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Einrichtung zur transformatorischen Erzeugung der Gitterspannung für
über gittergesteuerte Dampf- oder Gasentladungsstrecken gespeiste Motoren ohne mechanischen
Kollektor Es sind Schaltungsanordnungen für elektrische Motoren bekanntgeworden,
bei welchen die Anordnung der Arbeitswicklungen auf dem Motor im wesentlichen dieselbe
ist, wie bei Gleichstromkollektormotor en und bei welchen die Kommutierung des Stromes
in den einzelnen Wicklungen mit Hilfe von gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsstrecken
bewirkt wird. Zur Herstellung der Steuerspannungen für die gittergesteuerten Entladungsstrecken
hat man Schaltwalzen benutzt, welche auf der Welle des Motors befe@tigt sind und
auf welchen eine Anzahl von Bürsten schleifen. Derartige Schaltwalzen haben aber
den Nachteil, daß, wenn die Bürsten oder die Walzensegmente sich abnützen, die Genauigkeit
der Kontaktgabe und damit die Genauigkeit der Einleitung des Kommutierungsvorganges
im Motor leidet.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile wurden daher bereits Anordnungen entwickelt,
bei denen die Gitterspannungen für die Entladungsstrecken transformatörisch erzeugt
werden, besondere mechanische Kontakte für die Steuereinrichtung also vollkommen
entbehrt werden können. Bei diesen bekannten Anordnungen sind die Steuerelektroden
der Entladungsstrecken an eine Reihe feststehender Wicklungen angeschlossen, die
ihrerseits mit einer mit der Motordrehzahl umlaufenden weiteren Wicklung magnetisch
verkettet sind. Die mit Gleichstrom gespeiste umlaufende Wicklung erzeugt somit
in den festen Wicklungen eine Hilfswechselspannung, die zur Steuerung verwendet
werden kann. Diese Art der Steuerspannungserzeugung hat jedoch den großen Nachteil,
daß die Steuerspannungen in einer für den Betrieb unangenehmen Weise von der Motordrehzahl
nicht bloß in ihrer Frequenz, sondern auch vor allem in ihrer Größe abhängig sind.
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Dieser wesentliche Nachteil der bekannten Einrichtungen kann gemäß
der Erfindung vermieden werden, wenn dieumlaufendeErregerwicklung für die die Steuergitter
speisenden festen Wicklungen nicht mit Gleichstrom, sondern mit Wechselstrom gespeist
wird. Außerdem wird jedoch durch die den Erfindungsgedanken verkörpernde Anordnung
die Betriebssicherheit eines derartigen ventilgesteuerten Motors noch dadurch erhöht,
daß ein steilerer Durchgang der Gitterspannungskurven durch den Wert der kritischen
Zündspannung bei den einzelnen Entladungsstrekken erreicht wird, wodurch eine viel
genauere Steuerung erfolgt.
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Eine Ausführungsforen der Erfindung, welche sich auf einen an ein
Wechselstromnetz angeschlossenen, über gittergesteuerte Entladungsstrecken gespeisten
Motor bezieht,
wird im folgenden beschrieben. Die Abb. i zeigt die
entsprechende Schaltungsanordnung, die Abb.2 eine Einzelheit des zur Gittersteuerung
der Ventile dienenden, bereits kurz erwähnten Apparates und die Abb. 3 eine zeitliche
Darstellung des Verlaufes der Anoden-und der Gitterspannungen, die zur Erläuterung
der Drehzahlregelung dient.
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Die Schaltungsanordnung des Motors und die Anordnung des in Abb. i
mitdargestellten Apparates I zur Erzeugung der Gitterspannungen bedarf keiner ausführlichen
Beschreibung. Es sei lediglich erwähnt, daß die Anordnung der Wicklungen 1, 2 usw.,
die mit der bereits erwähnten wechselstromgespeisten Wicklung verkettet sind, sowie
die Anordnung dieser letzteren Wicklung aus Abb.2, welche eine Seitenansicht des
zur Erzeugung der Gitterspannungen dienenden Apparates darstellt, hervorgeht.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß die über Schleifringe
zwischen die Kathode )z des Entladungsgefäßes G und den Sternpunkt der Motorwicklungen
a bis f
eingeschaltete Erregerwicklung F in der Richtung des eingezeichneten
Pfeiles umlaufen möge und im betrachteten Augenblick die in Abb. i dargestellte
Lage einnehmen möge. Die wechselstromgespeiste Wicklung s mit den Polsegmenten p
soll auf der Motorachse starr befestigt sein und im betrachteten Augenblick ebenfalls
die in Abb. i dargestellte Lage einnehmen. Des weiteren sei zunächst vorausgesetzt,
daß der Motor sich mit einer unterhalb seiner synchronen Drehzahl liegenden Geschwindigkeit
drehen möge, d. h. mit einer Geschwindigkeit, bei welcher auf jedes Sechstel der
Umdrehung - solange ist nämlich jede der Motorwicklungen a bis f stromdurchflossen
- mehrere Perioden des die Primärwicklung des Transformators T speisenden Wechselstromes
entfallen. Unter den eben erwähnten Voraussetzungen wird nur in den Wicklungen 1,
2 und 3, q. eine Spannung induziert, und demgemäß kommen nur 'die Gitter g1, ä2
und g3, g4 auf ein oberhalb des Zündwertes der Entladung liegendes Potential, während
alle anderen Wicklungen im Augenblick nicht mit der wechselstromgespeisten Wicklung
s verkettet sind und daher an den Steuergittern g, bis g12, welche an diese übrigen
Wicklungen angeschlossen sind, ein gegenüber der Kathode des Gefäßes negatives Potential
liegt. Dieses letztere wird von einer Batterie geliefert, welche zwischen die Kathode'
und die untereinander verbundenen Mittelpunkte aller Wicklungen 1, 2 usw. eingeschaltet
ist. In dem betrachteten Augenblick geht daher der in dem Gefäß G brennende Lichtbogen
gerade von den Anoden der Sekundärwicklung ä auf diejenigen der Sekundärwicklung
b'. über, so daß kurze Zeit nach dein betrachteten Augenblick nurmehr die Motorwicklung
b Strom erhält. Wenn die Achse der Feldwicklung F die Richtung der Motorarbeitswicklungen
a, d angenommen hat, verschwindet die Induktionswirkung der wechselstromgespeisten
Spule auf die Wicklung 3, 4., und es verstärkt sich der die Wicklung 5, b durchsetzende
Wechselstroinfluß mit dein Ergebnis, daß kurze Zeit später die Motorarbeitswicklung
b vollkommen stromlos und nur die Motorwicklung c gespeist wird.
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Bei der in Abb. i zugrunde gelegten Schaltung besitzt der Motor eine
Reihenschlußcharakteristik; die Induktivität der Erregerwicklungen F unterstützt
dabei den Kommu-,:ierungsvorgang. Die Erfindung ist aber keineswegs auf Motorschaltungen
dieser Art oder auf Motorschaltungen mit Reihenschlußcharakteristik beschränkt,
sondern kann bei allen ventilgesteuerten Motoren, auch bei solchen mit Nebenschlußcharakteristik
und übrigens auch bei solchen, die aus einer Gleichstromquelle gespeist werden,
angewendet werden. Es sei noch beschrieben, in welcher Weise die Drehzahl des Motors
bei Verwendung des gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Apparates zur
Erzeugung der Gitterspannungen geregelt werden kann. Es können sowohl die Wicklungen
1, 2 usw., die untereinander starr verbunden sind, gegenüber dem Ständer Al des
Motors räumlich verdreht werden als auch die Höhe der zwischen der Kathode h und
dem gemeinsamen Mittelpunkt aller Wicklungen 1, 2 usw. liegende Gleichspannung verändert
werden. Der erstere Fall sei an Hand der Abb. 3 näher erläutert, und zwar für den
Fall der synchronen Drehzahl des Motors, d. h. derjenigen Drehzahl, bei welcher
die Dauer des -Stromes in jeder der Motorwicklungen a bis f gerade gleich der Periodendauer
des Wechselstromnetzes ist, welches den Transformator T speist. In Abb. 3 bedeuten
A und B die an den beiden Anoden, welche einer Motorwicklung zugeordnet sind, liegenden
Wechselspannungen. Durch eine punktierte waagerechte Gerade, die im Abstand C unterhalb
der Nullinie o-o der Anodenspannungen eingetragen ist, ist die Spannung der in dein
Gitterkreis liegenden, allen Steuergittern gemeinsamen Gittervorspannungsquelle
angedeutet. Mit G1 und G2 sind die Hüllkurven der in den Wicklungen 1, 2 usw. seitens
der wechselstromgespeisten Wicklung s induzierten Spannungen bezeichnet.
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Um den Erfindungsgedanken besonders günstig durchzuführen, verwendet
man zweckmäßigerweise eine Wechselspannung einer Frequenz, die gegenüber der Frequenz
des Wechselstromes des speisenden Netzes hoch
ist. Dadurch erreicht
man, daß die Zündung der einzelnen Entladungsstrecken in Abhängigkeit von der Stellung
des Polsegmentes p zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfolgen kann. Zufolge der wechselnden
Stellung des Polsegmentes p wird sich die Größe der Amplitude der in den Wicklungen
i bis 12 induzierten Spannungen nun so, wie das durch die bereits genannten Umhüllungen
G, und G2 der Abb. 3 dargestellt ist, ändern. Die Zündung setzt also immer dann
ein, wenn die Amplitude der in einer dieser Wicklungen induzierten Spannung die
Zündkennlinie der Anodenspannungen, die, wie in Abb. i und 3 vorausgesetzt wurde,
mit der Nullinie o-o zusammenfallen möge, schneidet. Diese Schnittpunkte können
am besten durch die Schnittpunkte der Umhüllenden, also in Abb. 3 durch den Punkt
T, dargestellt werden. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß dieser Schnittpunkt
durch räumliche Verdrehung der Wicklungen 1, 2 usw. gegenüber dem Motorständer A1
verändert werden kann und übrigens auch, daß die Lage dieses Schnittpunktes und
damit die Drehzahl des Motors von der Höhe der in allen Gitterkreisen liegenden
negativen Gittervorspannung abhängt.