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Vorrichtung an kompoundierten, innenpoligen Synchronmaschinen
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Art,Nr. 193992 ist, vor allem desjenigen Haupttyps dieser Vorrichtung, bei dem die Induktanzen des
Erregers aus Anker- und Kompoundwicklungen be- stehen und diese und der Kommutator, der seine
Lamellen mit der Ankerwicklung verbunden hat, feststehend sind, während die Bürstenbrücke drehbar und mit der Maschinenwelle zusammengekup- pelt ist.
Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung er- reicht man, dass der Erreger für Synchronmaschinen einer gewissen, bestimmten Leistung und einer be- stimmten Polzahl (p == 4 oder höher, entsprechend einer Drehzahl von 1500 pro Minute oder weni- ger) kleiner bemessen werden kann als bei Syn- chronmaschinen mit herkömmlichem Erreger oder mit einem Erreger gemäss dem Stammpatent. Tat- sächlich erhält der Erreger durch die Erfindung eine konstante Grösse für eine gewisse Leistung der
Synchronmaschine unabhängig von der Drehzahl, und braucht nicht wie sonst eine grössere axiale
Länge und gegebenenfalls grösseren Durchmesser bei niedrigeren Drehzahlen (grösserer Polzahl) zu erhalten.
Nicht nur können Synchronmaschinen- aggregate für niedrige Drehzahlen hiedurch kleiner bemessen werden, besonders in axialer Richtung, sondern man gewinnt auch den herstellungsmässigen
Vorteil, dass die Anzahl der zur Bedienung von allen vorkommenden Typen von Synchrongenera-
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den kann.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Erreger zweipolig ausgebildet ist. unabhängig von der Anzahl der Pole p auf dem. Läufer der Synchronmaschine, dass der Kommutator eine Anzahl von Lamellen besitzt, die gleich p/2 mal die Anzahl der Ankerwicklungsspulen auf dem Erreger ist und in p/2 Gruppen unterteilt ist, wobei jede Lamelle in jeder Gruppe mic einer entsprechenden Lamelle in jeder der übrigen Gruppen und mit Endpunkten der Ankerwicklungsspulen verbunden ist, wodurch über die mit der Drehzahl der Synchronmaschine umlau- fende Bürstenbrücke eine Gleichspannung entnom- men werden kann, die von einem Feld herrührt, das mit p/2 mal so grosser Drehzahl wie die Synchronmaschine umläuft.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben, in der Fig. 1 und 2 schematisch die Hauptzüge eines Erregers für einen vierpoligen bzw. sechspoligen Svnchrongenerator in Endansicht zeigen.
Sowohl in Fig. 1 wie in Fig. 2 bezeichnen die Bezugsziffern 1 und 2 zwei konzentrische Ständerkernteile mit Nuten 3 bzw. 4 zur Aufnahme der Ankerwicklung bzw. Kompoundwicklung des Er-
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nicht dargestellt, jedoch sind die Verbindungen der Ankerwicklung mit den Lamellen des festen Kom-
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genommen worden, dass 24 Nuten 3 für die Ankerwicklung vorgesehen sind und dass der Kommutator 7 48 Lamellen besitzt. Die Lamellen des Kommutators 7 sind in zwei Gruppen unterteilt, welche je die Hälfte des Kommutatorumfanges umfassen, indem zwei und zwei einander diametral gegenüberstehende Lamellen miteinander verbunden sind, was durch Verbindungsleitungen 9 dargestellt ist. Durch die Verbindungen 8 und 9 sind somit sämtliche Ankerwicklungsspulen gleichartig an die Lamellen beider Gruppen angeschlossen.
Die auf der Welle der Maschinengruppe vorgesehene und somit mit der gleichen Drehzahl wie die Synchronmaschine umlaufende Bürstenbrücke ist schematisch veranschaulicht durch vier im gleichen Winkelabstand voneinander stehende Bürsten 10, die, wie durch Verbindungsleitungen 11 gezeigt ist, wechselweise miteinander und durch
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des Stammpatentes mit 3 bezeichnet ist). Zu beachten ist, dass die Bürsten, obgleich es von ihnen vier gibt, nur als zwei wirken, da jedes Paar von miteinander verbundenen Bürsten stets zwei diametral gegenüberstehende Lamellen berührt, die durch die Leitungen 9 verbunden sind.
Der Erreger ist
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somit zweipolig und könnte mit nur zwei Bürsten arbeiten, obgleich es vorteilhaft ist, die wirksame Bürstenfläche durch Ausnutzung der Möglichkeit, vier Bürsten zu verwenden, zu erhöhen.
In der im Stammpatent beschriebenen Weise entsteht durch die Wirkung des Ankerstroms der Synchronmaschine bei seinem Durchlauf durch die Anker- und Kompoundwicklungen auf dem Erreger in diesem ein umlaufendes Feld. Die Drehzahl dieses Feldes ist von der Polzahl der Synchronmaschine
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wird bei einem Erreger von dem im Stammpatent beschriebenen Typ dixie Drehzahl des Feldes gleich der Drehzahl der Synchronmaschine, während bei Verwendung des oben beschriebenen Erregers im Zusammenhang mit einer vierpoligen Synchronmaschine die Drehzahl des Feldes zweimal so gross wird.
Das Ergebnis ist also, dass man zu einer vier-
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ger gebrauchen kann, und da ein solcher Erreger kleiner, vor allem kürzer, als ein vierpoliger Erreger für dieselbe Leistung bei einer gegebenen Flussdichte im Eisen ausgebildet werden kann, erreicht man den Zweck der Erfindung, nämlich dass man die Gesamtabmessungen des gesamten Maschinenaggregats insbesonder in der Länge reduzieren kann.
Der in Fig. 2 gezeigte Erreger, welcher für einen sechspoligen Synchrongenerator gedacht ist, unterscheidet sich von dem bereits beschriebenen dadurch, dass die Lamellen des Kommutators 7 in drei Gruppen geteilt sind, die je ein Drittel des Umfangs umfassen, wobei dementsprechend gelegene, d. h. um 1200 voneinander versetzte Lamellen in den drei Gruppen mit denselben Ankerwicklungsspulen und miteinander durch Leitungen 13 bzw.
14 verbunden sind. Da die Ankerwicklung auch auf diesem Erreger in 24 Nuten liegt, sind also 72 Lamellen auf dem Kommutator erforderlich. Der Erreger ist mit einer Bürstenbrücke versehen, die sechs Bürsten 15 umfasst, die wechselweise in zwei Gruppen von je drei Bürsten durch die Leitungen 11 zusammengeschaltet sind, wobei jede Gruppe mit den Leitungen 12 mit der Erregerwicklung der Synchronmaschine verbunden ist. Auch in diesem Falle ist der Erreger also zweipolig, indem die drei Bürsten jeder Gruppe, welche um 1200 voneinan- der versetzt sind, stets mit drei Lamellen in Be-
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also dieselbe Funktion wie eine einzige Bürste haben.
Während des Betriebs des aus dem sechspoligen Synchrongenerator und dem soeben beschriebenen Erreger bestehenden Aggregats entsteht im Erreger ein Feld, das mit dreimal so hoher Drehzahl umläuft wie die Maschinenwelle mit der Bürstenbrücke.
Das Verhältnis zwischen der Grösse dieses zweipoligen Erregers für einen sechspoligen Generator und der Grösse eines sechspoligen Erregers für denselben Generator ist im grossen und ganzen dasselbe wie das Verhältnis zwischen den Polzahlen, d. h.
1Í3. Ganz allgemein gilt, dass falls die Polzahl des Synchrongenerators p ist, wobei der Kommutator p/2 mal so viel Lamellen wie die Anzahl der Ankerwicklungsspulen auf dem Erreger haben muss und diese Lamellen in p/2 Gruppen geteilt sein sollen, wird die Grösse des Erregers 2/p mal die Grösse, welche der Erreger haben würde, falls er für p Pole bei einer gewissen gegebenen Generatorleistung ausgebildet sein würde.
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Device on compounded, internal-pole synchronous machines
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Item No. 193992, especially the main type of device in which the inductances of the
The exciter consists of armature and compound windings and these and the commutator, its own
Has connected lamellae to the armature winding, are stationary, while the brush bridge is rotatable and coupled together with the machine shaft.
The device according to the invention achieves that the exciter for synchronous machines of a certain, certain power and a certain number of poles (p == 4 or higher, corresponding to a speed of 1500 per minute or less) can be dimensioned smaller than for synchronous machines with a conventional pathogen or with an pathogen according to the parent patent. In fact, the invention gives the pathogen a constant size for a certain output of the
Synchronous machine independent of the speed, and does not need a larger axial one as usual
Length and possibly larger diameter at lower speeds (larger number of poles).
Not only can synchronous machine units for low speeds be dimensioned smaller, especially in the axial direction, but the production-related ones are also gained
The advantage that the number of synchronous generators required to operate all types
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can.
The device according to the invention is characterized in that the exciter is two-pole. regardless of the number of poles p on the. Rotor of the synchronous machine that the commutator has a number of lamellas equal to p / 2 times the number of armature winding coils on the exciter and divided into p / 2 groups, each lamella in each group mic a corresponding lamella in each of the others Groups and is connected to end points of the armature winding coils, whereby a DC voltage can be taken from the brush bridge rotating at the speed of the synchronous machine, which comes from a field that rotates at p / 2 times the speed of the synchronous machine.
The invention is described in more detail below with reference to the drawing, in which FIGS. 1 and 2 schematically show the main features of an exciter for a four-pole or six-pole synchronous generator in an end view.
Both in Fig. 1 and in Fig. 2, the reference numerals 1 and 2 designate two concentric stator core parts with slots 3 and 4 for receiving the armature winding or compound winding of the
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not shown, but the connections between the armature winding and the laminations of the fixed component
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been taken that 24 slots 3 are provided for the armature winding and that the commutator 7 has 48 laminations. The lamellae of the commutator 7 are divided into two groups which each encompass half of the commutator circumference, in that two and two diametrically opposite lamellae are connected to one another, which is represented by connecting lines 9. Through the connections 8 and 9, all armature winding coils are thus connected in the same way to the lamellae of both groups.
The brush bridge provided on the shaft of the machine group and thus revolving at the same speed as the synchronous machine is schematically illustrated by four brushes 10 which are at the same angular distance from one another and which, as shown by connecting lines 11, alternate with one another and through
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of the parent patent is denoted by 3). It should be noted that although there are four of them, the brushes only act as two, since each pair of brushes connected to one another always touches two diametrically opposed blades which are connected by the lines 9.
The causative agent is
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thus bipolar and could work with only two brushes, although it is advantageous to increase the effective brush area by taking advantage of the possibility of using four brushes.
In the manner described in the parent patent, the effect of the armature current of the synchronous machine creates a rotating field in the exciter as it passes through the armature and compound windings. The speed of this field depends on the number of poles of the synchronous machine
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With an exciter of the type described in the parent patent, the speed of the field is equal to the speed of the synchronous machine, while when using the exciter described above in connection with a four-pole synchronous machine, the speed of the field becomes twice as high.
So the result is that one becomes a four-
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ger, and since such an exciter can be made smaller, especially shorter, than a four-pole exciter for the same power at a given flux density in the iron, one achieves the purpose of the invention, namely that the overall dimensions of the entire machine unit, especially in the Can reduce length.
The exciter shown in Fig. 2, which is intended for a six-pole synchronous generator, differs from the one already described in that the lamellae of the commutator 7 are divided into three groups, each comprising a third of the circumference. H. lamellae offset by 1200 from one another in the three groups with the same armature winding coils and connected to one another by lines 13 or
14 are connected. Since the armature winding is also in 24 slots on this exciter, 72 lamellas are required on the commutator. The exciter is provided with a brush bridge comprising six brushes 15 which are alternately interconnected in two groups of three brushes each by the lines 11, each group being connected to the lines 12 with the field winding of the synchronous machine. In this case, too, the exciter is bipolar in that the three brushes in each group, which are offset by 1200 from each other, are always in contact with three lamellae.
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have the same function as a single brush.
During operation of the unit, which consists of the six-pole synchronous generator and the exciter just described, a field is created in the exciter that rotates at three times the speed of the machine shaft with the brush bridge.
The ratio between the size of this two-pole exciter for a six-pole generator and the size of a six-pole exciter for the same generator is by and large the same as the ratio between the numbers of poles, i.e. H.
1Í3. In general, if the number of poles of the synchronous generator is p, where the commutator must have p / 2 times as many lamellas as the number of armature winding coils on the exciter and these lamellae should be divided into p / 2 groups, the size of the exciter becomes 2 / p times the size that the exciter would have if it were designed for p poles at a certain given generator power.