DE207773C - - Google Patents

Description

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KAISf^⁸LICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Λ* 207773 — KLASSE 21 </. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. September 1908 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf Einphasenkollektormotoren, welche im Lauf Reihenschlußcharakteristik besitzen, wie z. B. der kompensierte Reihenschlußmotor oder der Repulsionsmotor, und bezweckt die Verbesserung der Anläufsbedingungen solcher Motoren. Bekanntlich soll bei Einphasenkollektormotoren das Feld im Anlauf verhältnismäßig schwach sein, da sonst in den unter den Bürsten

ίο kurzgeschlossenen Ankerwindungen übermäßige Ströme induziert werden, welche Funkenbildung bewirken, sowie sich der Anker in Bewegung setzt. Diese Kurzschlußströme haben noch einen weiteren Übelstand zur Folge.

Die kurzgeschlossenen Ankerwindungen wirken nämlich wie die Sekundärwicklung eines Transformators, dessen Primärwicklung von der Feldwicklung gebildet wird. Wie nun im Transformator der Kraftlinienfluß weder mit dem primären noch mit dem sekundären Strom, sondern mit der Resultierenden beider in Phase ist, so wird auch beim Motor durch die Rückwirkung der erwähnten Kurzschlußströme auf das Magnetfeld letzteres außer Phase mit dem Feldstrom gebracht. Daher wird, wenn der Feldstrom im Anlauf in Phase mit dem Ankerstrom ist, was beim Reihenmotor und angenähert beim Repulsionsmotor der Fall ist, das Magnetfeld auch außer Phase mit dem Ankerstrom gebracht und dadurch das Anlaufsmoment verringert. Dieser Übelstand kann auch durch Schwächung des Magnetfeldes nicht beseitigt werden.

Gemäß der Erfindung wird daher die Schaltung des Motors im Anlauf derart geändert, daß die Phase .des. Magnetfeldes gegenüber dem Ankerstrom festgelegt wird, und zwar läßt man zu diesem Zwecke den Motor in der an sich bekannten Nebenschlußschaltung anlaufen. Da die Selbstinduktion des Ankers selbst beim kompensierten Reihenschlußmotor oder beim Repulsionsmotor verglichen mit dem Ohmschen Widerstände verhältnismäßig groß ist, so bleibt der Ankerstrom im Anlauf nahezu um 90 ° hinter der dem Anker aufgedrückten Spannung zurück. Ferner eilt auch das Feld der Erregerspannung um 90 ° nach. Daher kann durch die Nebenschlußschaltung des Ankers und der Feldwicklung im Anlauf be-. wirkt werden, daß Feldkraftfluß und Ankerstrom in Phase sind.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel. Mit α sind die Anker, mit e die Feld- oder Erregerwicklungen und mit e die Kompensationswicklungen zweier kompensierter Reihenschlußmotoren bezeichnet, welche aus dem Transformator t gespeist werden. Ein Ende des letzteren ist geerdet, das andere ist über den Ausschalter i mit dem Stromabnehmer verbunden. Mit g ist der Motorregler bezeichnet, welcher acht feststehende Kontaktfinger 1 bis 8 und mehrere bewegliche Kontaktstücke besitzt. Der Fahrtrichtungsschalter ist für Vereinfachung der Zeichnung fortgelassen, Auf der ersten Fahrtstellung des Reglers fließt Strom vom Trans-

ίormator t über die Kontaktfinger' 5 und 6, die Anker α und Kompensationswicklungen c beider Motoren und die Koritaktfinger 8 und 7 zurück zum Transformator. Die Anker und Kompensationswickiungen sind daher in Reihe an jenen Teil des Transformators angeschlossen,' welcher zwischen den zu den Kontaktfingern 5 und 7 führenden Abzweigungen liegt. Die beiden Feldwicklungen e sind ebenfalls untereinander in Reihe geschaltet und einerseits geerdet, andererseits bei d mit demjenigen Pol des Ankerstromkreises verbunden, welcher die niedrigere Spannung gegen Erde hat. Die Feldwicklungen liegen daher an jenem Teil des Transformators, welcher zwischen der zum Kontaktfinger 7 führenden Abzweigung und Erde liegt, sie sind daher unter Vermittlung des Transformators Zu den anderen Motorwicklungen parallel geschaltet. Beim Übergang auf die zweite Stellung des Motorreglers wird der Kontaktfinger 6 statt mit dem Finger 5 mit dem Finger 4 verbunden und dadurch die dem Motor zugeführte Spannung erhöht. Gleichzeitig wird die Verbindung des Punktes d mit dem Transformator an den Kontaktfingern 7 und 8 unterbrochen, so daß nun sämtliche Motor wicklungen in Reihe ge-, schaltet sind und die normale Schaltung für kompensierte Reihenschlußmotoren hergestellt ist. Auf den folgenden Fahrtstellungen wird die Motorspannung noch weiter erhöht und dadurch die Geschwindigkeit gesteigert, ohne daß eine weitere Änderung in der Motorschaltung vorgenommen würde.

Das beschriebene Verfahren kann noch in der Weise, verbessert werden, daß man die Schaltung im Anlauf so trifft, daß der Magnetkraftfluß dem Ankerstrom etwas voreilt. Sowie der Anker anläuft, wird die Phase des Anker stromes durch die gegenelektromotorische Kraft nach vorwärts geschoben; daher kann die durch Fig. 1 erläuterte Schaltung nur kurze Zeit beibehalten werden. Wenn dagegen die Anlauf schaltung derart ist, daß der Magnetkraftfluß bei stillstehendem Motor dem Ankerstrom etwas voreilt, was am einfachsten durch einen der Feldwicklung vorgeschalteten nichtinduktiven Widerstand bewirkt werden kann, so wird dadurch, daß der Ankerstrom im Augenblick des Anlaufs durch die auftretende gegenelektromotorische Kraft der Phase vorwärts geschoben wird, zunächst Phasengleichheit zwischen Feld und Ankerstrom und daher eine Vergrößerung des Drehmomentes erzielt. Später eilt der Ankerstrom dem Magnetkraftfluß etwas vor. Es ergibt sich somit, daß die Nebenschlußschaltung in dieser verbesserten Form über einen größeren, merklichen Geschwindigkeitsbereich beibehalten werden kann. Daher wird beim Übergang zur Laufschaltung mit Reihenschlußcharakteristik schon eine größere Geschwindigkeit vorhanden sein können, und es werden dementsprechend die erwähnten Kurzschlußströme beim Übergang bereits stark verringert und die Kornmutierung in der Laufschaltung günstig sein.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierfür, und zwar für zwei Motoren, welche als Repulsionsmotoren anlaufen, während bei höherer Geschwindigkeit dem Anker und dem Ständer Spannung aufgedrückt wird. Bei diesen Motoren wirken die Ständerwicklungen c als induzierende Wicklungen, welche ein Feld in der Richtung der Ankerachse erzeugen; sie können wesentlich mehr wirksame Windungen haben als die Ankerwicklungen. Die vom Motorregler aufeinanderfolgend hergestellten Schaltungen sind in den Fig. 3 bis 6 für einen einzelnen Motor dargestellt. In der ersten Schaltung (Fig. 3) ist der Anker auf sich selbst kurzgeschlossen, die induzierende Wicklung c liegt an einem Teil des Transformators und die Erregerwicklung e mit dem Vorsehaltwiderstand w an dem anderen Teil des Transformators t. Wenn der Motor eine gewisse Geschwindigkeit erreicht hat, wird die Schaltung nach Fig. 4 hergestellt, in welcher die Feldwicklung e in Reihe mit der induzierenden Wicklung "c an den Transformator angeschlossen ist. Dies ist die Schaltung für niedrige Geschwindigkeit. Für höhere Geschwindigkeit wird dann der Kurzschluß der Ankerwicklung aufgehoben und gleichzeitig die Feldwicklung e aus dem Ständerkreis in den Ankerkreis umgeschaltet. Der Anker und die Feldwicklung liegen nun in Reihe geschaltet an einem Teil der Transformatorspannung, die induzierende Wicklung c an dem anderen Teil der Transformatorspannung (Fig. 5). Für noch höhere Geschwindigkeit wird erstere Spannung erhöht, letztere erniedrigt. Die Umschaltung der Erregerwicklung aus dem Ständer- in den Ankerkreis hat bei Maschinen, deren induzierende Wicklung c wesentlich mehr Windungen hat als der Anker a, die Wirkung, daß das Feld im Anlauf schwächer ist als bei der höheren Geschwindigkeit und daß bei der Schaltung für höhere Geschwindigkeit gemäß Fig. 5 zwischen der induzierenden Wicklung und der Ankerwicklung ein Streufeld erzeugt wird, welches der Reaktanzspannung der kurzgeschlossenen Ankerspulen entgegenwirkt. Letztere Wicklung ist von dem erwähnten Windungsverhältnis unabhängig. Durch die Änderung der Teilspannungen der beiden gleichachsigen Wicklungen wird die Energieaufnahme und die Geschwindigkeit des Motors geändert unter gleichzeitiger Anpassung der Kommutierungsbedingungen an die geänderte Geschwindigkeit.

Die Fig. 7 zeigt eine geänderte, an Stelle der Fig. 3 im Augenblick des Einschaltens

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verwendbare Schaltung. Sie unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 3 dadurch, daß die induzierende Wicklung an die gesamte Sekundärspannung des Transformators angeschlossen ist, wodurch das von ihr erzeugte, für die Kommutierung günstige Feld verstärkt wird. Gleichzeitig ist der Anker nicht kurzgeschlossen, sondern im entgegengesetzten Sinne wie bei den Lauf schaltungen nach Fig. 5 und 6 an eine Teilspannung des Transformators angelegt, wodurch verhindert wird, daß der Anlaufstrom zu groß wird. Die Phase des Erregerfeldes ist wieder durch den Vorschaltwiderstand w geregelt, mit welchem zusammen die Feldwicklung e in Nebenschluß zu den beiden Arbeitswicklungen geschaltet ist.

Claims (2)

Patent-An Sprüche:

1. Verfahren zum Betrieb von Wechselstromkollektormotoren, welche im Lauf. Reihenschlußcharakteristik besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Motoren in Nebenschlußschaltung anlaufen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Magnetfeld im Anlauf eine dem Ankerstrom etwas voreilende Phase, gibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Berlin, gedruckt in der reichsdruckerei.