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Österreichische PATENTSCHRIFT Now 16927. BERLINER MASCHINENBAU-ACTIEN-GESELLSCHAFT,
VORMALS L. SCHWARTZKOPFF IN BERLIN.
Felderregungseinrichtung für elektrische Maschinen.
Vorliegende Erfindung betrifft Feldarmaturen für elektrische Maschinen mit Gleich- stromerregnng und hat den Zweck, die Ankerrückwirkung auszugleichen oder unschädlich zu machen. Man benutzt dabei eine Wicklung, welche der Wicklung der bekannten Dreiphasenarmatur entspricht und schaltet dieselbe so, dass die eine der drei Wicklungen zur Erzeugung des Haupterregerfeldes und die beiden anderen Wicklungen zur Erzeugung eines Hilfsmagnetfeldes dienen, welches dem Ankerfeld gleich aber entgegengesetzt gerichtet ist.
Dieses Gegenfeld bewirkt den Ausgleich der Wirkung des Ankerfeldes, also der Ankerrückwirkung.
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Hauptstrommaschine, einer Compoundmaschine. einer Akkumulatorenbatterie oder einem Wechsel-oder Drehstrom-in Gleichstrom-Transformator entnehmen. Auch kann man für das Erregerfeld und für das Gegenfeld verschiedene Gleichstromquellen verwenden.
Bei Gleichstrommaschinen kann man sowohl den Strom für das Erregerfeld, als auch den Strom für das Gegenfeld der Maschine selbst entnehmen. Wird der Strom für das Gegenfeld der Maschine selbst entnommen und die Gegenfeldwicklung vom Belastungsstrom
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besondere Stromquelle verwendet, so muss man für jede Belastung den Strom der Gegenfeldwicklnng dem jeweiligen Hauptstrom der Maschine proportional regulieren, was sowohl von Hand, als auch selbsttätig geschehen kann.
Man kann auch bei Wechselstrom-oder Drehstrommaschinen das Gegenfeld durch einen vom Belastungsstrom direkt abhängigen Gleichstrom speisen, indem man einen Wechsel-
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windungen, so kann man durch geeignete Wahl des Verhältnisses der beiden Amperewindungs- zahlen erreichen, dass das Erregerfeld je nach Bedarf verstärkt oder geschwächt wird. Die
Ankerrückwirkung lässt sich dabei trotzdem beseitigen, wenn nur die Summe der Ampère- windungen in beiden Wicklungen die gleiche ist, wie in dem Fall, wo beide Wicklungen die zum Ausgleichen der Ankerrückwirkung erforderlichen Ampcrewindungen in gleicher
Anzahl besitzen.
Die den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende Feldarmatur ist auf der bei- gefügten Zeichnung veranschaulicht worden.
Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen Diagramme, welche die Wirkungsweise der neuen Feldi wicklung erklären.
Fig. 4 zeigt schematisch die Schaltung-und Verbindungsweise bei einer Wicklung, welche der gewöhnlichen Dreiphasenschaltung mit übereinander greifenden Phasen entspricht.
Die Fig. 5 und 6 zeigen die zugehörigen, graphisch dargestellten Magnetfelder.
Fig. 7 zeigt eine Schaltung, bei welcher die Wicklung für das Erregerfeld an die ) Pole einer Gleichstromquelle und die Wicklungen für das Gegenfeld in den äusseren Strom- kreis derselben geschaltet sind.
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Fig. 8 entspricht der Fig. 7 mit der Änderung, dass die Wicklung für das Erregerfeld nicht zum anderen Po ! der Maschine geführt, sondern hinter den Gegenfeldwicklungen an die Hauptleitung angeschlossen ist.
In Fig 9 ist die Wicklung für das Erregerfeld mit den Wicklungen für das Gegenfeld in Serie geschaltet.
Fig. 10 entspricht der Fig. 7 mit der Änderung, dass die beiden Wicklungen für das Gegenfeld nicht in Serie, sondern parallel geschaltet sind.
Fig. 11 zeigt eine sowohl für Gleichstrommaschinen, als auch für Wechselstrommaschinen geeignete Schaltung, bei welcher das Erregerfeld und das Gegenfeld aus ein und derselben besonderen Stromquelle gespeist werden.
Fig. 12 zeigt die entsprechende Schaltung in dem Falle, dass das Erregerfeld und das Gegenfeld aus je einer'besonderen Stromquelle gespeist werden.
Fig. 13 zeigt eine Schaltung, bei welcher das Erregerfeld aus einer besonderen Stromquelle gespeist wird, während für das Gegenfeld ein Transformator verwendet wird, dessen Gleichstrom vom Belastungsstrom der Maschine erzeugt wird.
Fig. 14 zeigt die Verbindung einer Wechselstrom-oder Drehstrommaschine mit einer besonderen Erregermaschine, wobei sowohl die zur Erzeugung der Haupterregerfelder als auch die zur Erzeugung der Gegenfelder dienenden Wicklungen je in Serie geschaltet sind.
Die Fig. 15 bis 18 veranschaulichen die Anordnung, dass die Ampèrewindungszahlen der beiden Gegenfeldwicklungen verschieden sind.
Die Fig. 15 und 16 betreffen die Verstärkung und die Fig. 17 und 18 die Schwächung des Erregerfeldes.
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einfache Weise zu erzielen ist.
Bekanntlich setzt sich das resultierende Feld JM, (Fig. 1) einer elektrischen Maschine mit Gleichstrornerregung aus dem Haupterregerfeld Jle und dem Ankerfeld M. zusammen, wobei 3/e und A aufeinander senkrecht stehen. Die Grösse und Richtung von Mr ändert sich mit der Belastung des Ankers. Um die Rückwirkung des Ankers auf das Haupterregerfeld unschädlich zu machen, kann man ausser dem Haupterregerfeld Me noch ein Gegenfeld Mg erzeugen, welches dem Ankerfeld 31"gleich, aber entgegengesetzt gerichtet ist (Fig. 2).
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kreis eingeschaltet sind.
Bei Gleichstrommaschinen, bei denen die zur Erzeugung des Gegenfeldes dienenden Wicklungen in Serie mit dem Anker geschaltet sind, ergibt sich die Proportionalität zwischen dem Ankerstrom und dem Gegenfeldstrom natürlich ohne weiteres.
In Fig. 11 ist zur Speisung der Wicklungen 1 sowohl als zur Speisung der Wicklungen II und III eine besondere Stromquelle e verwendet. Dabei wird der Strom der Gegenfeldpbasen je nach der Belastung der Hauptmaschine durch einen einstellbaren Widerstand w reguliert.
In Fig. 12 ist für die Wicklung 1 eine besondere Stromquelle f und für die Wicklungen II und III eine zweite besondere Stromquelle g verwendet. Der Gegenfeldstrom wird wiederum durch den Regulierwiderstand w proportional der Belastung der Hauptmaschine reguliert.
Sowohl bei Fig. 11 wie bei Fig. 12 kann die Regulierung des Widerstandes statt von Hand auch durch eine selbsttätige Schaltvorrichtung bewirkt werden.
In Fig. 13 ist eine Schaltung dargestellt, welche für Wechselstrom und Drehstrom anwendbar ist. Bei derselben wird die Wicklung I durch eine Gleichstromquelle h gespeist.
Die Gegenfeldwicklungen 11 und III werden dagegen durch einen Gleichstrom gespeist, welcher vom Belastungsstrom der Hauptmaschine direkt abhängig ist, so dass sich der Strom der Gegenfeldwicklung proportional dem Belastungsstrom ändert. Erreicht wird dies durch einen Wechselstrom- oder Drehstrom-Gleichstrom-Transformator u, welcher verschiedener Art sein kann, wenn er nur der Bedingung genügt, dass sein Gleichstrom proportional oder an- nähernd proportional mit dem Belastungsstrom der Hauptmaschine ansteigt. Auf diese Weise lässt sich bei synchronen Maschinen eine konstante Klemmenspannung und bei Synchronmotoren und Wechselstrom-Umformern (Konvertern) eine günstigste Phasenverschiebung erzielen.
In Fig. 14 ist eine Wechsel- oder Drehstrommaschine in Verbindung mit ihrer Erreger- maschine dargestellt. Dabei sind die Wicklungen I der Erregermaschine i und der Wechsel- oder Drehstrommaschine k in Serie/geschaltet. Ebenso sind die Gegenfeldwicklungen 11 und 117 beider Maschine in Serie geschaltet. Man kann l11e\) e1 eine gemeinsame Rückleitung
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strom muss auch bei der Schaltung der Fig. 14 je nach der Belastung der Hauptmaschine reguliert werden, zu welchem Zweck wieder ein von Hand oder auch selbsttätig einstellbarer Widerstand w verwendet wird.
Da die Spannung des Stromes für das Haupterregerfeld unter Umständen nicht so gross zu sein braucht, wie die Klemmenspannung der Maschine selbst, so kann man die Haupterregerwicklung zwischen eine Hauptbürste und eine llilfsbürste schaiten, wobei die Stellung der, Hilfsbürste auf dem Kollektor verändert werden kann. Man erhält so eine niedrigere Spannung, ohne Widerstand vorschalton zu müssen.
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besitzen. Man kann jedoch den beiden Gegenfeldwicklungen auch verschiedene Ampère- windungszahlen geben und dadurch je nach Bedarf eine Verstärkung oder Schwächung des Haupterregerfeldes erzielen.
In Fig. 15, welche der Fig. 5 entspricht, ist angenommen, dass der Strom der Wicklung 777
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so dass also die Summe der Ampèrewindungen beiden Wicklungen dieselbe ist, als wenn beide Wicklungen die zum Ausgleichen der Ankerrückwirkung erforderlichen Ampèrewindungen in gleicher Anzahl besitzen. Der Vergleich der Fig. 15 mit der Fig. 5 ergibt, dass das
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und Subtraktion der beiden Magnetfelder ergeben sich aber in diesem Falle nicht nur die Dächen des Magnotfeldes Mg, sondern ausserdem noch die kleinen schraffierten Flächen.
Diese schraffierten Flächen liegen nun aber gerade in der Mitte des Haupterregerfeldes (Fig. 16). Es ergibt sich daher eine Verstärkung des Haupterregerfeldes, wenn man den Strom der Wicklung II kleiner ma'c1Jt als den Strom der Wicklung IIL
In Fig. 17 ist der umgekehrte Fall dargestellt, dass der Strom der Wicklung 77 grösser ist als der Strom der Wicklung IJI. Dabei ergibt sich wiederum, dass mg genau so gross geblieben ist, wie in Fig. 5. Das als Überschuss auftretende schraffierte Feld liegt in der Mitte des Haupterregerfcldes, hat aber entgegengesetzte Richtung. Es ergibt sich daher in diesem Falle eine Schwächung des Haupterregerfeldes (Fig. 18).
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In Fig. 20 ist die Verschiedenheit der Ampèrewindungszahlen der Wicklungen 11 und III dadurch erreicht worden, dass die eine Wicklung in Serie mit dem Widerstand r zur anderen Wicklung parallel geschaltet ist.
Statt den Strom der beiden Gegenfeldwicktungen verschieden zu machen, könnte man auch die Windungszahlen verschieden machen.
Die verstärkende und schwächende Eigenschaft der Gegenfeldwicklung kann z. B. benützt werden, um
1. bei Gleichstrom-, Wechselstrom-und Drehstrommaschinen ohne Nachregulierung des durch Wicklung I erzeugten Erregerfeldes die Spannung bei Belastung entweder zu erhöhen oder zu erniedrigen ;
2. bei Gleichstrommotoren die Tourenzahl bei Belastung nach oben oder unten zu verändern ;
3. bei Synchron-Motoren und Drehstrom-Gleichstrom-Umformern zur Veränderung der Phasenverschiebung eine Über-oder Untererregung zu erzielen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Felderregungseinrichtung für elektrische Maschinen mit einer der gewöhnlichen
Dreiphasenwicklung entsprechenden Feldwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass der einer Phase entsprechende Wicklungsteil zur Erzeugung des Haupterregerfeldes und die den beiden anderen Phasen entsprechenden Wicklungsteile zur Erzeugung eines dem Ankerfeld ent- gegengesetzt gerichteten und gleich grossen Feldes dienen.