DE717338C

DE717338C - Single-phase series motor with distributed stator winding

Info

Publication number: DE717338C
Application number: DES137803D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Mueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-07-11
Filing date: 1939-07-11
Publication date: 1942-02-12

Description

Einphasenreihenschlußmotor mit verteilter Stänclerwicklung Die Erfindung bezieht sich auf einen Einphasenreihenschlußmotor, insbesondere für elektrische Bahnen, mit einer verteilten Ständerwicklung, die nach Art einer Dreiphasenwicklung ausgebildet ist. Bei derartigen an sich bekannten Motoren werden, je nachdem ob Rechtslauf oder Linkslauf erforderlich ist, nur zwei Teile der Ständerwicklung beim Motorbetrieb eingeschaltet. Die Fig. i und z zeigen schematisch die Schalturm .eines derartigen, Motors für Links- bzw. Rechtslauf. in bedeutet in diesen Figuren den Motoranker. Die Ständerwicklung besteht aus den drei in Stern geschalteten Wicklungsteilen a, b, c. /b! ist der Mittelpunkt, und .1. B und C sind die Scheitelpunkte der in Sternschaltung angeordneten Wicklungen. Von diesen lungsteilen wirkt der Abschnitt c als Kompensationswicklung, während die Abschnitte a und b teilweise als Feldwicklung und teilweise als Kompensationswicklung wirken. Beim Linkslauf des Motors wird die Spannung lediglich an den Scheitelpunkt A des Wicklungsteils a angelegt. Der Strom fließt. dann in Reihenschaltung durch die Wicklungsteile a und c sowie durch den Motoranker m. Bei Rechtslauf wird die Spannung an den Punkt B angelegt, so daß der Strom durch die Wicklungsteile b und c sowie den Motoranker in verläuft.Single-phase series motor with distributed stator winding The invention relates to a single phase series motor, especially for electric Tracks, with a distributed stator winding, which are like a three-phase winding is trained. In such known motors, depending on whether Clockwise or counter-clockwise rotation is required, only two parts of the stator winding when Motor operation switched on. FIGS. I and z show schematically the switching tower .eines such, motor for left or right rotation. in in these figures means the Motor anchor. The stator winding consists of the three winding parts connected in a star a, b, c. / b! is the center point, and .1. B and C are the vertices of the in Windings arranged in a star connection. The section acts from these lung parts c as a compensation winding, while the sections a and b partially as a field winding and partially act as a compensation winding. When the motor is running counterclockwise, the Voltage is only applied to the apex A of the winding part a. The current flows. then connected in series through the winding parts a and c as well as through the Motor armature with clockwise rotation, the voltage is applied to point B, so that the Current runs through the winding parts b and c and the motor armature in.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, derartige Einphasenreihenschlußmotoren auch für die Nutzbremsung oder Widerstandsbremsung verwendbar zu machen. Erfrndungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die beiden gleichzeitig als Kompensationswicklung und als Feldwicklung dienenden Ständerwicklungsteile bei der Bremsung zugleich eingeschaltet und an eine Fremderregerstromquelle angeschlossen sind. Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird für die Zuführung des zur Kompensation der Ankeramperewindungen die fremderregten Wicklungsteile durchfließenden Stromes mit Hilfe von Widerständen eine Brückenschaltung hergestellt, ,welche es gleichzeitig ermöglicht, daß die zur Kompensation dienenden Stromkomponenten und die Fremderregerstromkoniponente durch die ;mannten Wicklungen verläuft.The invention is now based on the object of such single-phase series motors Can also be used for regenerative braking or dynamic braking. According to the invention this is achieved by using the two simultaneously as a compensation winding and stator winding parts serving as field winding are switched on at the same time during braking and are connected to an external excitation power source. According to the Another embodiment of the invention is for the supply of the compensation the armature amp windings the separately excited winding parts flowing through the current with the help of resistors made a bridge circuit, which it at the same time enables the current components used for compensation and the external exciter current component runs through the manmade windings.

Im folgenden soll die Eifindung an Hand der Fig. ; der Zeichnung näher erläutert ,werden.. a, h und c sind weder die einzelnen Ständerwicklungsteile, in ist der Motoranker, dessen eine Klemme mit dem Scheitelpunkt C der in Stern angeordneten. Wicklung verbunden ist. Die beiden Scheitelpunkte A und B der Wicklungsteile a, h sind über die beiden in Reihe liegenden Widerstände ,R, und R2 unmittelbar leitend verbunden. .j-7' bedeutet eine Mittelanzapfung oder einen künstlichen Nullpunkt zwischen den beiden, Widerständen Rl und R2. An den funkt r11' ist die Stromzuleitung für den Bremsstromkreis angeschlossen. Außerdem ist an die Scheitelpunkte A und B der Wicklungsanordnung die Erregerstromquelle für die Fremderregung des Motors mit Wechselstrom angeschlossen. Als Erregerstromquelle kann das zur Verfügung stehnnde Wechselstromnetz oder eine Erregermaschine Anwendung finden. Es ergibt sich bei dieser Schaltung, daß die Wicklungsteile a, h und die Widerstände R, R2 eine Brücke bilden. In der einen Diagonalen dieser Brücke liegt die Fremderregerstromquelle, "nährend in der anderen Diagonalen der Ständerwicklungsteil c, der Motoranker m sowie der Breiasstroinkreis liegen. Dementsprechend fließt der Freniderregerstrom lediglich durch die in Reihenschaltung angeordneten Wicklungsteile a und b, welche gleichzeitig das Feld hervorrufen und zur Kompensation dienen. Ein paralleler Strom verläuft außerdem durch die beiden Widerstände R1 und R2. Der Bremsstrom selbst tritt bei ,'LT in die Brücke ein und verteilt sich auf die beiden parallelen Zweige, welche aus .dem Widerstand R1 und dem Ständerwicklungsteil a sowie dem Widerstand R2 und dem Ständervicklungsteil b gebildet "-erden. Grundsätzlich kann die in Fig.3 angegebene Schaltung sowohl für die Nutzbremsung ,wie für eine Widerstandsbremsung Anwendung finden.In the following, the invention will be based on the Fig.; The drawing explains in more detail .. a, h and c are neither the individual stator winding parts, in is the motor armature, whose one terminal with the vertex C is arranged in a star. Winding is connected. The two vertices A and B of the winding parts a, h are directly conductively connected via the two series resistors, R, and R2. .j-7 'means a center tap or an artificial zero point between the two, resistors R1 and R2. The power supply for the braking circuit is connected to the funkt r11 '. In addition, the excitation current source for the external excitation of the motor with alternating current is connected to the vertices A and B of the winding arrangement. The available alternating current network or an excitation machine can be used as the excitation current source. With this circuit, the result is that the winding parts a, h and the resistors R, R2 form a bridge. The external excitation current source is located in one diagonal of this bridge, while the other diagonal is where the stator winding part c, the motor armature m and the Breiasstroinkkreis lie A parallel current also runs through the two resistors R1 and R2. The braking current itself enters the bridge at LT and is distributed over the two parallel branches, which consist of the resistor R1 and the stator winding part a and the resistor R2 and the stator winding part b formed "-ground. In principle, the circuit shown in FIG. 3 can be used for regenerative braking as well as for resistance braking.

Fig. 4. zeigt eine verbesserte Schaltung,. bei der an Stelle zweier Ohmscher Widerstnde zwischen den Endpunkten A und B der Ständerwicklungsteile a und b ein induktiver Widerstand r angeordnet ist. Der Kompensationsstrom durchfließt bei dieser Schaltung die beiden Abschnitte des induktiven Widerstandes in entgegengesetzter Richtung. so da!, eine Drosselwirkung an diesem Widerstande überhaupt nicht auftritt. Gleichzeitig kann der induktive Widerstand als Sekundärwicklung eines Erregertransformators für die 1, reinderregung verwendet ,werden. Eine besonders günstige Anordnung :ergibt sich, ,renn der induktive Widerstand die Sekundärwicklung eines Spartransformators bildet.Fig. 4 shows an improved circuit. in the place of two Ohmic resistances between the end points A and B of the stator winding parts a and b an inductive resistor r is arranged. The compensation current flows through in this circuit the two sections of the inductive resistor in opposite directions Direction. so there !, a throttling effect on this resistor does not occur at all. At the same time, the inductive resistance can act as a secondary winding of an excitation transformer can be used for the 1, pure excitation. A particularly favorable arrangement: results itself,, the inductive resistance runs the secondary winding of an autotransformer forms.

In Fig. 5 ist eine rollständige Nutzbremschaltung wiedergegeben, bei der die Fremderregung des Motors beim Nutzbremsbetrieb über einen Zweicklunstransformator erfolgt und die Sekundärwicklung dieses Transformators gleichzeitig als induktiver Spannun gsteilerwiderstand in der Brückenschaltung Anwendung findet. ht. ist der Haupttransformator, c der Erregertransformator, dessen Primär :,-i cklung ei, über den Kondensator k an eine feste Anzapfung des Haupttransformators h angeschlossen ist. Der Haupttransformator kann, wie dies bei Fahrzeugen üblich ist, über einen Stromabnehmer mit dein Speisenetz in Verbindung stehen. Die Sckundär"-icklunn c, des Erregertraiisformators e ist mit ihrem einen Wicklungsende mit mit dem Punkt A des Ständerwicklungsteils wund mit ihrem anderen Ende mit dem Punkt B des Ständerwicklungsteils h verbunden. Die Mittelanzapfung M' der Sekundärwicklung e, liegt an dem verschiebbaren Regelkontakt r. der an der Haupttransformatorwicklung h entlang geschaltet werden kann. Durch ausgezogene bzw. gestrichelte Pfeile sind in dem Schaltbilde der Nutzbremsstronikreis sowie der Erregerstroirnkreis angedeutet.In Fig. 5, a rolling regenerative braking circuit is shown, at the external excitation of the motor during regenerative braking via a twin-coil transformer takes place and the secondary winding of this transformer at the same time as inductive Voltage divider resistance is used in the bridge circuit. ht. is the Main transformer, c the excitation transformer, whose primary:, - i cklung ei, about the capacitor k is connected to a fixed tap of the main transformer h is. The main transformer can, as is common in vehicles, via a Pantographs are connected to your supply network. The Sckundär "-icklunn c, of the exciter transformer e is one end of the winding with the point A of the stator winding part sore with its other end to point B of the stator winding part h connected. The center tap M 'of the secondary winding e lies on the movable one Control contact r. which are switched along the main transformer winding h can. The regenerative brake electronics circuit is shown in the circuit diagram by solid or dashed arrows as well as the excitation circle indicated.

Fig.6 gibt eine Schaltung für den Fall ,wieder, daß der Erfindungsgedanke bei zwei miteinander in Reihe geschalteten Motoren m1 und m. Anwendung findet. Diese Schaltun; zeichnet sich dadurch aus, daß unmittelbar die Endpunkte A1 und A. sowie B1 und B. der Ständenvicklungsteile a1 und a, bzw. h, und b. miteinander verbunden sind. Der Fremderregerstrom ,wird bei dieser Schalttang den gemeinsamen Verbindungsleitungen der Punkte A, und A., bzw. B1 und B= zugeführt.6 shows a circuit for the case that the inventive concept is used for two motors m1 and m connected in series. These Schaltun; is characterized by the fact that the endpoints A1 and A. as well as B1 and B. of the stand winding parts a1 and a, or h, and b. connected with each other are. The external excitation current is used in this switching tang to the common connecting lines of points A, and A., or B1 and B = supplied.

Gemäß der ,weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine Verbesserung der angegebenen Schaltung noch dadurch erreicht werden, daß, wie in Fig. ~ der Zeichnung angedeutet ist, die beiden Wicklungsteile a und b dazu benutzt werden, dem Wendefeld eine bestimmte Phasenlage zu -eben. Zu diesem Zwecke wird zwischen dein Sternpunkt 111 der Wicklungsanordnung und der Mittelanzapfung e17' des die beiden WicklungsendenA und B überbrückenden Ohmschen oder induktiven Widerstandes ein vorzugsweise Ohmscher Widerstand R einbeschaltet. Durch diesen Widerstand wird die Strornver_ teilung in der Brückenanordnung, insbesondere in den Ständerwicklungsteilen a und b, so beeinflußt, daß :eine um 9o elektrisch: Grade gegen den Hauptstrom verschobene Stromkomponente in ,den Ständerwicklungs -teilen a und b auftritt, die,eine zur Erzielung einer günstigen Kommutierung geeignete Wendefeldkomponente -hervorruft. Die Wirkungsweise dieses Widerstandes kann an Hand der Fig.8 leicht erkannt werden. In dieser Figur bedeuten n und s die Wendezähne zweier benachbarter Pole, N den dazwischenliegenden Hauptpol. Die Wicklungsteile a und b sind derart geschaltet, daß der Wicklungsteil a den Wendepol n und den Hauptpol N, der Wicklungsteil b den Wendepols und den Hauptpol N umschlingt. Die Endpunktes und B der Wicklungsteile a und b sind durch den induktiven Widerstand L überbrückt. Es ergibt sich nun, daß bei einer derartigen Anordnung zwischen dem gemein-Samen Endpunkt M der Wicklungsteile a und b und dem Mittelpunkt M des Spannungsteilerwiderstandes zwischen A und B eine Potentialdifferenz auftreten muß, weil die in den beiden Wicklungsteilen a und b induzierten Spannungen wegen der entgegengesetzten Richtung der beiden Wendefelder ungleich groß sind. Diese Potentialdiferenz ruft durch .den zwischen dem Punkt M und der Mittelanzapfung M' des induktiven Widerstandes ,1 eingeschalteten Widerstand R einen Strom hervor, der die erwähnte Wendefeldkomponente erzeugt. -Gemäß der weiteren: Ausgestaltung der Erfindung kann die Schaltung ,gemäß Fig.8 auch heim Motorbetrieb angewendet werden, w obei sinngemäß die Spannung je nach- der Drehrichtung an die Endpunkte A oder B der Wicklungsteile a und b angelegt wird. Weiter sind Änderungen der in Fig.8 angegebenen Schaltung in der Weise möglich, daß an Stelle des Widerstandes R eine Widerstandskombination aus verschiedenen Widerständen verwendet wird. An die Stelle des Widerstandes kann auch :eine Transformatorwicklung oder eine Maschine treten, durch welche :eine Spannung oder ein Strom überlagert wird.According to the further embodiment of the invention, an improvement of the specified circuit can be achieved in that, as indicated in FIG. For this purpose, a preferably ohmic resistor R is connected between the star point 111 of the winding arrangement and the center tap e17 'of the ohmic or inductive resistor bridging the two winding ends A and B. Through this resistance, the current distribution in the bridge arrangement, especially in the stator winding parts a and b, is influenced in such a way that: a current component, shifted by 90 electrical degrees against the main current, occurs in the stator winding parts a and b, one to the Achieving a favorable commutation produces a suitable turning field component. The mode of operation of this resistor can easily be seen from FIG. In this figure, n and s denote the turning teeth of two adjacent poles, N the main pole in between. The winding parts a and b are connected in such a way that the winding part a wraps around the reversing pole n and the main pole N, and the winding part b wraps around the reversing pole and the main pole N. The end point and B of the winding parts a and b are bridged by the inductive resistor L. It now follows that with such an arrangement between the common-seed end point M of the winding parts a and b and the center point M of the voltage divider resistor between A and B, a potential difference must occur because the voltages induced in the two winding parts a and b because of the opposite direction of the two turning fields are unequal. This potential difference causes the resistor R, which is switched on between point M and the center tap M 'of the inductive resistor, 1, to generate a current which generates the mentioned turning field component. -According to the further: embodiment of the invention, the circuit according to FIG. 8 can also be used for motor operation, whereby the voltage is applied to the end points A or B of the winding parts a and b , depending on the direction of rotation. Furthermore, changes to the circuit indicated in FIG. 8 are possible in such a way that instead of the resistor R a combination of resistors is used. The resistance can also be replaced by: a transformer winding or a machine, through which: a voltage or a current is superimposed.

Grundsätzlich kann der Erfindungsgedanke auch dann Anwendung finden, wenn für die Fremderregung Gleichstrom verwendet wird, wie :dies häufig der Fall ist, wenn die Wechselstrümmotoren in einer Widerstandsbremsschaltung Anwendung finden sollen. -In principle, the concept of the invention can also be used if direct current is used for the separate excitation, such as: this is often the case is when the AC motors are used in a drag brake circuit should. -

Claims

PATENT CLAIMS i. Single-phase series motor, especially for electric Tracks, distributed, stator winding consisting of three winding parts, whose one winding part, which is used solely for compensation, is continuously: switched on is and their other winding parts serving simultaneously for compensation and excitation alternately depending on the direction of rotation when the motor is running: switched on, thereby characterized in that during braking (regenerative braking or resistance braking) the both stator winding parts serving for compensation and excitation at the same time switched on and connected to a permanent excitation power source.

2. Eulphase series thruster according to claim i, characterized in that the switched on alternately during engine operation Stator winding parts during braking operation together with a voltage divider resistor are arranged in a bridge circuit, the conveyor exciter current source on the one diagonal of the bridge circuit, the braking circuit to the other diagonal the bridge circuit is connected.

3. Single-phase series motor according to claim 2, characterized in that the voltage divider resistor as an inductive resistor is designed so that the compensation current flowing through the stator winding parts no voltage drops are caused on the inductive resistor. a.

Single-phase series motor according to claim 3,. characterized in that the voltage divider resistor at the same time the secondary winding of an excitation transformer, which forms the foreign. excitation current supplies and can be designed as an autotransformer.

5. Single phase series mator according to claim q .. characterized in that the excitation transformer is primarily on a tap: the main transformer is connected while the center tap the secondary winding, which also forms a voltage divider resistor, with a Control contact of the main transformer or a control resistor is connected, which: enables brake control.

6. Einphasenreihenscblußmotor according to claim r, in which gsteile by the stator winding: individual stator teeth are excited so that they: provide a turning field, characterized in that home braking operation between; the center tap (11-1 ') of the inductive resistor (l) connected to the two end points (A, B) of the two stator winding parts (a, b) , which are used simultaneously for compensation and field excitation, and the connection point (.11) of the two stator winding parts mentioned (a, b) a resistor (l2) is switched on in order to produce a phase-shifted current component for the turning field excitation in the two winding parts (a, b). Single-phase series motor according to claim i or the following, characterized in that when two motors are connected in series to avoid special voltage divider resistances, the stator winding parts which are switched on alternately during motor operation are arranged in a bridge circuit, in one diagonal of which the braking circuit is located, in the other diagonal of which the excitation circuit is located.