DE857229C

DE857229C - Device for improving the commutation of commutator machines

Info

Publication number: DE857229C
Application number: DEB5549D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr-Ing Kade
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1942-05-07
Filing date: 1942-05-07
Publication date: 1952-11-27

Description

Vorrichtung zur Verbesserung der Stromwendung von Kommutatormaschinen Es ist bekannt, bei Gleichstrommaschinen großer Leistung iii den Nuten des Läufers eine Dämpferwicklung vorzusdlien, die plötzliche Veränderungen des Nutenstreufeldes verzögern und dadurch die Strom@@en@dung verbessern soll. Hierzu hat man z. 13. iiliei- den obersten und unter den untersten Leiter in jede .Nut je einen Dämpfersta@b gelegt, die außerhalb des aktiven Eisens an jeder Stirnseite des Läufers miteinander verbunden werden. Diese beiden Stäbe bilden miteinander eine Windung, die das Nutenstreufeld umfaßt. Bei Änderungen des Nutenstreufeldes werden somit in dieser Dämpferwicklung Ströme induziert, die die Stromwendung verbessern sollen. Es ist andererseits schon lange bekannt, daß die Schwierigkeiten bei der Stromwendung von Kominutatormaschinen im allgemeinen nicht durch die Grundwelle der Stromänderung erzeugt werden, da man die Grundwelle der Stromänderung im großen ganzen bekanntlich .durch ein richtig geformtes und richtig abgestimmtes Wendefeld zweckentsprechend steuern kann. Es ist vielmehr mit großer WahrsCheinlidhkeit anzunehmen, daß die Schwierigkeiten in der Stromwendung, die nicht durch Wendepole behoben werden, durch Oberwellen sehr hoher Frequenz in der Spannung der in der Kommutierungszone liegnendien und durch die Bürsten kurzgescrhlossenen Windungen entstehen. Diese hochfrequenten Oberwellen können auch durch das Wendefeld nicht gesteuert und nicht bekämpft «erden, und es ist wahrscheinlich, -daß diese das an den Bürstenkanten sichtbar werdende Bürstenfeuer verursachen.Device for improving the commutation reversal of commutator machines It is known that in DC machines with high output iii the slots of the rotor a damper winding to prevent sudden changes in the slot scattering field delay and thereby improve the current @@ en @ dung. For this you have z. 13th iiliei- the top and bottom ladder in each .Nut a damper st @ b placed outside the active iron on each face of the runner with one another get connected. These two rods form a turn with one another, which forms the slot scattering field includes. If the slot stray field changes, this damper winding Induced currents that are intended to improve the commutation. On the other hand, it is It has long been known that the difficulties in commutating the current of comminutator machines generally not be generated by the fundamental wave of the change in current, since one the fundamental wave of the change in current is by and large known by a correct can control shaped and properly matched turning area appropriately. It it is rather to be assumed with great certainty that the difficulties in the commutation, which are not corrected by reversing poles, by harmonics very much high frequency in the voltage of the lying in the commutation zone and through the brushes are short-circuited turns. This high frequency Harmonics cannot be controlled and not combated by the turning field either, and ground it it is probable that this is the brush fire that becomes visible at the brush edges cause.

Der Erfindung entsprechend wird davon abgesehen, mit einer Dämpferwicklu rng in den Nuten die Grundwelle der Stromwend jung abzudämpfen, und die Dämpferwicklung wird so ausgebildet, daß sie lediglich die Oberwellen der Stromänderung erfaßt. Dies hat denn Vorteil, daß diie erheblichen Zusatzverluste, die durch die Abdämpfung der Grundwelle entstehen und die den Wirkungsgrad der Maschine verringern und diie Temperatur der Ankerwicklung heraufsetzen, vermieden werden und daß die Stromwendung trotzdem in gleicher Weise verbessert wird, wie durch die bekannte Ausführung der Dämpferwicklung.According to the invention, there is no need to use a damper winding rng to dampen the fundamental wave of the commutation young in the grooves, and the damper winding is designed so that it only detects the harmonics of the current change. This has the advantage that the considerable additional losses caused by the damping of the fundamental wave and which reduce the efficiency of the machine and the Increase the temperature of the armature winding, and avoid the current reversal is nevertheless improved in the same way as by the known execution of the Damper winding.

Es ist eine Anordnung mit über Kondensatoren kurzgeschlossen en Dämpferwicklungen auf dem Ständer bekannt. Diese Anordnung ist aber sehr unvollkommen., da sie nur einen geringen Teil dies mit den kommutierenden; Spulen verketteten Streuflusses abzudämpfen vermag, nämlich denjenigen, der sich über die Wendepole schließt. Dagegen gelingt es durch die Erfindhzng, den gefährlichen Nutenstreufluß in seiner vollen Größe unschädlich zu machen.It is an arrangement with damper windings short-circuited via capacitors known on the stand. However, this arrangement is very imperfect, since it is only a small part this with the commuting; Coils of linked leakage flux able to dampen, namely the one that closes over the reversing pole. Against it succeeds through the invention, the dangerous flux leakage in its full Making size harmless.

Ferner ist es bekannt, die Nutenisolatnon durch geschichtetes Material aufzubauen" welches kapazitive und dämpfende Wirkung hat. %durch kann aber nur die Nutenkapazität, aber nicht das Nutenstreufeld beeinflußt werden.It is also known that the Nutenisolatnon by layered material to build up "which has a capacitive and damping effect.% through can only do that Groove capacity, but not the groove stray field can be influenced.

Erfindungsgemäß wenden die in einer Nut liegenden, an den Stirnseiten nicht unmittelbar, sondern über einen Kondensator miteinander verbundenen Dämpferwindungen derart in den Ankernuten angeordnet, daß sie den Nutenstreufluß vollkommen umschließen. Dieser Kondensator bildet für die Grundwellen der Stromänderurngen einen so hohen Widerstand, daß die Dämpferwicklung auf die Grundwellen der Stromwendung nicht anspricht, sondern nur auf die Oberwellen. Die Dämpferwicklung in den Läufernuten der Maschine wird in der Art ausgebildet, daß in jeder Nut über und bzw. oder unter der dien Nutzstrom führenden Wicklung mindestens je zwei Leiter eingelegt sind, die gegeneinander isoliert sind. Diese Leiter werden nicht innerhalb der Nuten, sondern an den Stirnseiten der Maschine entsprechend! miteinander verbunden. Eine Dämpferwicklung dieser Art zeigt z. B. Abb. i. Darin bedeuten i, 2, 3 und 4 die Dämpferstäbe in der Nut dies Eisenpaketes; die über und unter den Wicklungsstäben W liegen.. Die Stäbe i und 2 sind durch die Isolationszwischenlage 5, die Stäbe 3 und 4 durch die Zwischenlage 6 voneinander getrennt. An der einen Stirnseite des Ankers werden die Leiter i und 3 miteinander verbunden, an der anderen Stirnseite die Leiter 2 und 4. Die Dämpferwicklung,besteht nunmehr aus zwei elektrisch voneinander getrennten Hälften, die nur über die Kapazitäten verbunden sind, die sich zwisclhen den Leitern i und 2 bzw. 3 und 4 bilden. Diese Kapazitäten vermitteln den Stromsdhluß für die hochfrequenten Ströme, die zur Abd fu der Oherwellen der Stromwendunig d#,enepn. 'lg Der @urzschlußkreis ist frequenzempfindlich, d. h. er wird um so mehr als Kurzschlußkreis wirken, je größer die Frequenz des ihn beeinflussenden Feldes wird, d!. h. je schneller die Feldänderung erfolgt. Der Kreis wird also nur Feldänderungen mit sehr hoher Geschwindigkeit, nämlich die genannten Oberwelle der Stromwendung stark abdämpfen, dagegen Feldänderungen geringer Geschwindigkeit, insbesondere die Grundwelle der Kommutierung kaum beeinflussen. Die Verluste dieser Anordnung sind infolgedessen erheblich kleiner als :die der bekannten unmittelbar kurzgeschlossenen Dämpferwicklung.According to the invention, those lying in a groove turn on the end faces not directly, but via a capacitor interconnected damper windings so arranged in the anchor grooves that they completely enclose the flux leakage. This capacitor forms such a high one for the fundamental waves of the current changes Resistance that the damper winding does not respond to the fundamental waves of the commutation, but only on the harmonics. The damper winding in the rotor slots of the machine is designed in such a way that in each groove above and or or below the dien Useful current carrying winding at least two conductors are inserted, which are against each other are isolated. These conductors are not inside the grooves but on the end faces according to the machine! connected with each other. A damper winding of this kind shows e.g. B. Fig. I. Here i, 2, 3 and 4, the damper rods in the groove mean this Iron packet; which are above and below the winding bars W .. The bars i and 2 are through the insulating intermediate layer 5, the rods 3 and 4 through the intermediate layer 6 separated from each other. At one end of the armature the conductors i and 3 connected to each other, conductors 2 and 4 on the other face. The damper winding consists now from two electrically separated halves, which only have the capacity which form between conductors i and 2 and 3 and 4, respectively. These Capacities convey the Stromsdhluß for the high-frequency currents that lead to the Abd fu der Oherwellen der Stromwendunig d #, enepn. 'lg The short circuit is frequency sensitive, d. H. the greater the frequency of the, the more it will act as a short circuit field influencing him, d !. H. the faster the field change occurs. Of the The circle will only change the field at a very high speed, namely those mentioned Strongly attenuate the harmonics of the current reversal, on the other hand field changes of low speed, in particular hardly influence the fundamental wave of the commutation. The losses of this As a result, the arrangement is considerably smaller than that of the known direct short-circuited damper winding.

Um die beabsichtigte Wirkung zu erzielen, müssen Kapazitäten, Tiber die der Dämpferkreis gesdhloss:en ist, einen bestimmten Wert haben., der sich aus der Berechnung der Maschine als zwückmäßig ergibt. Es ist im allgemeinen nicht zu erwarten, @daß eine Anordnung nach Abb. i ohne weiteres die auf Grund der Berechnung zu fordernde Größe der Kapazität besitzt. In diesem Fall kann die in Abb. i angegebene Anordnung zwecks Vergrößerung oder Verkleinerung der Kapazität zweckmäßig wie folgt abgeändert werden. Zunächst kann die Dicke und die Dielektrizitätskonstaute der isolierenden Zwischenlagen zwischen den Leitern zur Einstellung eines bestimmten Kapazitätswertes 'herangezogen werden. Ferner können zwecks Vergrößerung der Kapazität die Dämpferstäbe 3, 4 unmittelbar miteinander verbunden werden, so daß eine der beiden in Reihe geschalteten Kapazitäten kurzgeschlossen ist. Ferner kann auch entsprechend Abb.2 die Zafhl der miteinander kapazitiv verbundenen Leitern: erhöht werden, indem man die Leiter i bis 4 der Abb. i in zwei oder mehr Teile aufspaltet und diese Teile gegenseitig verschachtelt.To achieve the intended effect, capacities, Tiber which the damper circuit is closed have a certain value, which results from the calculation of the machine results as compulsory. It's generally not going to expect @ that an arrangement according to fig possesses the required size of the capacity. In this case, the one indicated in Fig. I Arrangement for the purpose of increasing or reducing the capacity expediently as follows be modified. First of all, the thickness and the dielectric constant of the insulating intermediate layers between the conductors for setting a specific Capacity values' can be used. Furthermore, in order to increase the capacity the damper rods 3, 4 are directly connected to each other, so that one of the two capacitors connected in series is short-circuited. Furthermore, can also accordingly Fig.2 the number of conductors connected capacitively: can be increased by the conductors i to 4 of Fig. i are split into two or more parts and these parts mutually nested.

Abb. 3 zeigt eine Anordnung, bei der mehrere Maßnahmen zur Vergrößerung der Kapazität angewendet sind. Auf der Oberseite der Wicklung ist lediglich der Leiter o vorhanden, auf der Unterseite miteinander verschachtelt die Leiter i, 3, 5 und 2, 4, 6. Die ungerad'zahligen und, die geradzähligen Leiter sind jeweils unmittelbar mit einer Seite des Leiters o verbunden, die Verbindungen sind mit 7 und 8bezeichnet.Fig. 3 shows an arrangement in which several measures for enlargement the capacity are applied. On the top of the winding is only the Conductor o present, conductors i, 3, interleaved on the underside 5 and 2, 4, 6. The odd and even conductors are each immediate connected to one side of the conductor o, the connections are labeled 7 and 8.

Zur Verringerung der Kapazität können die sich gegenüberliegenden Flächen: der Leiter i und 2 bzw. 3 und 4 verringert werden, indem man einen oder mehrere Leiter schmäler oder kürzer macht. Im letzteren Fall würde einer der Leiter nicht über die ganze Länge des Eisenpaketes hinweggehen.To reduce the capacity, the opposite Areas: the conductors i and 2 or 3 and 4 can be reduced by adding an or makes several conductors narrower or shorter. In the latter case, one of the leaders would be do not go over the entire length of the iron package.

Einte andere Möglichkeit, die Kapazität dies Kondensators zu regeln, besteht darin, daß die dämpfenden Leiter in Reihe geschaltet werden. In Abb. 4 sind z. B. über der Arbeitswicklung sechs voneinander isolierte Leiter i, 3, 5, 7, 9, 11, unter ihr fünf Leiter 2, 4, 6, 8, io angeordnet, die durch auf den Ankerstirnseiten liegende Verbindungen a hzw. b in Reihe gesChaltet sind. Der Kondensator wird- von den beiden Leitern i und i i gebildet. Auf ihn wirkt die Summe der in den einzelnen Leitern erzeugten Spannung.Another possibility to regulate the capacitance of this capacitor, consists in that the attenuating conductors are connected in series. In Fig. 4 are z. B. over the working winding six insulated conductors i, 3, 5, 7, 9, 11, under her five conductors 2, 4, 6, 8, io arranged, which through on the anchor faces lying connections a hzw. b are held in series. The condenser will- formed by the two conductors i and i i. The sum of the individual acts on him Conductors generated tension.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for improving the current reversal of commutator machines by means of damper windings short-circuited via capacitors, characterized in that the damper windings are arranged in the armature slots in such a way that they completely enclose the slot stray field.

2. Device make a claim i, characterized in that in the grooves of the armature above and or or below the useful current-carrying winding has at least two mutually insulated conductors are inserted and that one of these conductors is on one side, the other on the other other end face of the armature sheet package with one on the opposite side of the useful current winding lying conductor is connected.

3. Apparatus according to claim i and 2, characterized in that there were two groups of leaders, each of whom bribed from several leaders, against each other are isolated and nested and that one group on the one the other on the other face of the anchor sheet package with the one on the other Side of the work winding lying conductors are connected. d. Device according to Claim i to 3, characterized in that the insulating intermediate layer consists of a material with a high dielectric constant. Referred publications: German patent publications No. 66.1 178, 688 882.