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Ein bekannter Nachteil des Einankerumformers besteht in der Unmöglichkeit der Gleichspannungsregelung ohne energieverzehrende und die Ausniitzung verschlechternde Zusatzeinrichtungen. Verwendet man eine Regeldrossel, so muss man sieh ausserdem mit einem geringen Regelbereich begnügen. Durch Verdrehen der Bürsten aus der neutralen Zone könnte man wohl die Spannung verkleinern, doch müsste
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wendung gesichert ist.
Erfindungsgemäss wird der Ständer so ausgeführt, wie dies Fig. 1 für eine vierpolige Maschine zeigt. Die Erregerfeldwicklung wird in dem als Hohltrommel ausgebildeten Ständer in Nuten vorteilhafterweise so angeordnet, dass eine sinusförmige Feldform erreicht wird und in dem vergrösserten Luftspalt zwischen Ständer S und Läufer L ein mit den Bürsten verdrehbarer eiserner Zwischenring Z angeordnet, der in den Bürstenzonen Stromwendelücken IV L in Form von Unterbrechungen des Eisenkörpers durch nichtpermeablen Werkstoff besitzt.
Stimmt die Bürstenachse mit der des Luftfeldes überein, so haben die Bürsten eine Spannungsdifferenz Null, ist sie um 90 el. gegen die Luftfeldachse verdreht, so herrscht die grösstmögliche Spannung zwischen ihnen. In den Zwisehenlagen ändert sich die Spannung nach dem Sinusgesetz. Als erwünschte Nebenerscheinung tritt hiebei eine Verbesserung der Phasenverschiebung auf, die mit fallender Spannung steigt. Dies erklärt sich daraus, dass die entmagneti-
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umgekehrt wird. Um einen unerwünschten Rückschluss der Feld-bzw.
Ankerkraftlinien durch den Zwischenring zu vermeiden wird dieser vorteilhaft aus abwechselnd aufeinanderfolgenden Stücken aus magnetischem (E) und unmagnetischem Werkstoff (U) aufgebaut, wobei erstere zwecks Verringerung der Verluste senkrecht zu ihrer Achse geblättert sind.
Wird hiebei die Feldwicklung in üblicher Weise über einen Vorschaltwiderstand an die Umformerspannung gelegt (Fig. 2), so bleibt diese bei Vernachlässigung des Spannungsabfalles im Anker von der Belastung unabhängig. Es ist natürlich auch möglich, das Feld mit unveränderlicher Spannung fremd zu erregen. In der Folge ist die auf eine dieser Arten erregte Wicklung als,. Nebenschlusserregerwicklung" bezeichnet.
Speist man die Feldwicklung hingegen im Nebenschluss zu einem Regelwiderstand-der auch null sein kann-mit dem Umformergleichstrom (Fig. 3), so ist die Spannung ausser von der Bürstenstellung auch von der Belastung abhängig. Auch hier kann unter Umständen eine fremde Erregung, jedoch mit veränderlichem Strom vorteilhaft erscheinen. Unter der Bezeichnung "Haupt schluss erreger-
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Gesetz dieser Abhängigkeit ist hiebei wieder durch die Stellung der Bürsten zum Feld bestimmt. Stehen sie in der neutralen Zone des Erregerfeldes, so ist die Kennlinie ansteigend, stehen sie unter der Polmitte, so ist sie abfallend. In Stellungen der Bürsten zwischen den betrachteten wird auch die Kennlinie je nach dem Verdrehungswinkel sich in ihrer Form mehr an die eine oder andere der genannten anlehnen.
Es ist also möglich, mittels Bürstenverschiebung die Steilheit der abfallenden Kennlinie einzustellen.
Die Maschine wird sich daher als Speisequelle für Lichtbogen (z. B. als Sehweissumformer) eignen.
Der hauptstromerregte Umformer vermag sich bei Leerlauf nicht in Tritt zu halten, da er mangels eines Erregerfeldes kein Drehmoment erzeugt. Durch entsprechend grosse Bemessung der Stromwendelücken kann der magnetische Widerstand des Ständers in den um 90 ei. auseinanderliegenden Richtungen so ungleich gross gemacht werden, dass die Maschine wie eine unerregte Synchronmaschine ein Leerlauf-
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drehmoment erzeugt. Zweckmässig kann dieses auch durch Anordnung einer Nebenschlusserregerwicklung im Ständer erzielt werden.
Ist deren Achse gegen die der Hauptschlusswicklung versetzt (Fig. 4), so ändert sich die Kennlinie je nach der Stellung der Bürsten zu der Hauptschlusswicklung. Decken sich Bürsten-und Hauptschlussfeldachse (Fig. 5), so ist sie fallend, sind sie um 90 el. verdreht (Fig. 6), so ist sie steigend. In Zwischenstellungen nimmt auch die Kennlinie wieder eine Mittelstellung ein. Da man in einer Maschine normalerweise nur die eine Form der Kennlinie benötigt, so braucht die Bürstenverstellung nur auf einem Bruchteil der Polteilung stattzufinden. Es ergeben sich daher zwei grundsätzliche Bauarten des Einankerumformers mit zwei Erregerwicklungen. Bei der Maschine mit ansteigender Kennlinie dient die Nebenschlusswicklung dazu, die Steilheit bzw. die Leerlaufspannung einzustellen.
Dieser Umstand eignet sich daher für Fälle, in denen mit zunehmender Belastung eine Konstanthaltung bzw. geringe Spannungserhöhung zur Kompensierung der Spannungsabfälle bis zum Verbraucher eintreten soll (z. B. Bahnbetrieb). Beim Einankerumformer mit fallender Kennlinie ermöglicht die Nebensehlusserregung einerseits den Leerlauf, anderseits beeinflusst sie die Form der Kennlinie derart, dass bei Grössen des Winkels zwischen Haupt- und Nebenschlussfeldachse von 900 ex¯. und geringen Abweichungen von diesem Wert, jene zuerst ansteigend und nach Überschreitung eines Höchstwertes abfallend verläuft.
Es ergibt sich also eine weitere Möglichkeit der Einstellung der Kennlinie dadurch, dass man die Hauptschlusserregerwicklung im Zwischenring anordnet und mit den Bürsten gegen die im Ständer angeordnete Nebenschlusserregerwicklung verdreht. Bei allen praktisch bedeutungsvollen Bauarten verläuft der Regelbereich zum Grossteil, in einzelnen Fällen gänzlich im Gebiet der kapazitiven Netzbelastung.
Mit Hilfe der Feldschwächung in der Wendezone durch die Luftspalterweiterungen (Stromwendelücken) ist es bei kleinen Leistungen möglich, die Stromwendung zu beherrschen. Bei grösseren Leistungen ist die Beunruhigung derselben durch die höheren Harmonischen des Luftfeldes zu berücksichtigen. Da das Gleichstromankerfeld Fg (Fig. 7) ein Dreieck-und das Wechselstromankerfeld Fw ein Sinusfeld ist, so ergibt sich aus ihrer Zusammensetzung das Feld F. Erfindungsgemäss wird es durch ein von einer im Zwischenring angeordneten, hauptstromdurchflossenen Kompensationswieldung W erzeugtes Feld Fk aufgehoben und gleichzeitig ein zusätzliches Wendefeld erzeugt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einankerumformer mit Regelung der Gleichspannung durch Bürstenverschiebung, gekennzeichnet durch einen zwischen Ständer (8) und Läufer (L) angeordneten Zwischenring (Z), der mit den Bürsten verdrehbar ist, innerhalb der Bürstenzonen (WL) aus nichtpermeablen Werkstoff besteht und im übrigen so gebaut ist, dass er in radialer Richtung einen kleinen, senkrecht dazu einen grossen magnetischen Widerstand besitzt.