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Anordnung zur Verbesserung der Stromwendung von Gleichstromreihenschlußmotoren
mit Wendepolen Bei Gleichstromreihenschlußmotoren, die mit wellenförmigem Gleichstrom,
insbesondere aus einem Wechselstromnetz über einen Einphasengleichrichter, gespeist
werden, ergeben sich verhältnismäßig große Kommutierungsschwierigkeiten. Diese Schwierigkeiten
beruhen darauf, daß infolge von Wirbelströmen im Ständereisen das Wendefeld gegenüber
dem Ankerstrom stark geschwächt und unter Umständen in seiner Phase verschoben ist,
so daß das Wendefeld nicht die richtigen Momentanwerte erhält, um eine die Stromwendespannung
im wesentlichen aufhebende Spannungskomponente in der kurzgeschlossenen Spule zu
induzieren.
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Besonders ungünstig liegen die Kommutierungsverhältnisse bei derartigen
Maschinen vor allem deswegen, weil das Hauptfeld trotz der verhältnismäßig großen
Induktivität seiner Erregerwicklung Oberwellen von erheblicher Größe aufweist, die
transformatorisch eine EMK in der Ankerwicklung erzeugen.
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Es sind bereits Einrichtungen bekanntgeworden, welche eine Verbesserung
der Kommutierung derartiger mit wellenförmigem Gleichstrom gespeister
Motoren
betreffen. Beispielsweise ist vorgeschlagen worden, die Kommutierung dadurch zu
verbessern, daß zu der Hauptpolwicklung ein Ohmscher Widerstand parallel geschaltet
wird.
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Dieser Widerstand hat die Wirkung, daß infolge der Induktivität der
Hauptpolwicklung der Oberwellenstrom im wesentlichen durch den parallelen Widerstand
fließt. Wenn auch in zahlreichen Fällen durch diese bekannte Anordnung eine wesentliche
Verbesserung der Kommutierung erzielt werden kann, so ist doch die bekannte Anordnung
insofern noch verhältnismäßig unvollkommen, als durch den zur Erregerwicklung parallel
geschalteten Widerstand bedeutende Verluste hervorgerufen werden.
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Nach der Erfindung wird in vorteilhafterer Weise eine Verbesserung
der Kommutierung von Gleichstromreihenschlußmotoren, die mit wellenförmigem Gleichstrom,
insbesondere von einem Einphasengleichrichter, gespeist werden und die wie üblich
ein Ständerjoch und gegebenenfalls Wendepole aus massivem Eisen aufweisen,. dadurch
erreicht, daß Wendepolwicklung und Hauptpolwicklung zueinander parallel geschaltet
werden, wobei im Vergleich zu der üblichen Ausführung beide Wicklungen etwa mit
doppelter Windungszahl bei halbem Querschnitt ausgelegt sind. Da der Wert der Induktivität
der Hauptpolwicklung ein erheblich größerer ist als der Wert der Induktivität der
Wendepolwicklung, ergibt sich, daß die Welligkeit des Wendefeldes erhöht und die
Welligkeit des Hauptfeldes herabgesetzt wird.
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Mit Rücksicht auf die erfindungsgemäße Auslegung der Wicklungen wird
außerdem eine wesentliche Änderung im Kupfergewicht und Raumbedarf verhindert. Unter
Umständen kann es noch vorteilhaft sein, `der Wendepolwicklung einen Ohmschen Widerstand
vorzuschalten.
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.Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung kurz erläutert.
Hierbei ist stets .der Anker des mit wellenförmigem Gleichstrom gespeisten Reihenschlußmotors
mit I, die Hauptfeldwicklung mit 2 und die Wendepolwicklung mit 3 bezeichnet.
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Gemäß Fig. I ist der Wendepolwicklung die Hauptfeldwicklung parallel
geschaltet. Das hat zur Folge, daß die Welligkeit des Wendefeldes . gesteigert wird.
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Fig. 2 zeigt eine Abänderung dieser Schaltung, bei der in den Parallelzweig
der Wendepolwicklung 3 noch ein Ohmscher Widerstand 6 eingeschaltet ist.
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Bei den Schaltungen gemäß der Erfindung wird auch noch der Vorteil
erzielt; daß der Hauptpolwicklung gewissermaßen dauernd ein Feldschwächungswiderstand
mit einer Selbstinduktion von etwa einem Viertel der Selbstinduktion der Hauptpolwicklung
parallel geschaltet ist, was die Schaltung auf für Betriebe besonders geeignet erscheinen
läßt, wo eine kurzzeitige Unterbrechung der Stromzufuhr vorkommen kann, beispielsweise
für Schnellbahn- oder auch für Straßenbahnbetrieb; wo mit einem häufigen Abklappen
des Stromabnehmers zu rechnen ist. Durch die vorgeschlagene Verbesserung wird die
Kommutierung auch bei starkwelligem Gleichstrom erheblich verbessert. Falls diese
Verbesserung für sich allein noch nicht ausreichen sollte, so kann sie außerdem
noch mit an sich bekannten Mitteln kombiniert werden, etwa indem durch eine Vergrößerung
des Ohmschen Widerstandes des Wendepolkreises die Phasenlage der einzelnen Felder
verbessert wird. Gegebenenfalls können auch beiden Wicklungen (Fig. I) gemeinsam
noch Ohmsche Widerstände und Scheinwiderstände, insbesondere Selbstinduktionen parallel
geschaltet werden, wie sich dies eben zur Erreichung der gewünschten Phasenlage
als erforderlich erweist. Man hat es hierbei auch -in der Hand, bei gegebenem Wickelraum
durch gegenläufige Änderung von Drahtquerschnitt und Windungszahl den Widerstand
der beiden parallel geschalteten Kreise derart abzustimmen, wie sich dies auf Grund
der Berechnung der Maschine für die Kompensation der Phasenlage erforderlich erweist.
So 'kann es z. B. erforderlich sein, daß etwa drei Viertel des Gleichstromes durch
die Hauptpolwicklung und bloß ein Viertel durch die Wendepolwicklung fließt. Unter
Umständen kann es zur Erreichung der richtigen Phasenlage von Vorteil sein eine
oder beide Wicklungen geteilt auszuführen und nur einzelne Teile zueinander parallel
zu schalten, etwa so, daß die Wendepolwicklung nur einem kleinen Teil der Hauptpolwicklung
parallel geschaltet ist, während der übrige Teil der Hauptpolwicklung zu diesen
beiden in Reihe liegt. Gegebenenfalls kann hiermit noch ein weiterer Teil der Wendepolwicklung
gleichfalls in Reihe geschaltet werden. Bei Maschinen, bei denen noch eine Kompensationswicklung
vorgesehen ist, kann es für die Einstellung der Phasenlage von Vorteil sein, die
Kompensationswicklung mit der Wendepolwicklung in Reihe parallel zu dem entsprechenden
Teil der Hauptpolwicklung zu schalten. Da nämlich das Wendefeld auch von der Differenz
der Anker- und Kompensationsamperewindungen beeinflußt wird, ergibt sich bei einer
derartigen Schaltung eine Wendefelderregung mit dem Differenzstrom, die bei geeigneter
Dimensionierung es ermöglicht, die einzelnen Felder genau in die richtige Größe
und Phasenlage zueinander zu bringen.
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Der Erfindungsgedanke ist sowohl bei Motoren der gewöhnlichen Reihenschlußbauart
anwendbar als auch bei Gleichstrommotoren, welche über einen Gleichrichter an ein
Wechselstromnetz angeschlossen sind und deren Hauptfeldwicklung von der Wechselstromseite
dieses Gleichrichters aus mit Hilfe eines Stromtransformators und eines besonderen
Gleichrichters gespeist wird.
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In Fig. 3 ist diese Schaltung an einem Beispiel dargestellt. -i ist
wiederum der Anker des Reihenschlußmotors, 2 die Hauptfeldwcklung und, 3 die parallel
geschaltete Wendepolwicklung. Der Anker i wird über die beiden Gleichrichter q.
und 5 von der Sekundärwicklung 6 eines Transformators io gespeist. Die Gleichrichter
können z. B. einanodige Quedksilberdampfgleichrichter sein oder
bei
geringeren Leistungen auch Trockengleichrichter. Es ist ferner ein gesonderter Erregertransformator
I2 vorgesehen, dessen Sekundärwicklung 9 über die beiden zweckmäßig als Trockengleichrichter
ausgebildeten Gleichrichter 7 und 8 die Parallelschaltung von Erregerwicklung 2
und Wendepolwicklung 3 speist. Zur Herbeiführung der Reihenschlußerregung des Motors
sind die Transformatoren Io und 12 mit ihren Primärwicklungen in Reihe geschaltet,
und diese Reihenschaltung ist an die speisende Wechselspannung, beispielsweise bei
Verwendung des Gleichstrommotors als Bahnmotor auf einer Umformerlokomotive an eine
5o periodige Fahrleitung, angeschlossen.