung, so hat das Verhältnis
des großen Achsenkraftlinienilusses zu dem kleineren Achsenfluß den (2,11.`3) fachen
Wert des Verhältnisses der Länge der Linie i9 zur Länge der Linie.i8.
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Der Geschwindigkeitsbereich eines erfindungs-,gemäß gestalteten Motors
ist nahezu gleich dem Quadrat des Verhältnisses des größeren Achsenflusses
zum
kleineren Achsenfluß. Infolge der Wirkung des sekundären. Leerstroms, der in allen
Bürstenstellungen außer denen fließt, welche der größeren und kleineren Achse entsprechen,
tritt das Minimum der Geschwindigkeit ein, wenn die Bürsten gerade über die kleinere
Achsenstellung hinaus sind, sobald eine nacheilende Phasenverschiebung auftritt:
während das Maximum der Geschwindigkeit eintritt, wenn die Bürsten gerade vor der
größeren Achsenstellung sich befinden, also eine voreilende Phasenverschiebung eingetreten
ist. Infolge des Leerstroms, der sich aus dem Nichtzusammenfallen der Phasen der
elektromotorischen Kräfte der Rotation und der Transformation in der Sekundärwicklung
ergibt, ist die Anwendung der Erfindung auf Maschinen von geringerLeistung und beschränktem
Geschwindigkeitsbereich begrenzt, wobei der zulässige Geschwindigkeitswert in den
kleinsten :Maschinen am größten ist. Ferner sollte eine Verstelfung der Bürstenhalterung
bei voreilendem Strom erfolgen, da dieser den Leistungsfaktor der Maschine im größten
Teil des Geschwindigkeitsbereichs verbessert.