DES0002615MA - Zwei-oder mehrstufige Gleichstrommaschine, insbesondere Verstärkermaschine. - Google Patents

Description

Zwei- oder mehrstufige Gleichstrommaschine, insbesondere Verstärkermaschine.

Die Erfindung bezieht sich auf eine zwei- oder mehrstufige Gleichstrommaschine, insbesondere Verstärkermaschine, bei der im Generatorfall von einem ersten Feld im Anker induzierte Ströme erster Gattung ein zweites Feld erzeugen, das seinerseits wieder Ströme zweiter Gattung im Anker induziert usf. Zu dieser Maschinenart gehören z.B. bekannte Gleichstromverstärkermaschinen mit Haupt- und Querfeld und zwei Bürstensätzen. Wird hier im Generatorfall der eine Bürstensatz kurzgeschlossen, dann entsteht in der Maschine ein Querfluss, der durch den über diese Bürsten fliessenden Strom 1 erregt wird und zwischen den anderen, um 90° dagegen versetzten Bürsten eine verstärkte Spannung bezw. Leistung erzeugt. Die Anker solcher Maschinen haben zwei Stromkreise, der erste schliesst sich über die kurzgeschlossenen Bürsten und werde im folgenden

Querstromkreis genannt, dem anderen Stromkreis wird die Ausgangsleistung der Maschine entnommen, er werde kurz Ausgangsstromkreis genannt.

In Fig. 1 ist schematisch eine solche Maschine in zweipoliger Ausführung dargestellt. 1 sind die kurzgeschlossenen

GtAaf.

Bürsten des Querstromkreises, 2 die Bürsten des Ausgangsstromkreises, 3 ist die ISrregerwicklung der Maschine. In der Regel haben solche Maschinen eine grosse Anzahl von Feldwicklungen, oft bis zu 20 und mehr, die teils zu Überlagerungszwecken, zur Kompensation, zur Rückkopplung oder zur Verbesserung der Kommutierung dienen.

Im Beispiel der Fig. 1 ist die Leistung im QuerStromkreis, Bürsten 1, gegenüber der Erregerleistung in der 7/icklung 3 ein erstes mal verstärkt, die leistung im Ausgangskreis, Bürsten 2, ein zweites mal. Diese zweite Verstärkung geschieht in der selben Wicklung, ι nämlich in der Ankerwicklung, und ist dadurch bedingt, dass der Querfluss, der den Ausgangsstromkreis induziert,, gegenüber dem durch die Erregerwicklung 3 hervorgerufenen Primärfluss, der den Querstromkreis induziert, erheblich grösser ist. In dem selben Masse ist die an den Ausgangsbürsten 2 auftretende Spannung grösser als die Spannung an den Bürsten des QuerStromkreises. Zwischen diesen beiden Spannungen besteht ein festes Verhältnis, das gleich ist dem Verhältnis von Querfluss zu primärem Erregerfluss. Diese Beziehung bringt es mit sich, dass bei grösseren Verstärkungen und festgegebener Ausgangsspannung die Spannung im QuerStromkreis sehr klein wird. Der an den Bürsten 1 auftretende Spannungsabfall ist aber nicht dem Strom proportional, sondern ziemlich unabhängig davon. Er beträgt für beide Bürsten zusammen etwa,2 Volt. Oft, namentlich bei kleineren Maschinen, wird deshalb die im Querstromkreis induzierte Spannung in der selben Grössenordnung liegen wie der genannte Bürstenspannungsabfall, also beispielsweise nur 5 his 10 Volt betragen. DadurGh ergibt sich eine in der Regel sehr unerwünschte Beeinflussung des Stroms im Querstromkreis durch den Bürstenübergangswiderstand. Damit wird aber auch die Ausgangsleistung an den Bürsten 2 unerwünscht stark vom Bürstenübergangswiderstand abhängig, ist also beispielsweise nicht mehr im ganzen Arbeitsbereich der Erregerleistung proportional.

Die Erfindung beseitigt diesen Mangel. Erfindungsgemass hat bei einer zwei- oder mehrstufigen Gleichstrommaschine,

insbesondere Verstärkermaschine, bei der im Generatorfall von einem ersten Feld im Anker induzierte Ströme erster Gattung ein zweites Feld erzeugen, das seinerseits wieder Ströme zweiter Gattung im Anker induziert, usf. der Anker für die einzelnen Stromgattungen elektrisch getrennte und an getrennten Kommutatoren angeschlossene Wicklungen. Man erhält dadurch grössere Freizügigkeit für die Spannungen der einzelnen Stromkreise, kann also im Beispiel der Fig. 1 der Wicklung des QuerStromkreises durch entsprechende Erhöhung der Windungszahl eine solche Spannung geben, dass der Einfluss des Bürstenübergangswiderstandes im QuerStromkreis verschwindet oder doch praktisch vernachlässigt werden kann, so dass also beispielsw. die Ausgangsleistung im ganzen Arbeitsbereich proportional der Erregerleistung in der Wicklung 3 ist.

Fig. 2 zeigt schematisch eine solche Maschine. Für entsprechende Teile sind die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1. Für die Bürsten 1 des Querstromkreises ist eine besondere Wicklung und ein besonderer Kommutator 10 verwendet, ebenso für die Bürsten 2 des Ausgangskreises eine besondere Wicklung und ein besonderer Kommutator 20. Die Wicklung 10 hat eine grössere Windungszahl als die Wicklung 20, so dass gegenüber der in ihr induzierten Spannung der Spannungsabfall an den Bürsten 1 vernachlässigt werden kann. Die Spannung in der Wicklung 10 beträgt beispielsweise 50 bis 100 Volt. Die andere Wicklung 20 erhält eine kleinere Windungszahl, wie es äer geforderten Ausgangsspannung der Maschine entspricht. In üblicher Weise sind die Bürsten 1 des Querstromkreises in der neutralen Zone des primären Erregerfeldes (Wicklung 3), die Bürsten 2 des Ausgangskreises um 90 elektrische Grade gegen die Bürsten 1 versetzt, in der neutralen Zone des Querfeldes angeordnet. Fig. 2 zeigt die Verhältnisse für eine zweipolige Ausführung, entsprechendes gilt für mehrpolige Ausführungen, bei denen die Zahl der Bürsten und der Erregerwicklungen entsprechend erhöht ist. Die beiden Kommutatoren 11,12, Fig. 3» für die Stromkreise werden am besten zu beiden Seiten des Ankerblechpaketes 4 angeordnet, damit die beiden Wicklungen bequem

in die Iiuten eingebracht und an die Komiautatoren angeaohlossen werden können.

Durch entsprechende fahl der Leiterquerschnitte der beiden Ankerwicklungen kann erreicht werden, dass die gesamten; im Anker auftretenden StromwärmeVerluste nicht grösser werden als bei der Ausführung mit einer einzigen Wicklung. Dies erfordert aber einen erheblich grosseren Wickelraum im Anker und bedingt einen Kupferaufwand_t der etwa doppelt so gross ist wie bei Verwendung einer gemeinsamen Wicklung, Man kann diesen Nachteil dadurch beseitigen, dass erfindungs&eniäss die "Wicklung des Querstromkreises mit erheblich kleinerem Kupferaufwand ausgeführt wird, insbessndere so, dass die Stromdichte in beiden Ankerwicklungen etwa gleich gross ist. Die gesamten Ankerverluste werden dann zwar etwas grösser, aber diese Vergrösserung ist nicht nennenswert. _eine höhere Spannung

Uurch die Ausführung der Wicklung des Querstromlireises / würde sich zwangläufig eine hohe, meist unerwünschte Reaktanzspannung für diesen Stromkreis ergeben. Diesen Mangel kann man erfindungsgemäss dadurch beseitigen, dass die Wicklung des QuerStromkreises, die eine grössere Windungszahl je Kommutatorsegment besitzt, in der Nut oben, also näher dem Luftspalt zu liegen kommt, während die iicklußg des Ausgangsstromkreises, in der Nut unten, also näher dem Nutengrund zu angeordnet wird. Sine solche Wicklungsanordnung zeigt beispielsweise Fig. 4. Hier ist mit 2td> eine oben in der Nut 5 liegende Spulenseite des Querstromkreises, mit 20 eine in der Nut unten liegende Spulenseite des Ausgangsstisomkreises bezeichnet.

Selbstverständlich können nicht nur für den AusgangsStromkreis, sondern auch für den Querstromkreis besondere Wendepole vorgesehen werden, um für beide Kreise eine gute Kommutierung zu sichern und eine Rückwirkung auf die verschiedenen Felder zu verhüten.

Zur weiteren Verbesserung der Verstärkung einer solchen Maschine können auch bekannte Kompoundwicklungen und die anderen für solche Maschinenarten bekannten Wicklungen verwendet werden. So kann z.3. sowohl im Qusrstromkreis als auch im

AusgangSBtroinkreie sine Hi 1 f sr si benssoW.usswioklung eingeschaltet werden, die das primäre Erregerfeld bezw. das Querfeld weiter verstärkt. Da solche vicklungsarten im Ständer derartiger Verstärkermaschinen an sich bekannt sind, erübrigt sich eine nähere Erläuterung anhand von Ausführungsbeispielen.

Claims (7)

7 Patentansprüche 4 Figuren. Patentansprüche;

1. Zwei- oder mehrstufige Gleichstrommaschine, insbesondere Verstärkermaschine, bei der im Generatorfall von einem, ersten Feld im Anker induzierte Strome erster Gattung ein zweites Feld erzeugen, das seinerseits wieder Ströme zweiter Gattung im Anker induziert usf., dadurch gekennzeichnet, dass der Anker für die einzelnen Stromgattungen elektrisch getrennte und an getrennten Kommutatoren angeschlossene Wicklungen hat.

2. Zweistufige Gleichstromverstärkermaschine mit Querstrom- und Auegangsstromkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Querstromkreis und dem Ausgangsstromkreis je eine besondere Ankerwicklung mit Kommutator zugeteilt ist und die Wicklung für den Querstromkreis eine höhere Windungszahl hat als die Wicklung für den Ausgangsstromkreis, insbesondere derart, dass die im Querstronkreis induzierte Spannung erheblich grösser ist als der Bürstenspannungsabfall dieses Kreises.

3. Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommutatoren (11,12, Fig.3) der beiden Wicklungen (10,20,Fig.2) auf verschiedenen Seiten des Ankerblechpaketes (4) angeordnet sind.

4» Maschine nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,

dass die Wicklung (10,Pig.2) des Querstromlcreises mit entsprechend kleinerem Kupferaufwand ausgeführt ist als die Wicklung (20) des Ausgangsstromkreises, insbesondere derart, dass die Stromdichte in beiden wicklungen (10,20) etwa gleich gross ist.

5. Maschine nach Anspruch 1 bis 3_? dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (20, Fig. 2 und 4) des Ausgangsstromkreises in der Ankernut (5) unten, d.h. näher dem Nutengrund zu Hegt und die Wicklung (10) des QuerStromkreises oben, d.h. näher dem Luftspalt zu angeordnet ist.

6. Maschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für beide Ankerwicklungen Wendepole vorgesehen sind, die vtn den Strömen der zugehörigen Wicklungen erregt werden,

7* Maschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in ϊόϋ-β Wicklung des Querstromkreises und/ader in d4-& <W Wicklung des Ausgangsstromkreises noch zusätzliche Erregerwicklungen eingeschaltet sind, die auf den Polen des Ständers sitzen und das primäre Erregerfeld bezw. das Querfeld zusätzlich verstärken.

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