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Stromwendermaschine Es sind bereits elektrische Maschinen mit zwei
Stromwendern bekanntgeworden, deren Lamellen untereinander abwechselnd an Anzapfungen
der Läuferwicklung angeschlossen sind. Dabei sind auf den Stromwendern schleifende
Bürsten mit den Anschlußleitungen verbunden. Wegen der Verwendung von zwei aus Metallamellen
aufgebauten Stromwendem und einer -entsprechenden Zahl von Kohlebürsten treten hier
beachtliche Reibungsverluste und Spannungsabfälle auf. Weiterhin ist, insbesondere
bei Verstellung der Bürsten aus der neutralen Zone, z. B. zwecks Spannungsregelung,
mit einer starken Funkenbildung zu rechnen. Zu deren Unterdrückung wurde bereits
vorgeschlagen, Strombegrenzungseinrichtungen, vor allem Schaltdrosseln oder Ventile,
bzw. eine besondere, von außen aufgedrückte, durch eine Kommutierungsmaschine erzeugte
Spannung in die Bürstenstromkreise einzuschalten.
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Gemäß der Erfindung läßt sich eine weitere Verbesserung dadurch erzielen,
daß sowohl die Lamellen der Stromwender als auch die» Bürsten zum mindesten
zum Teil aus Kohle hergestellt werden. Auf diese Weise gelingt es, trotz Verwendung
von zwei Stromwendern je Maschine die Reibungsverluste gering zu halten.
Weiterhin werden die Spannungsabfälle an der Übergangsstelle zwischen den KAlen
und den Lamellen stark herabgesetzt. Die Verwendung der Kohle gestattet es außerdem,
die Stromdichte zu erhöhen. Es ist daher möglich, verhältnismäßig wenig Lamellen
und damit kleine Stromwender zu benutzen.
Die zwischen den angeschlossenen
Lamellen der beiden Stromwender liegenden nicht angeschlossenen Lamellen können
vorteilhaft aus Isolierstoff gemacht werden, so daß die Lamellenspannung erhöht
werden kann. Zweckmäßig wird für diese Isollerlamellen ein Werkstoff verwendet,
der gegenüber den darüberschleifenden Bürsten die gleichen Reibungseigenschaften
wie die Kohlelaniellen besitzt. Zusätzlich können' noch die bereits vorgeschlagenen
Strombegrenzungseinrichtungen bzw. besonders hergestellte Kommutierungsspannungen
in den Kommutierungskreis eingefügt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit,
insbesondere dann, wenn die einzelnen Lamellen bzw. Bürsten quer zur Kontaktfläche
geschichtet sind, die Strombegrenzungseinrichtungen und gegebenenfalls die sonst
verwendete Isolation zwischen den Lamellen bzw. die isolierenden Zwischenlamellen
wegzulassen. Damit läßt sich eine weitere Verkleinerung der Einrichtung erzielen.
Gemäß der Erfindung werden demnach erst elektrische Maschinen mit zwei Stromwendern
praktisch verwendbar.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Gemäß Fig. i befindet sich auf dem Ständer eines Einankerumformers eine- Gleichstromerregerwicklung
8 sowie zweckmäßig zur Verineidung von Pendelungen bzw. zur Ermöglichung
eines asynchronen Anlassens eine Dämpferwicklung ii. Der Läufer trägt eine in sich
geschlossene verteilte Wicklung 9, die an den Punkten a, e und i über
Schleifringe io von dem Drehstromtransformator i gespeist wird. Außer den genannten
Anzapfungspunkten ist die Ankerwicklung noch an neun weiteren Punkten angezapft,
so daß sich insgesamt zwölf Anzapfungen a bis m ergeben, die nun mit den gemäß der
Erfindung aus Kohle bestehenden Lamellen 12 der beiden Stromwender 2 und
3 verbunden sind. Dabei ist jede zweite Anzapfung an den linken Stromwender
2 angeschlossen, während die dazwischenliegenden Anzapfungen mit dem rechten Stromwender
3 verbunden sind. Auf jedem Stromwender schleifen bei der gezeigten Anordnung
mit nur einem Polpaar je zwei Kohlebürsten, von denen jeweils die eine mit
dem positiven, die andere mit dem negativen. Pol des Gleichstromkreises verbunden
ist. Die Verbindung der Bürsten mit dem Gleichstromkreis 14 geschieht über die Ventile
4 und 5 bzw. 6 und 7. Als Ventile können Trockengleichrichter
zur Anwendung gelangen. Mit Rücksicht auf die erfindungsgemäße Verwendung von aus
Kohle bestehenden Bürsten und Lamellen kann die Zahl der Lamellen und damit die
der Anzapfungen der Ankerwicklung verhältnismäßig gering gewählt werden. Im vorliegenden
Fall sind zwischen den einzelnen Lamellen Zwischenlamellen 13 angeordnet. Diese
können entweder aus isolierendem oder aus elektrisch gut leitendem Werkstoff, z.
B. Kohle, hergestellt sein, wobei jedoch im letzteren Fall die Trennstücke durch
isolierende Zwischenlagen von den eigentlichen Stromwenderlamellen getrennt sein
müssen. Bei Verwendung von Kohlesegrnenten können jedoch -unter Umständen die isolierenden
Zwischenlamellen 13 bzw. die isolierenden Zwischenlagen wegfallen. Das wird besonders
dann zweckmäßig sein, wenn Lamellen bzw. Bürsten quer zur Kontaktfläche geschichtet
sind, wobei -die Leitfähigkeit der einzelnen Schichten zum Anschluß hin stufenweise
zunimmt.
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Die Fig. 5i zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung einen
regelbaren Frequenzumformer mit Drehstrom auf der Schleifring- bzw. Primärseite
und auf der Stromwender- bzw. Sekundärseite. Über Schleifringe 14 wird dem Anker
15 des Umformers, d6ssen Ständer 16 unbewickelt ist, die speisende Frequenz fl zugeführt.
Die Phasenleitungen der Primärseite sind mit R, S und T, die der Sekundärseite
mit U, V, W bezeichnet. Die Anzapfungen a bis m der Ankerwicklung sind wieder
abwechselnd an je einen links und einen rechts liegenden aus Kohlelamellen
aufgebauten Stromwender 1,7 bzw. :18 angeschlossen.
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Auf jedem Stromwender schleifen so viel Kohlebürsten, wie Phasenleitungen
auf der Sekundärseite vorhanden sind. Auf jedem derleiden Stromwender sitzen hier
demnach drei um i2o' elektrisch versetzte Bürsten. Werden mehrpolige Umformer verwendet,
dann sind je Polpaar so viele Bürsten vorgesehen. Die gleichphasigen, auf
gleicher Höhe auf den Stromwendern gleitenden Bürsten B" und BJ bzw. B, und B,'
usw. sind in zwei parallel liegenden Zweigen über elektrische Ventile
G bzw. W und die Kommutierungstransformatoren KT bzw. KT' zusammengeschlossen.
Die beiden Mittelanzapfungen der zur gleichen Phasenleitung gehörenden Transfon-natoren
KT und KT' sind über eine gemeinsame Leitung mit dem Leiter des Sekundärnetzes
verbunden. Diesen Transformatoren fällt die Aufgabe zu, in den Kommutierungskreis
eine Spannung einzuführen, die den Stroraübergang von der ablaufenden Lamelle, beispielsweise
am linken Stromwender, auf die auflaufende Lamelle am rechten Stromwender besorgt.
Sie hegen primär an der Kommutierungsmaschine ig, die ihnen diese Spannung liefert.
Diese Kommutierungsmaschine ist nach Art einer Hochfrequenzmaschine ausgebildet
und besitzt eine Gleichstromerregung 2o und einen Zahnradläufer 21. Sie ist im vorliegenden
Fall mit dem Umformer über die ver-. i
stellbare Kupplung 2z unmittelbar verbunden.
Die Erregerwicklung 2o der Maschine ig ist geteilt, wobei e.
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in Teil spannungsabhängig, der andere stromabhängig gespeist wird.
Im Gitterkreis der Ventile G
vzw. W liegt eine Batterie Bl, die dem
Gitter eine negative Vorspannung gibt und einen Stromdurchgang durch das Ventil
verhindert. Ein positiver Spannungsstoß, der den Str'omdurchgang durch die Ventile
freigibt, wird in den Gitterkreis über kleine Transformatoren T eingeführt, die
primärseitig ihre Spannung über einen Zwischentransformator 23 von der Kommutierungsmaschine
erhalten. Diese positive Spannung muß naturgemäß größer sein als die der Batterie
Bi. Zur Einstellung des Zündzeitpunktes und damit des Einsetzens der Kommutierung
dient der Phasendreher 24. Die Gefäße G", G», G", müssen ebenso wie
die Gefäße W, W", W", diesen positiven Zündspannungsstoß gleichzeitig erhalten;
ihre Gittertransforinatoren sind daher gleichartig geschaltet. Ihre Zündung erfolgt
bei jeder zweiten Kommutierung. In den dazwischenliegenden Kommutierungen müssen
die
Gefäße G.', G,, G",' und W., W,', W"' gezündet werden. Dies erfolgt durch
die negative Halbwelle der Kommutierungsspannung. Ihre Gittertransformatoren sind
daher entgegengesetzt den zuerst erwähnten angeschlossen. Die Entscheidung, für
welche Gefäße diese Spannungsstöße zur Wirkung kommen sollen, treffen die im Gitterkreis
liegenden Hochvakuumröhren HR in Abhängigkeit von der Richtung des Sekundärstromes.
Hierbei wird an je einen Nebenschlußwiderstand N im sekundären Hauptstromkreis
die dazu notwendige Spannung abgegriffen. Der Umformer wird durch den drehzahlregelbaren
Motor 25 angetrieben. Die Erregung der Kommutierungsmaschine wird durch Strom
und Spannung gespeist. Zu diesem Zweck wird in dem Stromrichtergefäß 26 die
von der Primärseite des Umformers abgenommene Spannung gleichgerichtet und einem
Erregerkreis zugeführt. Der andere Erregerzweig liegt an dem Gefäß ?,7, das einen
den Sekundärstrom proportionalen Strom gleichrichtet, welcher über einen Widerstand
und einen Transformator dem Hauptstromkreis entnommen wird. Schließlich ist noch
die GrundbelastUng 28 vorgesehen, die das Arbeiten der Kommutierungseinrichtung
auch im Leerlauf der Sekundärseite veranlassen soll.
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Die erfindungsgemäße Kommutierungseinrichtung kann auch bei Gleichstromkommutatormaschinen,
DrehstromkommutatormaschinenundEinphasenbahnmotoren verwendet werden.
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Werden geschichtete Lamellen bzw. Bürsten verwendet, dann können zwischen
den einzelnen Schichten zweckmäßig schmale Übergangszonen vorgesehen sein, die beispielsweise
durch Vermengen der Grenzbereiche benachbarter Schichten bei deren Herstellung gebildet
werden. Die Kohlekontakte erhalten damit eine zum Anschluß hin praktisch stetig
zunehmende elektrische Leitfähigkeit. Auf diese Weise kann ein besonders stetiger
Spannungs- bzw. Stromanstieg erreicht werden.