DE270050C

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Publication number: DE270050C
Application number: DENDAT270050D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 270050 KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. September 1912 ab.

Wird ein Dreiphasen-Reihenschluß-Kommutatormotor nach Schaltung Fig. ι bei direkter Reihenschaltung von Stator und Rotor und sechsphasiger Rotorspeisung an die Sekundärwicklung eines Leistungstransformators angeschlossen, so kann mitunter beim Betrieb als Motor sich ein selbsterregter Gleichstrom über den Wechselstrom lagern. Dieser Gleichstrom hat den in Fig. ι durch Pfeile angegebenen

ίο Verlauf, er fließt also in allen drei Phasen des Stators in der gleichen Richtung. In dieser Figur bedeutet P die Primärwicklung, S die Sekundärwicklung des Leistungstransformators, St den Ständer, L den Läufer, B₁, B₂... B₆ die Kollektorbürsten des Reihenschlußkollektormotors, I_a I₁₁, II_ΛII_e, III _a III_c die Anfänge und Enden der drei Phasenwicklungen des Ständers. Wird der Stator in normaler Spulenwicklung ohne Überlappung ausgeführt, so daß eine Spulenseite ¹Z₃ der Polteilung bedeckt, so fließen in benachbarten Spulenseiten stets Ströme entgegengesetzter Richtung, die ein konstantes magnetisches Feld von der dreifachen Polzahl des Drehfeldes

erzeugen.

In Fig. 2 ist die Stromverteilung für eine solche Wicklung durch Punkte und Kreuze markiert. Die Buchstaben NNN bezeichnen die drei durch den Gleichstrom erzeugten Nordpole, die Buchstaben SSS die entsprechenden Südpole. Das gleiche Feld wird nun auch von dem Gleichstrom in der Rotorwicklung erzeugt, wobei eine Trommelwicklung mit Durchmesserschritt angenommen ist. Eine Verschiebung der Bürsten um einen bestimmten Winkel bedeutet für das Gleichstromfeld von der dreifachen Polzahl des Drehfeldes eine Verschiebung um den dreifachen Winkel, d. h. im Verschiebungsbereich der Bürsten für motorischen Betrieb kann die Maschine hin-. sichtlich des Gleichstromes bei gewissen Bürstenstellungen generatorisch arbeiten, sie kann sich also diesen Gleichstrom selbst erzeugen und zeigt Selbsterregung im motorischen Gebiet. Dies rührt daher, daß alle drei Phasen T5 des Stators von Gleichstrom in der gleichen Richtung durchflossen werden, eine Stromverteilung, die für den Dreiphasenstrom unmöglich ist.

Um diesen Ubelstand zu vermeiden, werden gemäß vorliegender Erfindung die Phasen des Stators und Rotors in einer solchen Weise geschaltet, daß für einen Gleichstrom, der die drei Phasen des Stators und des Rotors der Reihe nach durchfließt, nur eine Stromverteilung möglich ist, die irgendeinem Momentanwert des Dreiphasenstromes entspricht, wobei jede Statorphase die Rückleitung für die beiden anderen Phasen ist. Denn da die vom Momentanwert des Dreiphasenstromes erzeugten Felder im ganzen in Frage kommenden Verschiebungsbereich der Bürsten motorisch wirken, muß auch das Feld des Gleichstromes motorisch wirken, eine Selbsterregung ist also ausgeschlossen.

Ein Ausführungsbeispiel für den Fall, daß

der Rotor nur mit beweglichen Bürsten ausgestattet ist, zeigt Fig. 3. Die drei Phasen der Sekundärwicklung des Leistungstransformators sind je in zwei voneinander getrennte, aber auf demselben Kern liegende Hälften S₁ und S₂ unterteilt, die untereinander in Stern oder in Dreieck geschaltet sind. Ebenso bestehen die drei Phasen der Statorwicklung aus je zwei parallelen Hälften Si₁ und Si₂.

Jedes der beiden dreiphasigen Sekundärsysteme des Transformators speist in Reihenschaltung die eine Hälfte der Statorspulen und drei Bürsten, die im zweipoligen Schema gegeneinander um 120 °, gegen die Bürsten des zweiten Systems um 6o° verschoben sind. Die Schaltung hat derart zu geschehen, daß die magnetomotorischen Kräfte der Ströme, die in den beiden sekundären Spulen eines Kernes des Transformators erzeugt werden, im Stator und Rotor je in der gleichen Richtung wirken.

Bei Verwendung von festen und beweglichen Bürsten ist eine Schaltung nach Fig. 3 unmöglich; denn da die Spannungen an den beiden Bürstensätzen gegeneinander phasenverschoben sind, müßten auch phasenverschobene Spannungen angelegt werden, während in den beiden Sekundärsystemen des Transformators lediglich phasengleiche Spannungen erzeugt werden.

Dagegen kann in diesem Fall die Schaltung nach Fig. 4 oder 5 erfolgen, wobei nicht nur die Sekundärwicklungen, sondern auch die Primärwicklungen des Leistungstransformators in je zwei Teile unterteilt sind, die auf getrennten Eisenkernen liegen. An Stelle eines Leistungstransformators für die volle Leistung treten nunmehr zwei primär in Reihe geschaltete Leistungstransformatoren T₁ und T₂ für etwa die halbe Leistung. Gleiche Phasen der beiden Primärwicklungen sind hintereinander geschaltet. Das eine Sekundärsystem speist in Stern oder Dreieckschaltung die mit einer festen Bürstenbrücke verbundenen Bürsten B₁, .B₃, £>_s, das andere die mit einer beweglichen Brücke verbundenen Bürsten B₂, B₄, B₆. Die Schaltung des Stators kann dabei entweder nach Fig. 4 derart geschehen, daß sämtliche Statorspulen in Serie zu den entsprecheaden festen (oder zu den entsprechenden beweglichen) Bürsten liegen, oder es können nach Fig. 5 die Phasen der Statorwicklung je in zwei Teile St₁, St₂ unterteilt sein, von denen der eine Si₂ in Serie zu den Bürsten der festen, der andere St₁ in Serie zu den Bürsten der beweglichen Brücke geschaltet ist.

Die Schaltung hat so zu geschehen, daß beide Stromsysteme in den einzelnen Statorphasen gleichgerichtete M. M. Ke. erzeugen, und ebenso in den Rotorphasen, wenn die feste Bürstenbrücke gegen die bewegliche um 180° verschoben ist.

Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, kann die Achse der festen Bürsten mit der Achse der Ständerwicklung zusammenfallen, sie können jedoch auch beliebige Winkel miteinander bilden.

Ein besonderer Vorteil der in Fig. 5 dargestellten Anordnung ergibt sich beim Anlauf des Motors. Da nämlich beim Anlauf die festen Bürsten unveränderlich in der sogenannten Kurzschlußstellung stehenbleiben, so ist beim Stillstand die Summe der Spannungen

„ . „

ß₂ H- &Bf — O

(bei Uberkompensierung nur annähernd = 0), wobei Eßf die Spannung zwischen zwei festen Bürsten, E₂ die Spannung an den mit den festen Bürsten in Reihe geschalteten Ständerwicklungen St₂ bedeuten.

Demnach ist beim Anlauf des Motors auch die Spannung an dem Transformator T₂ = 0 und die ganze Netzspannung liegt am Transformator T₁, welcher die andere Ständerwicklungshälfte Si₁ und die aus der Kurzschlußstellung herausgeschobenen beweglichen Bürsten speist. Dieser Transformator T₁ ist aber normalerweise nur für die halbe Netzspannung dimensioniert. Er wird daher beim Anlauf hoch gesättigt sein, und seine Primärwicklung wird einen großen Magnetisierungsstrom führen. Dieser Magnetisierungsstrom durchfließt aber auch die Primärwicklung des Transformators T₂. Da nun dieser Transformator nicht gesättigt ist, herrscht nahezu Amperewindungsgleichheit zwischen seinen beiden Wicklungen ft₂ und s₂ und die Vergrößerung seines Primärstfomes durch den Magnetisierungstrom des Transformators T₁ hat auch eine entsprechende Vergrößerung des Sekundärstromes im Transformator T₂ zur Folge. Dieser Sekundärstrom stellt aber einen Teil des Arbeitsstromes des Motors dar, der also beim Anlauf infolge der Sättigung des Transformators T₁ wächst, während das im Motor durch die Sekundärspannung des Transformators T₁ erzeugte Feld infolge der Sättigung von T₁ kleiner ausfällt. Die gleichzeitige Unterteilung des Leistungstransformators und der Ständerwicklung hat also den äußerst wichtigen Vorteil im Gefolge, daß der Motor mit relativ kleinem Feld und relativ großem Strom anläuft. Beim Lauf des Motors ändert sich infolge der Rotations-E.M. Ke. die Spannungsverteilung auf die beiden Transformatoren derart, daß beide mit nahezu gleicher und normaler Sättigung arbeiten. Die günstigen Anlaufsverhältnisse gestatten eine Erhöhung der Feldstärke bei normalem Lauf unter Ver-

meidung von starkem Feuern beim Anlauf, und dies bedeutet eine Steigerung der Lei- j stungsfähigkeit der Maschinen.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Dreiphasen-Reihenschluß-Kommutatormotor mit direkter Reihenschaltung von Stator und Rotor und sechsphasiger Rotorspeisung, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen des Stators und des Rotors derart hintereinander geschaltet sind, daß ein die drei Phasen beider Wicklungen durchfließender Gleichstrom die Statorwicklungen nur derart durchfließen kann, daß der Richtungssinn des Gleichstromfeldes in einer Phase der umgekehrte ist als der in mindestens einer der beiden anderen Phasen, zum Zweck, die Entstehung eines Gleichstromfeldes der dreifachen Polzahl und damit die Selbsterregung mit Gleichstrom beim Betrieb als Motor zu verhindern.

2. Motor nach Anspruch 1 mit nur beweglichen Bürstensätzen und Speisung durch Leistungstransformator, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Statorwicklung und der Sekundärwicklung des Leistungstransformators gebildete dreiphasige Sekundärsystem in zwei parallele Hälften unterteilt ist, die mit je einem beweglichen Bürstensatz des Rotors, bestehend aus drei um 120° (im zweipoligen Schema) gegeneinander verschobenen Bürsten, hintereinander geschaltet sind.

3. Motor nach Anspruch 1 mit festen und beweglichen Bürstensätzen und Speisung durch Leistungstransformator, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungstransformator in zwei Transformatoren unterteilt ist, deren entsprechende Primärwicklungen hintereinander geschaltet sind, während das Sekundärsystem des einen Transformators die festen Bürsten, das Sekundärsystem des anderen Transformators die beweglichen Bürsten speist, wobei entweder die ganze Statorwicklung in einem der beiden Sekundärsysteme liegen oder zu gleichen oder beliebigen Teilen auf beide Systeme verteilt sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.