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Wicklung mit durch Gleichrichtungsmittel voneinander getrennten Teilen
Es ist die Verwendung von Wicklungen mit durch Gleichrichtungsmittel voneinander
getrennten Teilen für Transformatoren bekannt. Desgleichen ist es auch nicht neu,
bei umlaufenden elektrischen Maschinen zwischen die Wicklungen gleichrichtende Organe
einzubauen. Demgegenüber schlägt die Erfindung die Benutzung solcher Wicklungen
für bestimmte Aggregate vor. In dem einen Fall werden die Wicklungen mit durch Gleichrichtungsmittel
voneinander getrennten Teilen in einer aus zwei mechanisch gekoppelten Einheiten
bestehenden Anordnung benutzt, bei welcher die eine Einheit ein Wechselstrommotor
ist, der Ankerwicklungen mit durch Gleichrichtungsmittel voneinander getrennten
Abschnitten aufweist, und die andere Einheit ein Gleichstrommotor ist, welcher über
Schleifringe mit dem Gleichstrom vom Anker der ersten Einheit gespeist werden kann.
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Im anderen Falle werden die Wicklungen mit durch Gleichrichtungsmittel
voneinander getrennten Teilen in einer aus einem Gleichstromgenerator und einer
Batterie oder anderen Einrichtung, welche Strom zum Generator zurückführen kann,
bestehenden Anordnung verwendet, wobei die Gleichrichtungsmittel den Kommutator
ersetzen, wodurch ein Stromrückfluß verhindert oder zumindest gemindert wird, was
bei außer Betrieb befindlichen Maschinen von wesentlicher Bedeutung ist.
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Allerdings sind infolge der in die Wicklung eingebauten Gleichrichtungsmittel
die Wicklungsleiter
nur während jeder zweiten Halbwelle stromführend.
Die hierdurch bedingte schlechtere Maschinenausnutzung wird indessen durch die Möglichkeit
aufgewogen, derartige kommutatorlose Maschinen mit hohen Drehzahlen, beispielsweise
unter direkter Kupplung mit Gasturbinen oder anderen Kraftmaschinen mit Drehzahlen
von I5 ooo bis 3o ooo Umdr./Min., laufen zu lassen. Gegenüber der Anordnung elektrischer
Ventile außerhalb der Maschine als Rückstromschutz ergibt sich hierbei der Vorteil
des Entfallens besonderer Kühlmaßnahmen bzw. des Nachteiles einer sonst erforderlichen
Überdimensionierung der Ventile.
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An Hand der Fig. I und 2 wird im nachstehenden die Anwendung der bekannten
Wicklung mit durch Gleichrichtungsmittel voneinander getrennten Teilen für das aus
einem Wechselstrommotor und einem mechanisch mit diesem gekoppelten, vom Wechselstrommotor
über Schleifringe gespeisten Gleichstrommotor bestehende Motoraggregat mit veränderlicher,
umkehrbarer Geschwindigkeit näher erläutert.
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Fig. I ist ein schematischer Längsschnitt, Fig. 2 die Schaltungsanordnung
hierfür.
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Gemäß Fig. I ist ein dreiphasiges Wechselstromnetz I6 über einen Wechselschalter
I7 mit der Statorwicklung I8 eines Wechselstrommotors verbunden. Sein Rotor ist
auf einer Welle montiert und enthält Wicklungen 2o mit den Gleichrichtungsmitteln.
Der Gleichstrom von den Rotorwicklungen 2o gelangt zu den Schleifringen 2I und 22.
Auf der Welle I9 ist auch ein Gleichstrommotor montiert, der ein Nebenschlußmotor
ist. Es besteht eine Verbindung von den Schleifringen 2I, 22 zu den Kommutatorbürsten
23, 24, welche den Strom in den Gleichstrommotoranker 25 leiten. Ferner besteht
eine Verbindung von Schleifringen zur Nebenschlußfeldwicklung 26 des Gleichstrommotors
über den Wechselschalter 27 und den veränderlichen Widerstand 28. Der mechanische
Antrieb vom Motor wird von dem Wellenende I9a abgenommen. Die Schalter I7 und 27
sind mechanisch gekoppelt. Sie können drei Normalstellungen haben, das sind Offen-Stellung,
Vorwärtsdrehung- und Rückwärtsdrehung-Stellung. a ist das Maschinengehäuse. b und
c sind die Lager der Welle I9.
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Gemäß Fig. 2 geht der dreiphasige Wechselstrom des Netzes I6 durch
den Schalter I7 zur Erregung der Statorwicklung I8. Er erzeugt ein magnetisches
Drehfeld. Durch dessen Bewegung relativ zum Rotor wird ein Gleichstrom für die Schleifringe
2I, 22 in den Wicklungen 2o mit Gleichrichtungsmitteln erzeugt. Der Gleichstrom
wird zu dem Gleichstromnebenschlußmotor des Aggregats geführt. Im Betriebe wirkt
der dreiphasige Teil des Aggregats als Induktionsmotor und erteilt der Welle I9
ein Antriebsdrehmoment. Die Anordnung ist derart, daß das durch den Gleichstrommotor
erzeugte Drehmoment sich zum Drehmoment des Induktionsmotors addiert. Wächst die
Geschwindigkeit des Aggregats, nimmt die Geschwindigkeit der Rotorwicklungen 2o
relativ zum rotierenden Magnetfeld ab. Die in dem Gleichstromanker 25 erzeugte,
entgegengesetzt wirkende Spannung (Gegen-EMK) wächst mit wachsender Geschwindigkeit
und auch mit dem zunehmenden, durch die Nebenschlußfeldwicklung 26 erzeugten Magnetfeld.
Bei einer bestimmten Geschwindigkeit würde die Gegen-EMK größer sein als die von
den Schleifringen 2I, 22 gelieferte Spannung. Wäre dies so, würde infolge der Wirkung
der gleichrichtenden Wicklungen 2o ein zu vernachlässigender Strom im Rotor des
Induktionsmotors fließen, und sein Drehmoment würde sinken. Da in diesem Falle dann
keine elektrische Energie zum Gleichstrommotor gelangt, könnte er kein brauchbares
positives Drehmoment entwickeln. Die Maschinengeschwindigkeit würde sich also auf
einen etwas niedrigeren Wert einstellen, um eine stabile Betriebsgeschwindigkeit
in Abhängigkeit von der Erregung des Nebenschlußfeldes zu erhalten. Diese Geschwindigkeit
kann durch die Stromanordnung im Nebenschlußfeld variiert werden. Die Maschinenaggregatsgeschwindigkeit
kann somit durch den veränderlichen Widerstand 28 gesteuert werden.
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Soll das Aggregat umgeschaltet werden, so werden die beiden Schalter
I7, 27 gleichzeitig umgeschaltet. Hierdurch wird die Drehung des durch die Statorwicklungen
I9 erzeugten Feldes, ebenso auch die des durch die Wicklungen 26 erzeugten Magnetfeldes
umgekehrt. Da die Polarität der durch die Schleifringe 2I, 22 gelieferten Gleichspannung
infolge der Wirkung der Gleichrichtungs-Wicklungen 2o unverändert bleibt, wird das
Drehmoment des Gleichstrommotors umgekehrt. Das Aggregat kann ebenfalls mit Geschwindigkeiten
in umgekehrter Richtung gesteuert werden, wie es der Fall ist für die Geschwindigkeiten
in der anderen Richtung: Die Gleichrichtungswicklungen 2o können so angeordnet werden,
daß man eine Vollweggleichrichtung hat.
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Der Gleichstrommotor kann auch ein Serienmotor oder eine Kombination
eines Serienmotors und Nebenschlußmotors oder auch eine andere Art von Gleichstrommotor
sein. - .
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Will man des Drehmoment des Gleichstrommotors umkehren, so kann dies
beispielsweise in der Schaltung der Fig. 2 durch Umkehren der Verbindungen zum Anker
2,9 an Stelle der Feldverbindungen geschehen.