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Einrichtung zum Selbsterregen synchroner Wechselstrommaschinen.
Ein grosser Nachteil aller synchronen Wechselstrommaschinen liegt darin, dass sie sich nicht selbst erregen, sondern zur Speisung ihrer Feldwicklung einer Gleichstromquelle bedürfen. Dadurch werden nämlich die Kosten der Einrichtung beträchtlich erhöht, da nur in ganz wenigen Fällen ein Gleichstromnetz geeigneter Spannung zur Verfügung stehen wird. Meistens muss der Erregerstrom durch eine Sammlerbatterie oder eine besondere, für Gruppen-oder Einzelerregung eingerichtete Erregermaschine geliefert werden. Vielfach hat man auch als Erregerstromquelle besondere Umformer oder Quecksilberdampfgleichrichter aufgestellt. Auch ist vorgeschlagen worden, die Synchronmaschine mit einem Kommutator auszurüsten und den zur Erregung erforderlichen Gleichstrom den Kommutatorbürsten zu entnehmen.
Schliesslich hat man versucht, die Erregung synchroner Wechselstrommaschinen dadurch zu bewirken, dass man die Wechselspannung in einem elektrolytischen Gleichrichter oder Voltameter in Gleichspannung umwandelte und in dieser Form zur Speisung der Feldwicklung benutzte. Alle diese Lösungen sind aber letzten Endes unbefriedigend, weil sie entweder umständliche und kostspielige Einrichtungen erfordern oder sorgfältiger Wartung bedürfen, da Betriebsstörungen unbedingt vermieden werden müssen.
Die Erfindung bezweckt, eine Einrichtung zur Erregung synchroner Wechselstrommasehinen zu schaffen, die sich ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Gleichstromquellen selbst erregen soll, sich durch ihre grosse Einfachheit auszeichnet und wegen ihrer geringen Kosten bei jeder synchronen Wechselstrommasehine angewendet werden kann. Dieser Zweck wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass Metallgleichrichter mit mehreren Zellen verwendet werden, deren Schichten abwechselnd aus einem Metall und einer Metallverbindung bestehen (insbesondere der Kupfer-Kupferoxydgleiehrichter). Diese Metallgleichrichter weisen keine in Betracht kommenden, durch Polarisation erzeugten Gegenspannungen auf und benötigen daher ausser der speisenden Wechselstromquelle keine fremde Stromquelle.
Alle elektrolytisehen Nassgleichrichter dagegen haben eine je nach dem Material der Elektroden und des Elektrolyten verschieden grosse Gegenspannung, die in der Regel die Grössenordnung von mehreren Volt pro Zelle hat. Ehe nun die aufgedrückte Wechselspannung nicht gross genug ist, diese Gegenspannung zu überwinden, kann der elektrolytische Gleichrichter keinen Gleichstrom abgeben. Daher kommt natürlich ein Gleichrichter, dessen Gegenspannung so hoch ist, dass er auf die anfängliche Remanenzspannung der Wechselstrommasehine gar nicht anzusprechen vermag, überhaupt nicht in Frage, wenn man nicht die Anlage durch Hinzunahme einer Sammlerbatterie oder einer anderen Gleichstrom quelle umständ- licher und kostspieliger machen will.
Da die Metallgleichrichter fast unbegrenzt haltbar sind und keiner Wartung und keiner Erneuerung von Bestandteilen bedürfen, haben sie aus den übrigen, oben angegebenen Gründen allein unter allen bekannten Gleichrichtern zur Selbsterregung von Wechselstrommaschinen Wert. Diese Erwägung hat sich durch Erregungsversuche, die mit Kupferoxydgleiehrichtern an Wechselstrommaschinen ausgeführt wurden, vollauf bestätigt. Der erzielte Erfolg ist um so höher zu bewerten, als nach einer verbreiteten Anschauung die Ventilwirkung der Trockengleiehrichter, beispielsweise auch des Kupfer-Kupferoxydgleichrichters, auf elektrolytische Vorgänge zurückgeführt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung gemäss der Erfindurg ist in der Zeichnung schematich veranschaulicht. a ist ein synchroner Drehstromerzeuger, b seine Drehstromankerwicklung, c seine Gleichstromfeldwicklung. Die Feldwicklung c steht mit der Gleichstromseite eines Gleichrichters d in Verbindung, der aus ruhenden, trockenen Metallgleichrichterzellen an sich bekannter Art (z. B. aus Kupfer-Kupferoxydzellen) zusammengesetzt ist und wechselstromseitig über einen Transformator e an die Klemmen der Ankerwielzlung b angeschlossen ist. Die Gleichriehterzellen sind in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise zwischen den freien Enden der Sekundärwicklung des Transformators e einerseits und deren Sternpunkt anderseits angeschlossen.
Sobald die Drehstromsynchronmaschine a mit der vorgeschriebenen Drehzahl läuft, entsteht an ihien Ankerldemmen eine kleine, durch die Remanenz der Feldmagnete hervorgerufene Wechselspannung, die im Gleichrichter d in Gleichspannung umgeformt wird, Die Gleichspannung ruft im Stromkreise der Erregerwicklung c einen Gleichstrom von geringer Stärke hervor, der seinerseits das Magnetfeld
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Gleichrichter gelieferte Gleichstromspannung gerade zur Erzeugung derjenigen Erregerstromstärke ausreicht, die erforderlich is. t, um die vorgeschriebene Klemmenspannung der Synchronmaschine aufrecht- zuerhalten.
Der Hauptvorteil der beschriebenen Eimichtung im Vergleich zu den bisher üblichen Methoden der Selbsterregung von Werbselstrommaschinen besteht in ihrer ausserordentlichen Einfachheit, Billig- keit und Betriebssicherheit. Denn die aus Metallzellen zusammengesetzten Gleichrichter haben, wie bereits erwähnt, eine fast unbegrenzte Lebensdauer und bedürfen überhaupt keiner Wartung und Be- dienung. Da überdies ihr Raumbedarf äusserst gering ist, können sie im Maschinengehäuse selbst bequem untergebracht werden, ohne dass dadurch dessen Abmessungen irgendwie vergrössert zu werden brauchen.
Der Ort des Einbaues eines solchen Gleichrichters kann sogar ohne Nachteil an einer wenig zugänglichen
Stelle der Maschine liegen. Dies ist ein weiterer wichtiger Vorteil des Erfindungsgegenstandes, den z. B. eine Selbsterregungseimichtung mit elektrolytischem Gleichrichter nicht hat. Denn der elektrolytische
Gleichrichter nutzt. sich im Betriebe stark ab und bedarf einer ständigen Überwachung und häufiger
Erneuerung des Elektrolyten.
Für die Wirkung der beschriebenen Einrichtung ist es natürlich gleichgültig, ob die zu erregende
Synchronmaschine ein-oder mehrphasig ist und ob sie als Generator oder als Motor betrieben wird. In j3dem Falle ermöglicht der zwischen die Ankerwicklung und die Feldwicklung geschaltete, bereits auf die anfängliche Remanenzspannung sicher ansprechende Troekengleichrichter das Zustandekommen einer Selbsterregung der Synchronmaschine in einer besonders einfachen und zweckentsprechenden Weise.
PATENT-ANSPRÜCHE : L Einrichtung zum Selbsterregen synchroner Wechselstrommaschinen, deren Wechselspannung in einem Gleichrichter in Gleichspannung umgewandelt und in dieser Foim zur Speisung der Feldwick- lung der Maschine benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter aus Zellen zusammen- gesetzt ist, deren jede aus abwechselnden Schichten eines Metalles und einer Metallverbindung (z. B.