Neue Aspekte zur Kommutierung von Gleichstrommaschinen:
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 21]
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| adam_text | Titel: Neue Aspekte zur Kommutierung von Gleichstrommaschinen
Autor: Biebighäuser, Andreas
Jahr: 1996
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Andreas Biebighäuser, Berlin Neue Aspekte zur Kommutierung von Gleichstrommaschinen Reihe 21 : Elektrotechnik Nr. 214
Inhaltsverzeichnis Formelzeichen ............................................................VIII 1. Einleitung................................................................ 1 2. Wicklungsvarianten ........................................................ 3 2.1 Schleifenwicklung ..................................................... 3 2.1.1 Spulenkurzschluß bei der Schleifenwicklung............................. 7 2.2 Wellenwicklung....................................................... 9 2.2.1 Spulenkurzschluß bei der Wellenwicklung ............................. 11 3. Das erweiterte Kommutierungsmodell ....................................... 14 3.1 Grundsätzliches ...................................................... 14 3.1.1 Die Neutrale Zone ................................................ 20 3.2 Maschengleichungen .................................................. 23 3.2.1 Nutinduktivität der Ankerspulen ..................................... 26 3.2.2 Zahnkopfinduktivität der Ankerspulen................................. 30 3.2.3 Stiminduktivität der Ankerspulen .................................... 34 3.2.4 Luftspaltinduktivität der Ankerspulen ................................. 39 3.2.5 Widerstand der Ankerspulen ........................................ 43 3.2.6 Bürstenübergangswiderstand ........................................ 44 3.2.7 Gegeninduktivität zwischen der Erregerwicklung und einer Ankerspule ...... 47 3.2.8 Induktivität der Erregerwicklung..................................... 49 3.2.9 Weitere Impedanzen des Erregerkreises................................ 51 3.3 Rotatorisch vom Luftspaltfeld in den Ankerspulen induzierte Spannung.......... 51 3.3.1 Erregerfeld ...................................................... 53 3.3.2 Ankerfeld ....................................................... 56 3.3.3 Luftspaltfeld..................................................... 63 V
3.4 Von der Ankerzweigdurchflutung in der Erregerwicklung induzierte Spannung .... 63 3.5 Von der Ankerzweigdurchflutung in den K-Spulen induzierte Spannung.......... 66 4. Ergänzungen zu dem Kommutierungsmodell .................................. 72 4.1 Kommutierungsfördemde Maßnahmen.................................... 72 4.1.1 Staffelung der Teilbürsten .......................................... 72 4.1.2 Getreppte Ankerwicklung........................................... 73 4.1.3 Gespaltene Ankerwicklung.......................................... 78 4.1.4 Zusatzbürstenbeschaltung........................................... 82 4.2 Verschaltung der Erregerwicklung........................................ 88 4.3 Stromverdrängung in den Ankerleitem .................................... 91 4.4 Versatz eines einzelnen Bürstenhalters ................................... 100 4.5 Berücksichtigung der Lageabhängigkeit der Induktivitäten ................... 101 5. Neuartiges Verfahren zur Beurteilung der Kommutierung ..................... 104 5.1 Minimale Frequenz der Erregerstromoberschwingungen ..................... 104 5.2 In der d-Achse wirksame Ankerdurchflutung .............................. 105 5.3 Einfluß der Nutzahl-Polpaarzahl-Kombination............................. 109 5.4 Meßtechnische Überprüfung ........................................... 112 5.5 Variation der Erregerwicklungsverschaltung............................... 115 5.6 Schlußbemerkungen.................................................. 117 6. Ergebnisse.............................................................. 118 6.1 Vergleich einiger Ersatzschaltbildelemente................................ 118 6.2 Berechnung einfacher Beispiele......................................... 121 6.3 Vergleich gerechneter und gemessener Kommutierungsverläufe ............... 128 6.3.1 Versuchsaufbau ................................................. 128 6.3.2
Standardmeßreihe................................................ 130 6.3.3 Einfluß der Vorschaltinduktivität im Erregerkreis auf die Kommutierung .... 147 VI
6.3.4 Staffelung der Bürsten ............................................ 149 6.3.5 Variation der Erregerwicklungsverschaltung........................... 152 6.3.6 Beeinflussung der Kommutierung durch die Z-Bürsten................... 155 6.3.7 Untersuchungen zur Stromverdrängung............................... 158 6.3.8 Versatz des Bürstenkreuzes aus der Neutralen Zone ..................... 162 6.3.9 Versatz eines einzelnen Bürstenhalters ............................... 165 6.4 Weitere Ergebnisse der Berechnung ..................................... 167 6.4.1 Getreppte Wicklung .............................................. 168 6.4.2 Gespaltene Wicklung ............................................. 169 6.4.3 Auswirkungen der Kommutierungsmodellenveiterung ................... 170 6.4.4 Einfluß der Luftspaltfeldberechnung auf die Simulation der Kommutierung . . 171 7. Zusammenfassung....................................................... 173 Anhang .................................................................. 175 A Hilfsfunktionen zur Berechnung der Stirninduktivität......................... 175 B Zu den möglichen Nutzahl-Polpaarzahl-Kombinationen der eingängigen Wellenwicklung ............................................................ 176 C Daten der Versuchsmaschine ............................................ 178 Literaturverzeichnis ....................................................... 180 VII
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