DE943543C - Wechselstrom-Kollektormaschine - Google Patents

Wechselstrom-Kollektormaschine

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DE943543C
DE943543C DEP33406A DEP0033406A DE943543C DE 943543 C DE943543 C DE 943543C DE P33406 A DEP33406 A DE P33406A DE P0033406 A DEP0033406 A DE P0033406A DE 943543 C DE943543 C DE 943543C
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brushes
capacitor
collector
winding
brush
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DEP33406A
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English (en)
Inventor
Leon Heidmann
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Forges et Ateliers de Constructions Electriques de Jeumont SA
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Forges et Ateliers de Constructions Electriques de Jeumont SA
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/14Circuit arrangements for improvement of commutation, e.g. by use of unidirectionally conductive elements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)

Description

  • Wechselstrom-Kollektormaschine Bekanntlich findet bei Kollektormotoren oder -generatoren für Wechselstrom zur Kommutierung das übliche Wendepolverfahren Anwendung. Wenn dieses Verfahren auch bei einer Gleichstrommaschine theoretisch vollkommen ist, so stößt seine sinngemäße Übertragung auf Wechselstrommaschinen aus folgenden Gründen auf grundsätzliche Schwierigkeiten: Der Wendepol erzeugt im Kommutierungsabschnitt infolge der Relativbewegung eine der Geschwindigkeit und dem Strom proportionale elektromotorische Kraft, wobei bei Wechselstrom außerdem noch eine zusätzliche transformatorische Komponente auftritt, die dem Strom proportional, aber von der Geschwindigkeit unabhängig ist.
  • Daraus ergibt sich einerseits, daß der von der Bürste am Ende der Kommutierung unterbrochene Strom nur bei einer einzigen Geschwindigkeit Null sein kann, und andererseits, daß in dem Kommutierungsabschnitt und in der Bürste ein Ausgleichsstrom fließt, der bei geringen Geschwindigkeiten besonders stark .ist.
  • Diese Mängel treten bei höheren Stromfrequenzen um so stärker auf. Um diese grundsätzlichen Mängel wenigstens teilweise auszugleichen, ist man gezwungen, die Frequenz und die Spannung der Maschine zu vermindern, d. h. große Kollektoren und eine große Anzahl von Bürsten zu verwenden, und zwar um so mehr, je höher die Netzfrequenz liegt.
  • Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der nach dein Grundgeldenken von Marcel D e p r e z ausgebildeten Kollektormascihine, welche mit Doppelbürsten und mit einer dazwischengeschalteten transformatorischen Gegenspannung arbeitet.
  • Der Erfindungsgegenstand betrifft eine Wechselstrom-Kollektormaschine mit unterteilten Bürsten und mit Kollektorlamellen, deren Abstand größer ist als die Breite jeder Halbbürste, wobei die Bürsten .mit festen Wicklungen in Verbindung stehen, weiche mit zu den Hauptpolflüssen proportionalen Flüssen verkettet sind. Erfindungsgemäß ist in jeder dieser festen Wicklungen .ein Wendekondensator angeordnet, welcher so geschaltet ist, daß er durch die Unterbrechung der in dieser Wicklung fließenden Ströme aufgeladen wird, wobei mit diesem Kondensator wenigstens eine seinen Entlardungsstrom begrenzende Dämpfungsimpedanz verbunden und schließlich ein Wendewiderstand vorgesehen ist, welcher größer als die Impedanz dieser festen Wicklung, aber kleiner als die Impedanz des Wendekondensators ist.
  • Diese Kondensatoren und Wiederstände können, wie unten näher beschrieben, in verschiedener Weise geschaltet werden. Ferner sieht die Erfindung eine besondere Form der unterteilten Bürsten vor. Diese schleifen auf einem neuartig ausgebildeten Kollektor, dessen Lamellen Vorsprünge aufweisen, so daß sie nur mit bestimmten- zugehörigen Bürsten zusammenwirken.
  • Die gemäß der Erfindung ausgebildete Anordnung löst das Kommutierungsproblem in sehr befriedigender Weise und ist insbesondere mit folgenden Vorteilen verbunden Man erhält Kollektoren von geringen Abmessungen und infolgedessen Maschinen, deren Platzbedarf mit demjenigen von Gleichstrommaschinen vergleichbar ist.
  • Die zweckmäßig angeordneten Widerstände oder Reaktanzen erlauben es, den Einfluß der Wendepole zu verringern.
  • Die Widerstände, Reaktanzen und Kapazitäten, die gemäß der Erfindung Verwendung finden, und die ortsfesten, zur Erleichterung der Kommutierung bestimmten Spulen oder Windungen können außerhalb der Maschine untergebracht werden.
  • Man kann Spannungen der gleichen Größenordnung anwenden wie bei Gletichstrom.
  • Unter diesen Bedingungen kann man bei gleichem Platzbedarf Einheitsleistungen erzielen, die ebenso hoch sind wie bei Gleichstrom.
  • Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung, woraus die übrigen Merkmale und Vorteile dierselben ersichtlich sind. In der Zeichnung zeigt Abb. I ein grundsätzliches Schaltschema der erfindungsgemäßen Anordnung, Abb.2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung, Abb. 3 eine Ansicht einer Mehrfrachwicklung, Abb. 4. bis 6 Betispiele für die Ausbildung des Kollektors bei einer Ausführungsform der Erfindung, Abb. 7 eine Ansicht der möglichen Ausbildung einer Bürste und Abb.8 bis I3 Darstellungen von abgeänderten Ausführungsformen.
  • Abb. I zeigt schematisch die Anwendung der Erfindung bei einer fortlaufend verketteten Ankerwicklung, beispielsweise mit einer Windung je Abschnitt. Die mit der Teilspule G verbundenen Kollektorlamellen I und 2 sind durch eiinen Zwischenraum voneinander getrennt, der beispielsweise zwei dazwischenliegenden Lamellen entsprhcht. Jede Bürste besteht aus zwei Halbbürsten BA und BB, die gegeneinander isoliert und folgendermaßen angeordnet und bemessen sind: I. Die vollständige Bürste BA, BB kann gleichzeitig mit zwei Lamellen in Berührung treten, jedoch nicht mit. drei.
  • 2. Jede Halbbürste findet zwischen zwei benachbarten Lamellen I und 2 Platz, ohne sie zu berühren.
  • 3. Die beiden Halbbürsten BA, BB können durch eine Lamelle des Kollektors kurzgeschlossen werden.
  • Die beiden Halbbürsten BA und BB sind durch eine ortsfeste Wicklung S miteinander verbunden, die einen magnetischen Krens D' umschließt, in welchem ein Kraftlinienfluß herrscht; der dem Kraftlinienfluß des Motorpols D hinsichtlich Größe und Phase gleich oder proportional sein kann.
  • Die in der Teilspule G induzierte elektromotorische Kraft ist der durch den Kraftlinienfluß von D' in der Windung S erzeugten elektromotorischen Kraft gleich und entgegengesetzt.
  • Der magnetische Kreis D' kann von .dem Pol D der Maschine gebildet werden. Inder festen Wicklung S ist ein Wendewiderstand R enthalten, während zwischen dir Halbbürsten BA, BB eine Wendekapazität C geschaltet ist. Weiterhin kann innerhalb der Windung S außer dem Pol D' ein zweiter Pol M angeordnet sein, dessen Aufgabe weiter unten erläutert werden wird.
  • Der Selbstinduktionswiderstand der Windung S ist zweclanäßig klein gegenüber dem Widerstand R, und letzterer ist wiederum gegenüber I/wC sehr klein, wobei co die Kreisfrequenz :des Netzes darstellt. Bei einer relativen Bewegungsrichtung der Doppelbürste nach rechts entsprechend. dem Pfeil F' ist die Stromabnahme rechts bei A angeschlossen. Wenn die Maschine ihre Drehrichtung ändert; so liegt die Stromabnahme bei A', und es kann zu diesem Zweck ein geeigneter Stromwender vorgesehen sein.
  • Die Abb. 2 a bis 2 g entsprechen mehreren aufeinanderfolgenden Stellungen der Doppelbürste gegenüber den Kollektorlamellen r und 2, woraus die verschiedenen Etappen der Kommutierung der festen Windung S und der beweglichen Wicklung C hervorgehen.
  • In Abb. 2 a steht nur die Halbbürste BB mit dem Kollektor in Berührung. Der Ankerstrom I fließt hier vollständig durch den rechten Zweig der Windung S, ohne durch den Widerstand R hindurchzugehen. In der durch die Kapazität C geschlossenen Windung S wird eine elektromotorische Kraft E erzeugt. Die bewegliche Windung G befindet sich noch nicht in der Stromwendung.
  • In Abb. 2b sind die beiden Halbbürsten BA und BB durch die Lamelle I kurzgeschlossen, wodurch sich die Kapazität C entlädt. Die Entladungsenergie wird in diesen Halbbürsten vernichtet, und zwar verteilt sie sich im Verhältnis von deren in diesem Augenblick vorhandenen Widerstandswerten. Sie tritt also fast ausschließlich in BA auf. Ordnet man, wie dies die Zeichnung zeigt, Dämpfungswiderstände r1 und r2 an, so wird ein entsprechender Teil dieser Energie in diesen beiden Widerständen vernichtet. Man kann sich auch mit einem einzigen Widerstand r1 oder r2 begnügen. Statt diese Widerstände in der dargestellten Weise anzuordnen, kann man auch einen einzigen in Reihe mit der Kapazität C einschalten, wie dies gestrichelt dargestellt ist.
  • Die Windung S liefert den Strom J, der von der durch den Wechselfluß des magnetischen Kreises D' induzierten elektromotorischen Kraft E erzeugt wird. Dieser durch R begrenzte Kurzschlußstrom fließt durch die beiden Halbbürsten. Der Ankerstrom I fließt völlig durch den rechten Zweig der Windung S, ohne durch den Widerstand R hindurchzugehen, und zwar ist er gegenüber dem Strom J phasenverschoben.
  • In Abb. 2 c hat die Halbbürste BB die Lamelle I verlassen. Der der Vektorsumme von J und I entsprechende Strom wird zwischen I und BB unterbrochen, wobei sich die Kapazität C auflädt. Der Strom I verlagert sich von dem rechten Zweig in den linken Zweig der Windung S. Zwischen den Halbbürsten BA und BB tritt eine Spannung auf, die sich aus der durch den Fluß von D' induzierten transformatorischen elektromotorischen Kraft und dem Spannungsabfall I ₧ R ergibt. Diese beiden Spannungskomponenten sind gegeneinander phasenverschoben.
  • Wäre die Kapazität C nicht vorhanden, so würde bei dieser Unterbrechung der Ströme J und I infolge der obigen Spannung zwischen BA und BB eine Funkenbildung auftreten. Die Kapazität C ist genügend groß zu wählen, damit dieser Unterbrechungsfunke entweder überhaupt nicht auftritt oder nur klein ist. Andererseits muß die Kapazität C so bemessen sein, daß die Entladungsenergie nicht zu groß wird.
  • In den Abb. 2d, 2e und 2f verbindet die Doppelbürste die Lamellen I und 2, und in der beweglichen Windung G tritt die Stromwendung ein. Ihr Stromkreis wind durch die Windung S mit ihrem Widerstand R, ihrer Kapamtät C und ihrer transformatorischen EMK geschlossen, welch letztere annähernd gleich und entgegengesetzt der in G erzeugten EMK ist. Daraus ergibt sich, daß die bewegliche Windung durch die Bürsten nur einen Teil des unbedeutenden Entladestromes der Kapazität C schickt.
  • Der Ankerstrom I wird wegen des Spannungsabfalls am Wendewiderstand R von dem Zweig BAA auf den Zweig BBA der Windung S verlagert, und in der Windung G kehrt sich der Strom von HGF nach FGH um. Man kann auch sagen, daß sich dem Ausgangszustand in dem aus den beiden Windungen bestehenden Gebilde ein Strom I in der Richtung AFGHA überlagert. Darin besteht die Stromwendung.
  • Die Erzeugung dieses Stromes I kann wie in den gewöhnlichen Gleichstrommaschinen durch Wendepole erfolgen. Bei der dargestellten Anordnung hilft jedoch der Spannungsabfall am Widerstand R in dieser Hinsicht sehr wirksam mit, so daß die Wendepole in gewissen Fällen fortfallen können.
  • Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß mit Hilfe der Kapazität C die Kommutierung der festen Windung S beim Übergang von der Stellung 2a nach der Stellung 2c der Abb. 2 ohne schädliche Funkenbildung erfolgt, wobei der Widerstand R den Kurzschlußstrom in dieser Windung begrenzt. Die Kommutierung der beweglichen Windung G, die beim Übergang von der Stellung 2c in die Stellung 2g erfolgt, wird mittels Widerstandes R und gegebenenfalls des Wendepols unter den gleichen Bedingungen durchgeführt.
  • Man sieht also; daß durch die Anwendung der Mittel gemäß der Erfindung der Vorteil erzielt wird, daß der Kollektor wie bei einer Gleichstrommaschine funkenfrei arbeitet und daß die Maschine unter Umständen keiner Wendepole bedarf.
  • Der Kollektor wird bei der beschriebenen Anordnung auf seinem Umfang schlecht ausgenutzt, da er in dem betrachteten Beispiel umfangsmäßig zu zwei Dritteln aus Zwischenräumen besteht.
  • Dieser Mangel kann dadurch beseitigt werden, daß man die Maschine mit mehreren getrennten Wicklungen belegt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 besitzt die Maschine drei Wicklungen G1, G2 und G3, die gegeneinander um einen drittel Kollektorschritt versetzt sind. Die entsprechenden Lamellen sind fortlaufend verbunden, so wie dies Abb. 3 zeigt.
  • Die sich so ergebende Anordnung hat außerdem den Vorteil, daß an den Seiten der beweglichen Windung G1 am Ende des Kommutierungsvorganges (in der Stellung nach Abb. 2g) eine weitere Windung G2 liegt, die sich in der Stellung nach Abb. 2e befindet, d. h. also über ihre eigene Win-.dung S2 geschlossen ist. Die Unterbrechung des Stromes am Ende der Stromwendung wird idadurch erleichtert.
  • Diesle drei vollständig unabhängigen Wicklungen können aus drei verschiedenen Quellen gespeist werden, die beispielsweise aus drei Sekundärwicklungen eines Transformators bestehen. Auf diese Weise wird ihre Gleichbelastung ohne Äquipotenti.al-Veribindungen gesichert. Letztere können vorgesehen werden, um, wie üblich, die gleichmäßige Belastung paralleler Kreise in jeder Wicklung aufrechtzuerhalten. Um die relativen Spannungswerte aller Wicklungen festzulegen, kann man beispielsweise bestimmte Stellen des Transformators zusammenschalten, die so gewählt sind, daß die Potentiale der Lamellen eine regelmäßige Staffelung aufweisen.
  • Jede Ankerwicklung muß durch eine besondere Gruppe von Doppelbürsten kommutiert werden. Damit diese Bürstengruppen selektiv arbeiten, kann man den Kollektorlamellen die in den Abb. 4 Abis 6 schematisch dargestellten Formen geben.
  • Die Lamellen C1 nach Abb. 4 können so ausgeschnitten sein, daß sie nur mit den Bürsten B1 der Wicklung G1 zusammenarbeiten, während die Teile, die unter den zu den Wicklungen G2 und G3 gehörenden Bürsten B2 und B3 laufen, vertieft und gegebenenfalls mit Isolierstücken I1 belegt sind.
  • In gleicher Weise können die Lamellen C2 nach Abb. 5 derart ausgeschnitten sein, daß sie nur mit den zu der Wicklung G2 gehörenden Bürsten B2 zusammenarbeiten, während ihre übrigen Teile vertieft und gegebenenfalls durch Stücke I2 isoliert sind. Die Lamellen C3 nach Abb. 6, welche an die Wicklung G3 angeschlossen sind, arbeiten in gleicher Weise nur mit den Bürsten B3 zusammen.
  • Um ein gutes Gleiten der Bürsten auf dem Kollektor zu sichern, kann man sie beispielsweise gemäß Abb. 7 ausbilden. Hier besteht die vorgenannte Doppelbürste aus zwei Halbbürsten BA und BB, denen der Strom durch biegsame Leiter N1 und N2 zugeführt wird. Diese Halbbürsten sind mechanisch miteinander verbunden, aber gegeneinander elektrisch isoliert. An jeder Seite können ein oder mehrere Blindbürsten P vorgesehen sein, die gegeneinander isoliert sind. Jede derselben ist schmäler als der Zwischenraum zwischen zwei Kollektorlamellen I, 2, 3 usw.
  • Man erhält so einen Satz von beispielsweise sechs Bürsten, die gegeneinander isoliert sind und durch einen isolierten Bolzen M oder irgendein anderes Mittel zusammengehalten werden. Dieser Bürstensatz liegt in jedem Augenblick auf wenigstens vier Kollektorlamellen auf.
  • Wie bereits oben erwähnt, sind nur die Bürsten BA und BB aktiv. Die übrigen dienen lediglich zur mechanischen Führung und sind nicht stromdurchflossen. Der Bürstenträger kann die soggenannte Hammerform haben und in Anbetracht der isolierten Blindbürsten vollständig aus Metall bestehen. ' Die beschriebenen Anordnungen können in verschiedener Hinsicht Abänderungen erfahren. So kann man beispielsweise mehrere Ausführungsformen der in Abb. I dargestellten Zusatzwiderstände r1 und r2 vorsehen.
  • Wise oben erwähnt, wird der Wendekondensator C in der in Abb. 2b gezeigten Stellung durch diese Widerstände entladen und infolgedessen die in den Bürsten vernichtete Energie herabgesetzt. Diese Widerstände wirken sich aber auch bei der Ladung dies Kondensators aus, wodurch seine Wirkung beeinträchtigt wird. Der links befindliche Widerstand r1 ist darum zweckmäßig genügend klein zu wählen, damit der Strom I + J darin eine nur gerihge Spannung entwickelt, so daß die Unterbrechung dieses Stromeis bei BB nicht erschwert wird.
  • Statt r1 = r2 zu machen, was sich aus Gründen der Symmetrie empfehlen würde, kann man auch r1 = o machen, woraus sich der Vorteil einer Strombegrenzung ergibt, ohne daß die funkenünterdrückende Wirkung des Wendekondensators C bei der Unterbrechung zwischen den Bürsten und Lamellen beeinträchtigt wird. Da jedoch in diesem Falle eine unsymmetrische Anordnung vorliegt, so ist es erforderlich, diesen einen Widerstand je nach der Drehrichtung einmal rechts und einmal links anzuordnen.
  • Wenn dieser Widerstand zu groß ist, so wirkt er seich auf eine gute Stromwendung der Windung G schädlich aus. Man kann diesen Mangel jedoch beseitigen, indem in der Windung S mittels des zusätzlichen Kraftlinienflusses des in Abb. I dargestellten Magnetpols M eine zusätzliche elektromotorische Kraft induziert wird. Dieser zusätzliche Kraftlinienfluß kann z. B. durch den in geeigneter Weise phasenverschobenen Strom I erzeugt werden, während der Kraftlinienfluß in D' durch den Erregerstrom hervorgerufen wird. Im Falle von Reihenschlußmotoren können die Magnetpole D' und M zu einem einzigen vereinigt und durch einen in geeigneter Weise phasenverschobenen Maschinenstrom erregt werden.
  • Alle mit der Erfindung erzielten Vorteile können auch dann erreicht werden, wenn die Erregung der dargestellten Maschinenpole durch einen von I unabhängigen Strom erfolgt, d. h., die Erfindung kann sowohl bei Maschinen mit Fremderregung, wie Nebenschluß- oder Compoundmaschinen, als auch bei Maschinen mit Reihenschlußerregung argewendet werden. Insbesondere können die Reihensohlußmotoren mittels einer Fremderregung mit Nutzbremsung arbeiten.
  • Die Kapazität C kann aus mehreren Teilkondensatoren bestehen, von denen einige an die Klemmen des Widerstandes P nach Abb. I angeschlossen sein können.
  • Die schädliche Wirkung der Begrenzungswniderstände r kann durch eine Anordnung nach den Abb. 8 bis 12 beseitigt werden, wo die Ladung des Kondensators C ohne Widerstände erfolgt, während seine Entladung in Reihe mit einem geeigneten Widerstand vor sich geht, der den Kurzschlußstromdampft und den entsprechenden Funken in ausreichendem Maße verringert.
  • Zu diesem Zweck sind nach Abb. 8 bis I2 seitlich der Bürsten BA und BB Hilfsbürsten ba und bb angeordnet. Die Anschlußweise dieser Hilfsbürsten ergibt sich aus Abb. 8, während sich ihre Stellung auf :dem Kollektor aus Abb. 12 ergibt. Die Abib. 9 bis i i zeigen die aufelinanderfolgen@den Stellungen der Bürsten gegenüber den Lamellen i und 2.
  • Zwischen den Hilfsbürsten b, und bb sind ein Widerstand rund die festen Kontakte eines Stromwenders M' angeordnet, dessen beweglicher Kontakt zwei Stellungen einnehmen kann und mit der einen Klemme der Kapazität C verbunden ist. Die andere Klemme dieser Kapazität steht mit einem Stromwender N in Verbindung, so daß der Kondensator C je nach dem Drehsinn an den rechten oder linken aktiven Leiter der festen Windung S angeschaltet ist. Die in der Abb. 8 unten gezeigte Abzweigung, die ebenfalls je nach dem Drehsinn mit einem der Enden des Widerstandes R zu verbinden ist, führt über einen Stromwender O. Die dargestellten Stellungen der Schalter M', N und O entsprechen dem durch den Pfeil F' angedeuteten Drehsinn.
  • In der der Abb. 8 entsprechenden Stellung der Bürsten ist der Kondensator C kurzgeschlossen, also entladen, da die Bürsten ba und BB mit der Lamelle I in Berührung stehen.
  • Wenn die Bürsten in die Stellung nach Abb. 9 kommen, so wird der Strom zwischen der Lamelle I und der Bürste BB unterbrochen. Der entsprechende Unterbrechungsfunke ist durch den Kondensator C nebengeschlossen, der zwischen der Bürste ba (d. h. der Lamelle I) und der Bürste BB liegt, so daß die Unterbrechungsspannung eine Ladung dieses Kondensators bewirkt. Dabei ist der Widerstand r ausgeschaltet, so daß die schnelle und wirkungsvolle Aufladung den Unterbrechungsfunken zwischen I und BB unterdrückt.
  • Wenn die Stellung nach Abb. Io erreicht ist, steht die Lamelle 2 mit BB und bb in Kontakt. Der Entladungsstrom i des Kondensators C fließt dann in Richtung der Pfeile in dem Stromkreis M', r, bb, 2, BB, N, so daß der Schließungsfunke durch den Widerstand r gedämpft wird.
  • Abb. II zeigt eine der Abb. 8 entsprechende Stellung. Sobald die Bürste ba in dieser Stellung die Lamelle 2 erreicht, wird die Entladung des Kondensators C durch einen Kurzschluß beendigt.
  • Aus dem Gesagten ergibt sich, daß die Ladung des Kondensators in einer einzigen Stufe widerstandslos erfolgt, während seine Entladung in zwei Stufen vor sich geht, nämlich zunächst in Reihe mit r (Abt. Io) und alsdann durch Kurzschluß (Abb. II). Auf diese Weise werden die bei der Stromwendung sonst auftretenden Funken praktisch vermieden.
  • Wenn der Motor in umgekehrtem Sinne umlaufen soll, so werden die drei Schalter M', N und O alle in ihre gegenüberliegende Stellung gebracht, da das Ganze symmetrisch aufgebaut ist.
  • Abb. 13 zeigt schematisch ein anderes Mittel zur Unterdrückung des Entladungsfunkens des Kondensators C beim Kurzschließen der ortsfesten Windung S durch eine Kollektorlamelle.
  • Die Klemmen des Kondensators C sind mit einer Entladungsvorrichtung L verbunden, welche aus einer Zweielektrodenröhre mit kalten Elektroden oder aus gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsstrecken oder aus irgendwelchen anderen geeigneten Entladungsgeräten bestehen kann.
  • Die Vorrichtung L muß, gleichgültig welcher Art sie ist, die Eigenschaft haben, daß die größte an den , Klemmen des Kondensators C auftretende Spannung nicht ausreicht, um die Vorrichtung L zu zünden. Andererseits muß jedoch die Vorrichtung L im geeigneten Augenblick sehr schnell durch eine praktisch augenblicklich ansprechende Zündvorrichtung E in Tätigkeit gesetzt werden können. Nach der Zündung muß die Vorrichtung L kurzzeitige starke Ströme aushalten können. Schließlich muß die Vorrichtung L wieder erlöschen, wenn sie durch die Verbindung der Bürsten BA und BB kurzgeschlossen wird.
  • Wenn die Entladungsvorrichtung L eine Zweielektrodenröhre ist, so kann die Zündvorrichtung E aus einem Impuls mit steiler Front liefernden Impulserzeuger .bestehen. Diese Impulse werden durch die Leitungen k übertragen und müssen ausreichen, um die Entladung zwischen den Elektroden der Vorrichtung L zu veranlassen. Die Impulse können von einer kleinen Steuerbürste p in dem Augenblick hervorgerufen werden, wo diese mit einer Kollektorlamelle in Berührung tritt.
  • In diesem Falle sind zwischen der Röhre L und dem Kondensator C Reaktanzen L' und L" eingeschaltet, so daß den Wellen mit steiler Front der Durchgang nach dem Kondensator C versperrt ist. Diese Reaktanzen können einen sehr kleinen Wert haben.
  • Nimmt man an, daß die Lamellen 1, 2, 3 usw. des Kodlektors sich im Sinne des Pfeiles m bewegen und daß der Kondensator C in der gezeigten Stellung geladen ist, so sieht man, daß die Steuerbürste p so angeordnet ist, daß sie die Lamelle 2 vor der Halbbürste BA erreicht, bevor also der Kondensator C und die Windung S kurzgeschlossen werden. Sobald die Steuerbürste p mit 2 in Berührung tritt, schickt sie durch die Leitung n einen schwachen Steuerimpuls zu der Vorrichtung E. Diese erzeugt daraufhin augenblicklicheinen Steuerimpuls mit steiler Front, der über die Verbindungen k die Entladung in L auslöst.
  • Daraus ergibt sich, daß in dem folgenden Augenblick, in dem BA und BB durch die Lamelle 2 kurzgeschlossen werden, der Kondensator C genügend entladen ist, so daß an den Bürsten kein Funke auftritt.
  • Die Kurzschließung der Halbbürsten BA und BB hat außerdem zur Folge, daß die Entladung in L aufhört, wenn diese die Neigung haben sollte, unter einer gerungen Spannung anzuhalten.
  • Um die bei den Entladungen des Kondensators C frei werdende Wärme zu lokalisieren und licht abzuleiten, kann man gegebenenfalls mit der oder den Vorrichtungen L einen geeigneten Widerstand in Reihe schalten.
  • Wenn Trioden Verwendung finden, so kann die Vorrichtung L z. B. aus zwei gittergesteuerten Gas-oder Dampfentladungsstrecken bestehen, die parallel, jedoch gegengeschaltet sind, so da.ß der Strom in beiden Richtungen fließen kann.. Die Anordnung und Steuerung dieser Röhren kann sann genau in der gleichen Weise erfolgen, wie dies bei röhrengesteuerten Schweißanlagen der Fall ist. Bekanntlich arbeiten solche Anlagen mit sehr starken Strömen und großer Genauigkeit. Die Vorrichtung E kann in diesem Falbe aus einem einfachen. Gittertransformator mit geeigneten Kennlinien bestehen.
  • Die festen Windungen oder Wicklungen S können ganz: oder teilweise auf dem Stator der Maschine oder außerhalb untergebracht werden.. Die Kapazitäten, Widerstände oder Reaktanzen können ebenfalls ganz oder teilweise außerhalb der Maschine angeordnet werden. Die Magnetpole D' und M können allen Windungen oder Wicklungen S der Maschine gemeinsam sein.
  • Eine Prüfung der Stromwendungsvorgänge zeigt, daß es durch die Einführung des Kraftlinienflusses M und des Wendewiderstandes R möglich ist, eine ebenso gute Kommutierung zu erzielen wie bei Gleichstrom, ohne dabei den Eigenwiderstand der Bürsten zu Hilfe nehmen zu müssen. Diese können daher einen geringen Widerstand halben, wodurch ihre Belastung gesteigert werden kann. Die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsformen eignen :sich nicht nur für einphasige, sondern auch für mehrphasige Kollektormaschinen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Wechselstrom-Kokektormaschine mit unterteilten Bürsten und mit Kollektorlamellen, deren Abstand größer ist als. die Breite jeder Halbbürste, wobei die Bürsten mit festen Wicklungen in Verbindung stehen, welche mit zu den Haupt-Polflüssen proportionalen Flüssen verkettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede feste Wicklung einen Wendekondensator (C) aufweist, der so geschaltet ist, daß er durch die Unterbrechung der in dieser Wicklung fließenden Ströme aufgeladen wird, wobei mit diesem Kondensator wenigstens eine seinen Entladungsstrom begrenzende Dämpfungsimpedanz verbunden und schließlich ein Wendewiderstand (R) vorgesehen ist, welcher größer als, die Impedanz dieser festen Wicklung, aber kleiner als die Impedanz des Wendekondensators ist.
  2. 2. Kollektormaschine nach Anspruch I, da-.durch gekennzeichnet, daß der äußere Anschluß jedes Bürstenpaares je nach .der Drehrichtung der Maschine mit dem einen oder anderen Ende des Wendewiderstandes (R) verbunden ist.
  3. 3. Kollektormaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere unabhängige Ankerwicklungen (G1, G2, G3) mit je einem Satz von Kollektorlamellen verbunden sind, welche in der Weise vorspringen, daß die Vortsprünge (I', 2') ausschließlich mit den entsprechenden Bürsten (B1) zusammenarbeiten, welche schmäler sind als der Abstand zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen, während die dazwischenliegenden Lamellen mit anderen Ankerwicklungen (G2) verbunden sind und an anderen Stellen Vorsprünge (1'',2'') bilden, um mit anderen Bürsten B2 zusammenzuarbeiten (Abb.3 bis 6).
  4. 4. Kollektormaschine nach Anspruch, I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Doppelbürste durch mehrere isolierte Zusatzbürsten (P) ergänzt ist, welche bewirken, daß die Doppelbürsten auf den in Abständen vorspringenden Lamellen (I, 2, 3) geführt werden (Abb. 7).
  5. 5. Kollektormaschine nach Anspruch r bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Hilfsbürsten (Ba, Bb) mit der Dämpfungsimpedanz (r) des Kondensators verbunden sind und dieser an zwei Umschalter (M, N) angeschlossen ist, welche je nach der Drehrichtung der Maschine so betätigt werden, daß die Dämpfungsimpedanz mit dem Kondensator (C) nur während seiner Entladung in Reine liegt (Abb. 8 bis I2).
  6. 6. Kollektormaschine nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C) mit Entladungseinrichtungen (L) verbunden ist, welche den Kondensator kurzschließen, wenn. sie durch einte Hilfsbürste (p) gezündet werden, wobei diese Zündung vor der Entladung des Kondensators durch die Hauptbürsten. stattfindet (A.bb. i3). Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 157 883, 568 i5o; 677 913; schweizerische Patentschriften Nr. 154 309, i58 143, i58 144, 162 04.2; USA.-Patentschrift Nr. 1 622 596.
DEP33406A 1948-02-05 1949-02-06 Wechselstrom-Kollektormaschine Expired DE943543C (de)

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