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Hauptstrommaschine mit Zusatzerregung in BrückenschaltUng.
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gekennzeichnet ist.
Es ist bekannt (z. B. D. R.-Patent Nr. 369964). neben der Hauptwieklung auch eine Zusatzwicklung vorzusehen, die in dem Brückenzweig@ einer Wheatstoneschen Brücke angeordnet ist. Es handelt sich hier aber um Nebensehlusswieklungen und die Wirkung der Steuerung durch'die Brücke allein ist nicht ausreichend. so dass weitere Steuerorgane sehr komplizierter Art. zum Teil sogar besondere Hilfs-
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zur Unterstützung der Steuerwirkung (z. B. Patent Nr. 400974) ist für Anlagen auf dem fischen Land nicht brauehbar. weil bei einem Sehadhaftwerden dieser Apparate, welche auch von Zeit zu Zeit nachgesehen werden müssen, keine Möglichkeit eines raschen Ersatzes sichergestellt ist.
Tatsächlich haben sich diese Anordnungen auch nur in Betrieben eingeführt, in welchen ein geschultes Personal zur Verfügung steht, so z. B. im Eisenbahnwesen.
Demgegenüber stellt die Erfindung einen erheblichen Fortschritt und namentlich eine wesentliche Vereinfachung dar, indem jeglicher Hilfsapparat und jede Hilfseinrichtung in Wegfall kommt und die Bedienung der Spezialmaschine so einfach wie diejenige einer gewöhnlichen Gleichstrommaschine wird.
Es gibt eine grosse Zahl von Fällen, z. B. beim Antrieb de. -Generators durch eine nicht geregelte Wasserturbine, in welchen die Drehzahl mit zunehmender Belastung sinkt, so dass eine zunehmende magnetische Feldstärke im Generator erforderlich ist. In diesem Falle ist die Verwendung einer HauptstrortnI1aáchine besonders günstig. Es zeigt sieh aber. dass die gewöhnliche hauptstrommaschine naicht genügt. aber auch, dass nur eine geringe Zusatzerregung in positivem oder nagativem Sinne erforderlich ist. um die Spannung der Maschine praktisch konstant zu halten.
(So liefert die Hauptstrommaschine bei Leerlauf und hoher
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lieh, um die Nennspannung zu erreichen.) Hier ist ohne Frage die Kombination der Brickenschartung mit einer Hauptstrommasehine gemäss der vorliegenden Erfindung die ideale Lösung.
Als Ausgangspunkt wird dabei also die Tatsache verwertet, dass die Hauptstronumaschine ein
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ändert, und den Brückenzweigen 2 und 4, deren Widerstände gleichfalls, aber im verminderten Masse oder im entgegengesetzten Sinne, wie die Widerstände 1 und J, von der Spannung abhängig sind. Die Verbindungspunkte von 1 und 4 und von 2 und ; liegen an der Ankerspannung : an den Verbindungspunkten von 1 und 2 und von 3 und 4 liegt, wie oben angegeben, die Hilfswicklung 5.
Die Brücke kann der Grunddrehzahl und der normalen Vollastldemmenspannung entsprechend so eingestellt werden, dass sie entweder überhaupt keine oder eine zusätzliche oder eine gegensätzliche Zusatzerregung liefert. Dadurch lassen sich in einfacher Weise Verschiebungen der Charakteristik erzielen. In besonders deutlicher Weise zeigt sich dies bei einer Hauptanwendung der Maschine gemäss der Erfindung, nämlich als Generator gleichbleibender Spannung beim Antrieb durch einen unregulierten Wassermotor. Dabei ist bekanntlich die Leerlaufdrehzahl des Wassermotors (Wasserrad. Peltonrad oder Turbine) etwa das 1-8face der Belastungsdrehzahl.
Wird nun die Hauptstromerregung so gewählt, dass bei schwacher Belastung und entsprechend höherer Drehzahl die normale Spannung ebenso erreicht wird, wie bei der niedrigeren Belastungsdrehzahl und dementsprechend höherem Belastung-bzw Erregerstrom, so würde die Maschine über den ganzen Drehzahlbereich eine gleichbleibende Spannung geben. Dabei musste dann allerdings vorausgesetzt werden, dass die Drehzahl geradlinig bzw. direkt proportional mit der Belastung sinkt bzw. mit der Entlastung steigt und dass weiter die Spannungscharakteristik der Dynamo durch entsprechende Wahl der Sättigungen ebenfalls eine gerade Linie ist. Nun ist aber die Kurve der Abhängigkeit zwischen Belastung und Drehzahl bei einem Wassermotor ein
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während sie in der Nähe der Durchgangsdrehzahl langsamer zunimmt, als die Belastung abnimmt.
Wegen dieser Eigenschaft der Wassermotoren ist also die oben gemachte Voraussetzung'nicht erfüllt und es ist daher eine gleichbleibende Spannung mit einer Hauptstrommasehine nicht ohne weiteres zu erreichen.
Wenn aber erfindungsgemäss die Hauptstromwicklung h noch durch die Hilfswicklung J unterstützt wird, die durch Anwendung der Wheatstone-Brücke sehr empfindlich auf Spannungsänderungen zwischen den Anschlusspunkten der Hilfswicklung ist, so werden die vorhandenen Unterschiede zwischen der Wassermotorencharakteristik und der Dynamocharakteristik ausgeglichen und eine praktisch gleichbleibende Spannung des Generators bei veränderlicher Drehzahl erzielt. es gut in ahnucher Weise auch für den Betrib eines Uenerators bei beliebigem Antrieb mit veränderlicher Drehzahl, bei welchem die letztere mit der Belastung des Generators in keinem bestimmten Zusammenhang steht.
Es muss auch in diesem Falle durch die entsprechende Abstimmung der Haupt- stro ; m. erKgung durch den Belastungsstrom und der Zusatz-bzw. Hilfserregung durch den von den Brücken- verhältnissen abhängigen Hilfserregerstrom erreicht werden, dass die Gesamterregung sich den entsprechenden Drehzahlen anpasst. In allen diesen Fällen ist die Abhängigkeit der Spannung von der Temperatur der Maschinenwicklungen durch den überwiegenden Anteil der Hauptstromerregung nur
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Vom wesentlicher Bedeutung für die Geschwindigkeit der Einstellung der gleichbleibenden Klemmenspannung bei veränderlicher Drehzahl sowie für die Einhaltung der eingestellten Werte ist die Verwendung von Widerständen 1-4, welche sich in kürzester Zeit nach einer Strom-oder Spannungsänderung auf ihre stationäre Temperatur einstellen. Wird z. B., wie dies auch bereits vorgeschlagen wurde, der Wider-
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langsam mit den Belastungsänderungen ändert.
Gemäss der Erfindung sollen daher ausdrücklich spannungsabhängige Widerstände verwendet werden, d. h. Widerstände, deren Wert sich praktisch augenblicklich mit der angelegten Spannung ändert bzw. einstellt. Die Verwendung von Widerständen, die auf die Zeitdauer der Temperatureinstellung keine Rücksicht nimmt, kann keine technisch brauchbaren Ergebnisse liefern.
Wenn die Brücke bzw. die Widerstände diesen Bedingungen genügen, liefert die Brücke bei geringep Spannungsänderungei des Ankers #a" grosse Ströme im Brückenzweig bzw. der Hilfserregung 6.
Besonders günstig sind die Verhältnisse, wenn z. B. die Widerstände 1 und 3 positiv spannungsabhängig sind und mit zunehmender Spannung zunehmen (z. B. Eisenwiderstände, Metalldrahtlampen) und wenn gleichzeitig die Widerstände 3 und 4 konstant oder negativ spannungsabhängig sind (z. B. kohle- ähnliche Widerstände, Kohlenfadenlampen), welche Kombination an sich auch bekannt ist.
Wenn die Maschine als Motor mit stark veränderlicher Spannung betrieben wird, liegen die Ver- hältnisse ähnlich, wie im vorstehenden für den Generatorbetrieb beschrieben, und statt der praktisch gleichbleibenden Spamung wird eine praktisch gleichbleibende Drehzahl erreicht.
Man kann die Wirkung der Brücke noch erheblich beeinflussen und steigern, wenn man die Wider-
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