DE828885C - Zwei- oder mehrstufige Gleichstrommaschine, insbesondere Verstaerkermaschine - 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 (eneratorfall der eine Bürstensatz kurzgeschlossen, dann entsteht in der Maschine ein QuerfluB, der durch den über diese Bürsten fließenden Strom erregt wird und zwischen den anderen, um 9o° dagegen versetzten Bürsten eine verstärkte Spannung bzw. 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 Au.sgangs.leistung der Maschine entnommen, er werde kurz Ausgangsstromkreis genannt.
• In Fig. i ist schematisch eine solche Maschine in zweipoliger Ausführung dargestellt. i sind die kurzgeschlossenen Bürsten des Querstromkreises, 2 die Bürsten des Ausgangsstromkreises, 3 ist die Erregerwicklung 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 Kommufierung dienen.
• Im Beispiel der Fig. i ist die Leistung im Querstromkreis, Bürsten i, gegenüber der Erregerleistung in der Wicklung 3 ein erstes Mal verstärkt, die Leistung im Ausgangskreis, Bürsten 2, ein zweites Mal. Diese zweite Verstärkung geschieht in derselben Wicklung, nämlich in der Ankerwicklung, und ist dadurch bedingt, daß der Querfluß, der dien Ausgangsstromkreis induziert, gegenüber dem durch die Erregerwicklung 3 hervorgerufenen Primärfluß, der den Querstromkreis induziert, erheblich größer ist. In demselben Maße ist die an den Ausgangshürsten2 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 i auftretende Spannungsabfall ist aber nicht denn 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 derselben Größenordnung liegen wie der genannte Bürstenspannungsabfall, also beispielsweise nur 5 bis io Volt betragen. Dadurch ergibt sich eine in der Regel sehr unerwünschte Beeinflussung des Stroms im Querstromkreis durch den Bürstenfibergangswiderstand. Damit wird aber auch d'ie 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. Erfindungsgemäß 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. i der Wicklung des Querstromkreises durch entsprechende Erhöhung der Windungszahl eine solche Spannung geben,, daß der Einfluß des Bürstenübergangswidenstandes im Querstromkreis verschwindet oder doch praktisch vernachlässigt werden kann-, so daß also beispielsweise 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. i. Für die Bürsten,i des Querstromkreises ist eine besondere Wicklung und ein besonderer Kommutator i o verwendet, eben-so für die Bürsten 2 des Ausgangskreises eine besondere Wicklung und ein besonderer Kommutator 2o. Die Wicklung io hat eine größere Windungszahl als die Wicklung 20, so daß gegenüber der in ihr induzierten. Spannung der Spannungsabfall an den Bürsten i vernachlässigt werden kann.. Die Spannung in der Wicklung io beträgt beispielsweise 5o bis ioo Volt. Die andere Wicklung 2o erhält eine kleinere Windungszahl, wie es der geforderten Ausgangsspannung der Maschine entspricht. In üblicher Weise sind die Bürsten i des Querstromkreises in der neutralen Zone des primären Erregerfeldes (Wicklung 3), die Bürsten 2 des Ausgangskreises um 9o elektrische Grade gegen die Bürsten i 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 i i, 12 (Fig. 3) für die Stromkreise werden am besten zu beiden Seiten des Ankerblechpaketes q angeordnet, damit die beiden Wicklungen bequem in die Nuten eingebracht und an die Kommutatoren angeschlossen werden können.
• Durch entsprechende Wahl 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 größeren Wickelraum im Anker und bedingt einen Kupferaufwand, der etwa doppelt so groß ist wie bei Verwendung einer gemeinsamen Wicklung. Man kann diesen Nachteil dadurch beseitigen, daß erfindungsgemäß die Wicklung des Querstromkreises mit erheblich kleinerem Kupferaufwand ausgeführt wird, insbesondere 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.
• Durch die Ausführung der Wicklung des Querstromkreises für eine höhere Spannung 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 Wicklung des Ausgangsstromkreises in der Nut unten, also näher dem Nutengrund zu angeordnet wird. Eine solche Wicklungsanordnung zeigt beispielsweise Fig. q. Hier ist mit io eine oben in der Nut 5 liegende Spulenseite des Querstromkreises, mit 20 eine in der Nut untenliegende Spulenseite des Ausgangsstromkreises 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. B. sowohl im Querstromkreis als auch im Ausgangsstromkreis eine Hilfsreihenschlußwicklung eingeschaltet werden, die das primäre Erregerfeld bzw. das Querfeld weiter verstärkt. Da solche Wicklungsarten im Ständer derartiger Verstärkermaschinen. an sich bekannt sind, erübrigt sich eine nähere Erläuterung an Hand von Ausführungsbeispielen.

Claims (7)

1. PATENTANSPR CCIIE: r . Zwei- oder meh rstufige 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., dadurch gekennzeichnet, daß der Anker für die einzelnen Stromgattungen elektrisch getrennte und an getrennten Kommutatoren angeschlossene Wicklungen hat.
2. 2. Zweistufige Gleichstromverstärkermaschine mit Querstrom- und Ausgangsstromkreis nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Querstromkreis, und dem Ausgangsstromkreis je eine besondere Ankerwicklung mit Kommutator zugeteilt ist und die Wicklung für den Querstromkreis eine höhere Wind'ungszahl hat als die Wicklung für den Ausgangsstromkreis, insbesondere derart, daß die im Querstromkreis induzierte Spannung erheblich größer ist als der Bürstenspannungsabfall dieses Kreises.
3. 3. Maschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatoren (1i, 12, Fig. 3) der beiden Wicklungen (1o, 20 in Fig. 2) auf verschiedenen Seiten des Ankerblechpaketes angeordnet sind. .
4. 4. Maschine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (io in Fig. 2) des Querstromkreises mit entsprechend!kleinerem Kupferaufwand! ausgeführt ist als die Wicklung (2o) des Ausgangsstromkreises, @insbesondere derart, daß die Stromdichte in beiden Wicklungen; (1o, 20) etwa gleich groß ist.
5. 5. Maschine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (2o in: Fig. 2 und 4) des. Ausgangsstromkreises in der Ankernut (5) unten, d. h. näher dem Nutengrund zu liegt und die Wicklung (io) des Querstromkreises oben, d. h. näher dem Luftspalt zu angeordnet ist.
6. 6. Maschine nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Ankerwicklungen Wendepole vorgesehen sind, die von den Strömen der zugehörigen Wicklungen erregt werden.
7. 7. Maschine nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis der Wicklung dies Querstromkreises und/oder der Wicklung des Ausgangsstromkreises noch zusätzliche Erregerwicklungen eingeschaltet sind, die auf den Polen des Ständers sitzen und! das primäre Erregerfeld bzw. das Querfeld zusätzlich verstärken.