DE935201C

DE935201C - Einrichtung zur Verbesserung der Stromwendung von Gleichstromreihenschlussmotoren

Info

Publication number: DE935201C
Application number: DES3918D
Authority: DE
Inventors: Karl Dr-Ing Toefflinger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1933-09-03
Filing date: 1933-09-03
Publication date: 1955-11-17

Description

Einrichtung zur Verbesserung der Stromwendung von Gleichstromreihenschlußmotoren Es wurde bereits eine Anordnung zur Verbesserung der Stromwendung von mit wellenförmigem Gleichstrom gespeisten Gleichstromreihenschlußmotoren vorgeschlagen, bei der die Wendepolwicklung und eine große Induktivität, z. B. die Hauptpolwicklung, parallel geschaltet sind. Diese Anordnung ermöglicht es, in wirksamer Weise die Welligkeit des Wendefeldes zu erhöhen und dadurch eine verbesserte Kommutierung zu erzielen. Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß der Wirksamkeit der geschilderten Anordnung dadurch unter Umständen verhältnismäßig enge Grenzen gesetzt sind, dab die Dämpfung des Wendefeldes zu groß ist. Nach der Erfindung wird es nun durch die Anwendung von lamellierten Brücken zwischen den Haupt- und Wendepolen eines an sich bekannten Mittels zur Verminderung der Dämpfung im Kraftlinienpfad des Wendefeldes bei mit pulsierendem Gleichstrom gespeisten Gleichstrommaschinen ermöglicht, die gewünschte Erhöhung der Welligkeit des Wendefeldes unter allen Umständen zu erzielen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Fig. i bis .1 dargestellt. Mit i ist das massive Joch der Maschine bezeichnet, 2 stellt der; etwa lammelliert ausgeführten Hauptpol, 3 den lamellierten Wendepol dar. Mit 4 ist eine Brücke aus lamelliertem Eisen bezeichnet, die zwischen den beiden Polen an dem Joch angeschraubt ist in der Weise, daß zwischen dieser Brücke und den Polen ein kleiner Luftspalt verbleibt. Hierbei werden die Bleche radial geschichtet. Infolge des Luftspalts fließt der konstante Fluß durch das massive Joch, während der Wechselfluß über Luftspalt und lamellierte Brücke verläuft.
5 stellt die Hauptpolwicklung dar, 6 die Wendepolwicklung und 7 einen zu diesen beiden Teilen parallel geschalteten Ohmschen Widerstand. Bei der Bemessung der beiden parallel geschalteten Wicklungen wird die Stromverteilung in beiden Parallelzweigen den jeweiligen Verhältnissen angepaßt. Der Ohmsche Widerstand wird mit Vorteil justierbar ausgeführt und bei Inbetriebsetzung der Maschine auf den günstigsten Wert eingestellt, der dann dauernd beibehalten wird. Bei Versuchen an einem Bahnmotor hat sich gezeigt, daß bei diesem ein Ohmscher Widerstand, durch den etwa 3 bis des gesamten Gleichstroms fließen, eine günstige Wirkung aufweist.
Die magnetische Brücke kann beispielsweise in einer Größenordnung von to bis 2o mm Dicke ausgeführt werden, wodurch sich kein Gewichtszuwachs ergibt, da das Joch etwa um denselben Betrag schmaler ausgeführt werden kann. In dem Kennlinienbild der Fig. 2 ist zur Erläuterung der durch die vorgeschlagene Kombination gegebenen Verbesserung die Fehler-EMK in Abhängigkeit von der Stromstärke schematisch dargestellt. Die Kennlinie a zeigt hierbei den Verlauf der Fehler-EMK bei der Anwendung einer magnetischen Brücke unter Verwendung der üblichen Reihenschaltung von Hauptpol- und Wendepolwicklung. Die Kennlinie b zeigt den Verlauf der Fehler-EMK bei der Vereinigung einer derartigen lamellierten Brücke mit der in der eingangs angegebenen Parallelschaltung von Hauptpol- und Erregerwicklung. Kennlinie c gibt den Verlauf der Fehler-EMK bei der Anwendung eines zusätzlichen Ohmschen Widerstandes parallel zu den beiden Wicklungen an. Hierbei ist bei einem bestimmten Versuchsmotor eine Welligkeit I bei Ioo Perioden zugrunde gelegt. Unter Welligkeit I ist hierbei angenommen, daß der Maximalwert des überlagerten Wechselstroms dem konstanten Gleichstrom gleich ist, d. h., wenn J der Gleichstrom und i ₧ sin wt der Wechselstrom ist, so ist die Welligkeit = I. Unter Fehler-EMK ist hierbei die vektorielle Größe der Abweichung der in den bei der Kommutierung kurzgeschlossenen Windungen tatsächlich induzierten EMK von dem Idealwert dieser EMK zu verstehen.
Wenn also - vgl. die Vektordiagramme der Fig. 3 und 4 - u die für ideale Kommutierung erforderliche EMK ist, so ist v die durch den Wendepol induzierte EMK und z die transformatorisch vom Erregerfeld induzierte EMK, so daß sich eine Fehler-EMK y ergibt. Die Diagramme 3 und 4 entsprechen den Stromwerten I und II der im Diagramm Fig. z gezeigten Kennlinie a für eine Reihenschlußmaschine mit magnetischer Brücke ohne Parallelschaltung der Hauptpol- und Wendepolwicklung. Hierbei ist durch die magnetische Brücke der der Dämpfung entsprechende Winkel zwischen .r und v verkleinert, wodurch sich für den hohen Stromwert II zwar eine Verbesserung, für den geringen Stromwert I aber eine Verschlechterung ergibt.
Durch die Kennlinie p in Diagramm Fig. 2 ist die bei dem erwähnten Motor zulässige Fehler-EMK bestimmt, die bei den üblichen Bahnmotoren etwa in der Größe von 2 bis 3 Volt liegt.
Aus dem Diagramm Fig. 2 ergibt sich also, daß durch die vorgeschlagene Kombination hinsichtlich der Betriebsverhältnisse des Motors sowohl für die Anlaufverhältnisse - das sind die rechts von der dem Stundenstrom entsprechenden Kennlinie d liegenden großen Stromwerte - wie auch für den Stundenstrom selbst und insbesondere auch für die unterhalb des Stundenstroms liegenden Werte eine ganz .erhebliche Verbesserung erreicht ist. Gerade die letztere Eigenschaft macht die Schaltung besonders für den Antrieb von elektrischen Fahrzeugen geeignet, die gerade bei großen Geschwindigkeiten regelmäßig mit derartig geringen Stromwerten arbeiten. Der Vergleich mit der Kennlinie p zeigt hierbei, daß bei dem untersuchten Beispiel die Fehler-EMK über den ganzen für einen Bahn- bzw. ähnlichartigen Antrieb erforderlichen Strombereich unterhalb der zulässigen Grenze liegt, so daß ein nach dem neuen Vorschlag ausgeführter Motor ohne jegliche Vorschaltdrossel unmittelbar von einem Gleichrichter gespeist werden kann. Hierbei ist noch zu berücksichtigen, daß gerade bei hohen Stromwerten bei gittergesteuerten Gleichrichtern die Welligkeit wesentlich geringer ist als bei verhältnismäßig niedrigen Strömen. Es paßt sich sonach die Neigung der Kennlinie c diesen Bedingungen sehr vorteilhaft .an.
Es wird also durch die gänzliche oder teilweise Ersparnis der Glättungsdrosseln sowie dadurch, daß der Motor für eine hohe Spannung, geringe Polzahl und volle Ausnutzung gebaut werden kann, eine ganz erhebliche Ersparnis erreicht.

Claims

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur Verbesserung der Stromwendung von Gleichstromreihenschlußmotoren, die mit wellenförmigem Gleichstrom, insbesondere aus einem Wechselstromnetz, über einen Einphasengleichrichter gespeist werden und bei denen die Wendepolwicklung und die auf den Hauptpolen ,angebrachte Reihenschlußwicklung zueinander parallel geschaltet sind, gekennzeichnet durch die Anwendung von lamellierten Brücken (q.) zwischen Haupt- und Wendepolen für den Wendepolfluß.