AT131522B - Einankerumformer. - Google Patents

Description

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    EiHankerHmtormer.   
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 verwendet, welche zum Teile die Feldform. zum Teile die   Feldlage   zu verändern hatten. Diese Zwischenpole waren bei der bisher üblichen Gleichstromanahme am Kollektor mittels einfachen Biirstensatzes nicht nur auf die Wechselstromseite, sondern auch auf die Gleichstromseite induzierend wirksam. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine   Anordnung   der   Zwischenpole   Z   nach Fig. l   mit beiderseits liegenden Stromwendezonen und doppeltem   Gleichstrombiirstensatz.   welcher zu zwei elektrisch voneinander getrennten Gleichstromnutzkreisen   a-b,     c- führt.

   Die beiden getrennten Gleichstromnutzkreise   sind grundsätzlich derart an den doppelten Bürstensatz angeschlossen, dass die Zwischenpole Z nur auf die Wechselstromseite induzierend einwirken   können   wodurch beide Gleichstromkreise a-b und c-d 
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   keinen Nutzgleiehstrom mehr.   weshalb die Ohmschen Ankerkupferverluste noch um ein beträchtliches Mass sinken und die Ankermodelle noch kleiner als bisher   möglich gewählt werden können.

   Aber auch   die   Stromwendung   ist bei doppeltem   Gleiehstrolllbürstensatz   wesentlich günstiger, da einerseits bei   gleicher Gesamtleistung   die   Reaktanzspannung   auf die Hälfte sinkt und anderseits die   Ankerfeldform   bei Durchmesserwicilnng vom Dreieck in das vorteilhaftere Trapez übergeht, wodurch sich wieder die Spannungsverteilung am Kollektor bessert und die mittlere Segmentspannung entsprechend höher gewählt werden kann. Beide Einflüsse erlauben beim Entwurfe grössere Ankerlängen und höhere Überlast-   barkeiten. was   eine weitere   Steigerung   der Modellausnützung bedeutet. 



   Die beiden voneinander elektrisch getrennten Nutzstromkreise gleicher Spannung sollen mit gleichgrossen Strömen belastet werden, was bei Speisung eines Doppelkollektormotors nach Fig. 2 oder zweier 
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   heit   zu. 



     Erhalten die Zwisehenpole Z Feldwicklungen, so   wirken diese stets wie Querfeldwicklungen. Sie 
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 so fällt die   Gleichspannung   ab. weil dadurch die Pole des   induzierenden     synchronen Ankerdrehfeldes unter   die Zwischenpole, also in die   Bürstenachse hineingezogen werden. Wird   in der Folge die   Zwischenpol-   
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 und die   Gleichspannung steigt auf ihre ursprüngliche   Höhe.

   Das Verlustdrehmoment der Eisen-und Reibungsverluste wird durch die Rückwirkung des Ankerdrehfeldes auf das Zwischenpolfeld gedeckt und die Gleichspannung ist ungefähr dem Sinus des zugehörigen Nacheilwinkels direkt proportional. 
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 bekannten Querfeldwicklungen, welche auf den Hauptpolen bisher allein untergebracht waren. in ihrer   Wirkung vorteilhaft unterstützt werden.   Die Zwischenpol- und Querfelderregung (Z und Q) kann fremd, gemeinsam ode getrennt erfolgen. Auch kann einer beider Teile oder können beide gemeinsam an gleichnamige Klemmen der getrennten Nutzkreise gelegt werden, wodurch sie mit einer Gleichspannung 
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 die Nutzkreisspannung von der Drehfeldkomponente senkrecht zur Bürstenaehse erzeugt wird. Die Fig. 4 und 5 zeigen solche Schaltungen.

   Durch dieselben wird es   möglich.     Haupt-und Querfeld von solchen   
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 lässt sieh somit das Ankerdrehfeld unterstützen bzw. ganz vom   Aussenpolkranz   allein erzeugen. Der unbelastete Umformer nimmt dann gar keinen Strom mehr auf. welcher die   Ankerdrehfeldmagnetisierung   zu besorgen hätte, aber der   Umformer   verliert dabei seine   Fähigkeit   zum selbständigen   Synchronlauf.   



  Wird nämlich das Hauptfeld bei höchster Gleichspannung und das Querfeld mit Zwisehenpolfeld bei der Gleichspannungsnullage auf solche   Erregungsstärke richtig eingestellt,   so lässt sich zeigen. dass die   Aussen-     pollen'legung   auch bei allen Zwischenlagen durch ihre Schaltung richtig eingestellt bleibt und dass der 
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 sichtigt und kompensiert erscheint. Er muss ebenso wie der Drehfeldeinankerumformer ohne Aussenfeld synchron angetrieben werden. Bei Gleichstromlast heben sieh dann bei jeder Feldlage die primären und sekundären Ankerfelder vollständig auf, die Amperewindungsgürtel decken einander   vollständig     und   die Ohmschen Ankerkupferverluste erlangen in jeder Regellage ihren niedersten Wert. 



   Durch getrennte Erregung einer zusätzlichen Querfeld- oder Zwischenpolwicklung Z' nach Schaltung in Fig. 4 vermag der Umformer wieder selbst synchron zu laufen und kann gleichstromseitig wie die 
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 weichenden Einflüsse der Pollücken für die Stromwendezonen entfallen. Ein solcher   Umformer     ent-   nimmt auch aus dem Wechselstromnetze   nur gleichmässige,   also stossfreie Leistung und eignet sich daher besonders zur Speisung von Gleichstrompufferanlagen.

   Wird diese zusätzliche   Querfeld-oder Zwischen-   polerregung im Nebenschluss zu den Gleichstromverbrauchen geschaltet (am wirksamsten an den Netz-   punkten   grössten Spannungsabfalles), so bleibt die mit dieser Erregung eingestellte   Gleichspannung   infolge Fehlens von   PolIüekenreaktionen auch   dann konstant, wenn die Spannung der primären Wechselstromseite grösseren Schwankungen unterworfen ist. Auf diese Weise kann ein   Gleichstrom-   lichtnetz von einem schwankenden Wechselstromkraftnetze ohne besondere Regelapparate auf konstante 
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 werden, welcher in bekannter Weise vom speisenden Transformator   abgezweigt wird.

   Die Wechsel-   stromspannungsschwankungen lassen sich sogar überkompensieren, wenn man die   zusätzliche   Quer- 
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 in den Zuleitungen ausgeglichen werden. 



   Die Regelung mittels Zusatzwicklung gegen die Nullspannungslage zu kann vorteilhaft durch einen asynchronen Zusatzantriebsmotor unterstützt werden, welcher dann einen Teil der   Umformerreibuns : s-   und Eisenverluste durch ein zusätzliches Drehmoment deckt. Bei einer bestimmten Zusatzerregung ist   nämlich   die Gleichspannung den motorisch zu überwindenden Reibungs- und Eisenverlusten des Ein- 
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 nommen. so geht die Gleichspannung   auf Null zurück und darüber   hinaus kehrt sich die Spannung   um.   Als Motor eignet sich jede asynchrone Maschine. deren Drehmoment geregelt werden kann. Sie kann auch eine vom Umformer gespeiste   Gleichstrommasehine   sein. 



   Für den synchronen Antrieb des nicht selbst synehronlaufenden Einankerumformers nach Schaltung in Fig. 5 wird am besten eine   Maschinenart   gewählt, welche auch ein klagloses Anwerfen besorgen kann. Eine solche Maschinenart, welche in allen Fällen anwendbar ist, insbesondere bei der   Umformung   von Einphasenstrom in Gleichstrom, stellt der querfelderregte   Einankerumformer   dar. Derselbe lässt sich für den Anlauf mit einer Phase als kompensierter Reihenschlusskollektormotor   schalten,   wenn die Hauptpole eine Hauptschlusswirkung erhalten und die Querfeldwicklungen kurzgeschlossen werden.

   Bei genügend hoher Drehzahl kann die Umschaltung auf Synchronlauf einfach dadurch erfolgen, dass   nun   die   Umformerschleifringe   normal mit Wechselstrom gespeist werden.   die Hauptschlusswickluns nffen   bleibt oder kurz geschlossen wird und die Querfeldwicklung normal erregt wird. wobei der Umformeranker von selbst in Synchronismus schnappt. Dieser Umformer leistet vorwiegend   als Motor mechanische Arbeit   und an der Höhe der Gleichspannung, welche durch Kompoundquerfeldwicklungen für alle   Belastungen   
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 wird am besten dadurch geregelt, dass entweder der Polkranz des   Hauptumformers   oder der Ständer der synchronen Antriebsmaschine verdreht wird.

   In beiden Fällen wird die synchrone   Drehfeldlase des   Hauptumformers zu dessen   Stromwendezonen verändeit.   Die Regelung ist   kontinuierlich   und geht durch 
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 umkehrt. 



   Durch zwei solche primär parallelgeschaltete. gleichzeitig entsprechend geregelte   Umformer lässt   sich die Blindstromaufnahme gegenseitig derart kompensieren, dass die   Umformergruppe   aus dem Netze bei allen Regelspannungen nur reinen   Wirkstrom   entnimmt. Der synchrone Antrieb kann dabei für beide Umformer gemeinsam bewirkt werden,   u.     xw.   müssen die   Verdrehungen   zum Zwecke der Spannungregelung entgegengesetzt erfolgen. wenn beide Umformer gleichen Drehsinn haben. 



   Zur Umformung von Einphasenstrom in Gleichstrom lässt sich vorliegende Erfindung noch in der Weise vervollkommnen, dass der   Einphasenstrom   nicht wie bisher üblich in zwei diametralen Anschlusspunkten des zweipoligen   Wicklungssehemas   zugeführt wird. sondern die   (aeiehstromwieklung   an vier Stellen, welche zu obigen Punkten symmetrisch versetzt liegen, speist. Der Einphasenstrom wird zu 
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 gebracht und sinngemäss durch vier Schleifringe zugeführt. Fig. 6   veranschaulicht   die prinzipielle Anordnung im zweipoligen Schema. Durch diese Teilung der Anzapfpunkte werden die zwischenliegenden Wieklungsteile dauernd   wechseistrom frei   und das einphasige   Ankerfeld   erhält Trapezform.

   Ersterer Umstand erniedrigt weiter die   O@mschen Ankerwicklungsverluste, letzterer Umstand verringert   das Entstehen von Oberwellen und   beiuMgt dadurch   die   Stromabnahme   am Kollektor. Eine weitere Ver- 
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 vorteilhaft unter den Phasenmitten verlegt sind. Durch diese Massnahme sinkt nämlich der innere Wechselstrom der Wicklung gegenüber dem inneren Gleichstrom und der in den Leitern verbleibende resultierende Reststrom wird kleiner und mit ihm die Verluste.

   Weiters bewirkt diese Massnahme eine   gleichmässigere   Wärmeverteilung auf der Ankeroberflche. weil gerade   die Phasenmitten elektrisch am geringsten bean-   sprucht erseheinen. 
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 für sich bereits ein zweiphasiges Dämpfungssystem. das in den   Stromwendezonen dadurch noch besonders   wirksam gemacht wird. dass die Querfeldwicklungen Q diese Zonen grundsätzlich umschlingen und ihre gleichstrommagnetisierende Wirkung dort durch schmale, gegenmagnetisierende, nur über diese Zonen reichende Spulen G aufgehoben   wdid. welche einzeln in Nebenschluss zu   den zugehörigen   Qllerfeldspulen   geschaltet sind.

   Dadurch wird   erreicht, dass   jede   Querfeldspule   mit der ihr parallelgeschalteten Gegen-   magnetisierungsspule für   die   gegenläufigen   Drehfelder je einen vollkommen in sich geschlossenen   Dämpfungskreis   darstellt, welcher gerade in den Stromwendezonen durch die doppelte   Wuknng der   Querfeldwieklung mit der   Gegenmagnetisierungswicklung wesentlich verstärkt erscheint. Fig.

   H zeigt   den Verlauf des   Gleichstromes   in einem Solchen   Wicklungssystem   und Fig. 0 den Verlauf des dämpfenden   Wechselstromes.   Ein Teil des querfelddämpfungsstromes wird über den Querfelderregerstromkreis   liessen.   Dieser Teilstrom lässt sich erfindungsgemäss durch eine einstellbare Drosselspule D nach Bedarf mehr oder weniger vollkommen in die gegenmagnetisierenden Spulen G über den Stromwendezonen ab- 
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 löschen und übliche Wendepole anzubringen. 



   Fig. 8 zeigt den   Aussenpolkranz   eines solchen zweipoligen. einphasigen Einankerumformers mit   wischenpolen   Z, Querfeldwieklungen Q. Hauptpolwicklungen H und gegenmagnetisierenden Spulen G. 



  In dieser besonderen Ausführungsform reichen die einzelnen Querfeldwicklungsspulen Q nicht über die 
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Claims (1)

1. <Desc/Clms Page number 4> EMI4.1 polwieklungen in Nebenschluss zu den Gleichstromnutzkreisen erregt werden.

   5. Einankerumformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. dass die Zwischenpol-bzw. Quer- feldwicklungen ganz oder teilweise von den Gleichspannungen zwischen den gleichnamigen Bürstenbolzen der beiden getrennten Gleichstromnutzkreise aus erregt werden.

   6. Einankerumformer nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregungen der Haupt-und Zwisehenpole so eingestellt sind, dass durch sie allein bereits im Umformeranker für jede Regellage die volle Leerlaufwechselspannung induziert wird. wobei der Umformer synchron angetrieben werden muss.

   7. Einankerumformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet. dass die Gleichspannungsregelung durch Verdrehung des Aussenpolkranzes mit den Gleichstrombürsten gegenüber der synchronen Drehfeldlage oder durch relative Verdrehung der synchronen Drehfeldlage gegenüber dem Aussenpolkranz mittels des Synehronantriebes bewirkt wird.

   8. Einankerumformer nach den Ansprüchen 4 und 5. dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil der Zwischenpol- bzw. Querfelderregung nach Anspruch 6 eingestellt ist, während der übrige, zusätzliche Teil der Zwischenpol- bzw. Querfelderregung darüber hinaus im gleichen Sinne wie das Gleiehstrolll- ankerfeld erregt wird, wodurch der Umformer wieder zu selbständigem Synchronlauf befähigt wird und mit Hilfe dieser zusätzlichen Erregung wie die bekannten querfelderregten Einankerumformer in seiner Gleichspannung geregelt werden kann und stets phasenverbessernden Strom aufnimmt.

   9. Einankerumformer nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Zwischen- pol-bzw. Querfelderregung von einem regelbaren Teile des Nutzstromes durchflossen wird. wobei der Umformer konstante Leistung abgibt und aus dem Weehselstromnetze aufnimmt. EMI4.2 bzw. Querfelderregung im Nebenschluss zu den Verbrauchern von der Stelle des grössten Spannungsabfalles aus gespeist wird. um die Gleichspannung dort konstant zu halten.

   11. Einankerumformer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Zwischen- EMI4.3 die Gleichspannungsregelung auch durch eine mitlaufende, motorisch oder bremsend wirkende asynchrone Maschine bewerkstelligt wird, wobei diese Maschine auch eine vom Umformer aus gespeiste Gleichstrommaschine sein kann. EMI4.4 Gleichstrom, dadurch gekennzeichnet, dass der Einphasenstrom in zwei voneinander elektrisch getrennten Stromkreisen transformiert dem Umformeranker zugeführt wird, wobei die Wicklungsanzapfstellen im EMI4.5 einen spitzen Winkel ss versetzt, in doppelter Anzahl angeordnet erscheinen.

   14. Einankerumformer nach den Ansprüchen l bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Unter- drückung des Querfeldes in den Stromwendezonen durch schmale. nur über diese Zonen reichende Feldspulen bewirkt wird. welche zu den zugehörigen, diese Zonen umfassenden Querfeldwicklungen grundsätzlich parallelgeschaltet sind, wodurch diese Feldspulen mit den Querfeldwicklungen zusammen für gegenläufige Drehfelder je einen in sich geschlossenen Dämpfungskreis darstellen, dessen Wirkung für die Stromwendezonen durch Vorsehalten von einstellbaren Drosselspulen in den Querfelderregerstromkreis nach Bedarf gesteigert werden kann.