DE287119C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-M 287119" KLASSE 21 d. GRUPPE 44!

SIEMENS-SCHUCKERT WERKE G. m. b. H. in SIEMENSSTADT β. BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13, Mai 1910 ab.

Der gewöhnliche Dreiphasen-Serienmotor hat den Nachteil, daß er bei einer bestimmten Bürstenverschiebung und Tourenzahl plötzlich abfällt, so daß eine Regelung in diesem Tourenbereiche mit den bekannten Mitteln nicht möglich ist. Zur Erläuterung der Verhältnisse sei in Fig. ι ein gewöhnlicher Dreiphasen-Serienmotor dargestellt, dessen Stator die drei Phasenwicklungen W₁ W₂ W₃ trägt, die in Reihe

ίο mit den Bürsten 'b_ib_ib_% des Rotors α liegen. Der Motor möge genau kompensiert sein, so daß ein in ihm umlaufendes Drehfeld in Stator und Rotor gleich große Spannungen hervorbringt. Die Bürsten seien anfangs um einen gewissen Winkel aus der Kurzschlußstellung verschoben. Fig. 2 stellt dann das Arbeitsdiagramm eines solchen Motors vor, vorausgesetzt, daß dieser weder Streuung noch Verluste hat. Es bedeuten dabei i den Strom, s die Klemmenspannung (konstant), s,- die Rotorspannung, s_s die Statorspannung.

Der Motor braucht, um mit dem geforderten Moment und Strom i anzufahren, die Spannung s. Solange er noch stillsteht, ist dann s,- = S₅. Sobald er rotiert, nimmt s,- ab, weil die Relativgeschwindigkeit zwischen Rotor und Drehfeld abnimmt, während s_s bestehen bleibt. Dabei bleibt der Winkel zwischen s_s und s,-konstant, solange der Bürsten verschiebüngswinkel konstant ist. Fig. 2 zeigt, daß die zum Anfahren nötige Spannung s auch ausreicht für eine gewisse Tourenzahl des Motors, da die Strecke s,- den mit s geschlagenen Kreis zweimal schneidet. Regelt man den Motor, indem man α in a' vergrößert, -so gelangt man endlich zu einem Punkte q, in dem die Strecke s,· den s-Kreis berührt. Der Motor besitzt hier noch eine erhebliche Tourenzahl, weil s,· noch nicht gleich s_s ist. Vergrößert man α noch weiter, so schließt sich das Spannungsdreieck nicht mehr, d. h. der Betrieb ist unmöglich und der Motor fällt ab.

Der gewöhnliche, genau kompensierte Dreiphasen-Serienmotor fällt demnach in dem angenommenen Beispiele bei etwa 40 Prozent seiner synchronen Umlaufszahl plötzlich ab, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Dieser Abfall wird nun erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß man den Motor durch einen Doppelbürstensatz regelt, dessen eine Hälfte mit anderer Geschwindigkeit verschoben wird als die andere Hälfte. Diese Regelung mit Doppelbürstensätzen vermeidet die Nachteile der Regelung von Motoren mit einfachen Bürstensätzen, die darin bestehen, daß mit der Änderung der Tourenzahl durch Bürstenverschiebung das Feld des Motors ^stark beeinflußt wird. Die Verschiebung der Bürstensätze eines Doppelbürstensatzes gegeneinander entspricht der Veränderung der Windungszahl einer Wicklung, die in der Regel einer Veränderung ihrer Klemmenspannung gleichwertig ist. Diese Veränderung der Klemmenspannung gestattet an sich schon eine Erweiterung des Regelbereiches. Sie erschließt aber darüber hinaus gewisse Bereiche, die, wie oben aus-

geführt wurde, seither von der Regelung ausgeschlossen waren. Wird nämlich durch den doppelten Bürstensatz die wirksame Windungszahl des Rotors allmählich verringert, während die Tourenzahl abnimmt, so geht das Diagramm Fig. 2 in das Diagramm Fig. 4 über. Da der Rotor jetzt weniger Spannung entwickelt als der Stator, so rückt der Berührungspunkt q bzw. der diesem Punkt entsprechende Radius in die Stellung, die der Vektor s beim Anfahren hat. Der Motor erhält eine Tourenkurve nach Fig. 5 und fällt nicht mehr plötzlich ab. Es ist ohne weiteres möglich, den Motor bis auf die Tourenzahl Null zu regeln.

Den Rotor von vornherein mit weniger Windungen zu versehen als den Stator, d. h. die Maschine unkompensiert und dafür mit einfachem Bürstensatz auszuführen, ist unzweckmäßig, weil eine solche Maschine im Laufe nie einen guten Leistungsfaktor erreicht. Nur eine in der dargestellten Weise ausgeführte Maschine kann kontinuierlich ohne Abfall bis zur Tourenzahl Null geregelt werden und mit einem immerhin annehmbaren Leistungsfaktor auch bei kleinen Geschwindigkeiten betrieben werden. Fig. 6 zeigt die Schaltung eines solchen Motors, Fig. 7 als Beispiel eine Einrichtung zum Ausführen der verschieden schnellen Bürstenbewegung durch einen Handhebel h, der unter verschiedenen Hebelverhältnissen die Bürstenstellung bewirkt.

Man kann nun zwischen beide Bürstensätze

induktive oder induktionsfreie Winderstände einschalten, denen der Strom, in der Mitte zugeführt wird. Es kommen dabei Bürstenanordnungen ähnlich denen nach der Patentschrift 216771 in Anwendung, nur in der besonderen Weise, daß die beiden Bürstensätze in verschiedenem Maße verschoben werden.

Wenn man bei Drehstrom-Serienmotoren einen besonderen Transformator zwischen der Stator- und Rotorwicklung anwendet, dann kann man die Drosselspulen zwischen den gleichpoligen Bürsten entbehren. Es ist dann zweckmäßig, eine Schaltung wie in Fig. 8 auszuführen, in der je zwei zusammengehörige Bürsten, die einen Stromkreis bilden sollen, an nur eine einzige Sekundärspule des Zwischentransformators f angeschlossen sind. Die wirksame Rotorwindungszahl kann dann zwischen Null und der vollen Ankerwindungszahl verändert werden.

Claims (3)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zur Regelung der Drehzahl· und Kompensation der Phasenverschiebung von Drehstrom-Serienkollektormotoren mittels Doppelbürstensätze, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der gleichzeitigen Stabilisierung mit abnehmender Tourenzahl des Motors die effektive Amperewindungszahl des Rotors durch Verschieben der Doppelbürstensätze verringert wird.

2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Drosselspulen, die zwischen gleichartigen Bürsten der Doppelbürstensätze angeordnet und in bezug auf den von außen dem Rotor zugeführten Strom induktionsfrei angeschlossen sind.

3. Schaltung zum Regeln von Drehstrommotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei zusammengehörige Bürsten des Kollektors an getrennte Sekundärwicklungen eines festen Zwischentransformators zwischen Stator und Rotor gelegt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.