AT210943B

AT210943B - Elektrische Maschine bzw. Maschinengruppe

Info

Publication number: AT210943B
Application number: AT576357A
Authority: AT
Inventors: Otto Dr Benedikt
Original assignee: Villamosgep Es Kabelgyar
Priority date: 1957-07-03
Filing date: 1957-09-03
Publication date: 1969-09-10
Also published as: FR1207671A; DE1131795B

Description

Elektrische Maschine bzw. Maschinengruppe
Auf zahlreichen Gebieten (z. B. bei der Speisung von Gleichstromantriebsmotoren usw. ) hat man bisher eine aus einem Asynchronmotor und einem durch denselben angetriebenen Gleichstromgenerator bestehende Maschinengruppe verwendet, mit Hilfe deren bei gegebener Wechselstromnetzspannung eine Gleichspannung hergestellt werden konnte, die bezüglich ihrer Grösse innerhalb eines positiven und eines negativen maximalen Wertes glatt regelbar ist. Ein erheblicher Nachteil dieser Maschinengruppe besteht darin, dass ihr Gewicht und ihr Raumbedarf zu gross, dagegen ihr Wirkungsgrad und ihr Leistungsfaktor niedrig sind und ausserdem der Motor überdimensioniert werden muss, damit seine Umlaufgeschwindigkeit bei einer stossweisen Überlastung nicht allzusehr vermindert werde.

Es gibt auch Gebiete, wo die Spannung nicht nur im allgemeinen regelbar, sondern auch gemäss der Gesetzmässigkeit einer Strom-Spannungscharakteristik von bestimmtem Verlauf regelbar sein soll (z. B. Schweissung, Ladung von Batterien usw.). In solchen Fällen baut man einen Generator spezieller Ausführung (z. B. Amplidyne, Schweissdynamo, Rosenberg-Dynamo usw.), wodurch jedoch seine Typenleistung stark zunimmt. Aus diesem Grunde scheint es oft zweckmässig, einen gewöhnlichen Generator und zum Erzielen der obenerwähnten Gesetzmässigkeit eine mit demselben zusammen arbeitende Regelhilfsmaschine (z. B. Verstärkungsmaschine) anzuwenden.

Ein erheblicher Nachteil der aus einem Asynchronmotor und aus einem Gleichstromgenerator bestehenden Maschinengruppe ist, dass der Asynchronmotor dem Netz einen erheblichen Blindstrom entnimmt. Aus diesem Grunde verwendet man ausser den erwähnten drei Maschinen oft auch noch einen rotierenden Phasenkompensator (z. B. eine Synchronmaschine), deren Typenleistung, falls eine Kompensation von cos so= l vorgenommen wird, nur wenig kleiner und wenn in das Netz ein voreilender Strom gespeist werden soll, grösser als die des Motors ist. Schliesslich ist zu bemerken, dass die Leistungsverluste des Phasenkompensators den Wirkungsgrad der ganzen Maschinengruppe stark vermindern.

Das Wesen der Erfindung bildet nun eine im Prinzip neue elektrische Maschine bzw. Maschinengruppe, welche die oben erwähnten vier Maschinen durch eine einzige ersetzt. Diese elektrische Maschine bzw. Maschinengruppe weist einen Stator und einen Rotor auf, der über einen Kollektor gleichstromseitig angeschlossen ist, und ist im wesentlichen gekennzeichnet durch die Kombination mindestens einer an sich bekannten, am Rotor angeordneten, über Schleifringe in an sich bekannter Weise an das Wechselstromnetz angeschlossenen Wicklung und gegebenenfalls mindestens zweier Statorwicklungen, welche parallel an mindestens zwei Bürsten des dem Rotor zugeordneten Kollektors oder Abgriffe eines andern Systems mit einer der Potentialverteilung des Kollektors ähnlichen Potentialverteilung angeschlossen sind,

zur Erzeugung eines sich an sich im Raume praktisch im indifferenten Gleichgewicht befindlichen magnetischen Flusses und eines aus einer oder mehreren im dem Rotor zugeordneten Stator befindlichen Steuerwicklungen bestehenden Wicklungssystemes, dessen Gesamtdurchflutung aus der Differenz mindestens zweier Einzeldurchflutungen zusammengesetzt ist, von welchen eine durch eine Sollgrösse und die andere von einer von der auf die Gesamtdurchflutung mittelbar oder unmittelbar negativ rückgekoppelten Kollektorspannung abgeleiteten Ist-Grösse hervorgerufen ist, wobei die Gesamtdurchflutung die Verteilung des erwähnten magnetischen Flusses und damit die Grösse und Richtung der von diesem Fluss induzierten Kollektorspannung ändert.

Für diese neue elektrische Maschine wird der Name"Autodyne"vorgeschlagen und es wird der Einfachheit halber auch in der folgenden Beschreibung die Abkürzung"Autodyne"für die erfindungsgemässe Maschine verwendet.

Eine"Autodyne"besitzt bedeutend kleinere Abmessungen und kleineres Gewicht als ein Motorgenerator, arbeitet mit viel kleineren Leistungsverlusten und bildet nicht bloss einen Energieumwandler, sondern gleichzeitig auch eine neuartige Verstärkungsmaschine, welche selbsttätige Regelmöglichkeiten bietet,
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welchen die mannigfaltigsten Gesetzmässigkeiten erfalltgleichzeitig mit der Umformung der Wattleistung dem Netz einen bedeutenden Voreilstrom zu, ohne hie- durch die Abmessungen oder die Verluste der Maschine zu vergrössern.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele einer"Autodyne"schematisch dargestellt. Es ver- anschaulichen die Fig. la-ld sowie Fig. 2 Prinzipskizzen zur Erläuterung der Funktion der erfindungsge- mässen Maschine. Fig. 3 zeigt eine der zahlreichen möglichen Rückkopplungsschaltungen, Fig. 4 eine Schaltung zur Reibungskompensation. Fig. 5 stellt eine weitere Kompensationsschaltung dar. Die Fig. 6 und 7 zeigen abgeänderte Schaltungen einer "Autodyne", Fig. 8 eine weitere Kompensationsschaltung.
Fig. 9 zeigt das Schaltschema eines Einankerumformers. Fig. 10 veranschaulicht eine"Autodyne", bei welcher der Stator'zur Erzeugung einer sich selbsttätig drehenden Erregung herangezogen ist.

Fig. 1la stellt eine Ausführungsvariante einer derartigen Schaltung dar, wobei Fig. l Ib ein Detail zeigt. Fig. 12 zeigt
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reren Steuerwicklungen dargestellt. Fig. 14b stellt ein Diagramm dar. Fig. 15 und 16a veranschaulichen Ausführungsvarianten der Rückkopplung, Fig. 16b eine Kennlinie einer"Autodyne"nach Fig. 16a. Die Fig. 17 und 18 zeigen "Autodynen" mit besonders kurzer Regelungsdauer. Fig. 19 zeigt das Prinzip einer Schaltung zur Vermeidung von Hilfsbürsten. Die Fig. 20a und 20b zeigen Massnahmen zur Erhöhung der Dämpfung. Fig. 21 zeigt die Lage des Motorwechselstromes in bezug auf die Netzspannung.

Die Schilderung des Prinzips und der Details, weiters der verschiedenen Arten der Erfindung soll an Hand einiger Vereinfachungen begonnen werden.

Es sei ein Einankerumformer (Fig. la) vorausgesetzt, dessen Stator überhaupt keine Wicklung trägt. Weiters sei vorausgesetzt, dass der einstweilen stillstehende Rotor 1 durch nicht dargestellte Gleitringe hindurch vom Netz mit einer Dreiphasenspannung Uh gespeist wird. Werden die Verluste ausser acht gelassen. so entsteht unter Einwirkung der erwähnten Dreiphasenspannung ein, auf letztere bezogen, um 90 zurückbleibender Magnetisierungsstrom Im er'durch welchen ein Drehfluss hervorgerufen wird, wobei nur dessen räumliche Grundharmonische cb, er in Betracht zu ziehen ist. er induziert die die Spannung Uh kompensierende innere Spannung er. Die dargestellten Vektoren drehen sich mit synchroner Drehgeschwindigkeit in einer dem Uhrzeiger entgegengesetzten Richtung.

Zwischen den Bürsten A und B entsteht eine Wechselspannung von Netzfrequenz.

Nun sei angenommen (Fig. Ib), dass der Rotor sich mit einer Geschwindigkeit nsz in Richtung des Uhrzeigers dreht. In diesem Falle werden sich ei er und die übrigen Vektoren nicht drehen. Wird angenommen, dass auf die Welle überhaupt kein (z. B. von der Reibung herrührendes) Moment einwirkt, so bleibt die Umdrehungszahl synchron. Nimmt man weiters an, dass der magnetische Widerstand in allen Richtungen gleich gross ist, so wird sofort klar, dass er irgendeine beliebige Richtung annehmen kann. Da weiters die Spannung EI er mit dem Fluss el er in einem starren Zusammenhang steht, ist auch die Richtung, in welcher Ei er wirkt, beliebig. Bei einer gegebenen Richtung ist die in der Achse der Bürsten A-B wir-
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Bisher wurde die Frage, welche Kräfte die Drehgeschwindigkeit des Rotors beeinflussen, nicht geprüft.

Es sei nun angenommen, dass in beliebiger Weise z. B. mit Hilfe eines in der aus Fig. 2 ersichtlichen und auf dem Statorteil befestigten Wicklung 2 oder in mehreren Wicklungen zusammen entstehenden Stromimpulses ein nach oben oder unten gerichteter Impuls einer steuernden Durchflutung AO hervorgerufen

wird. Die durch diese Impulse hervorgerufenen entsprechenden Flüsse induzieren in dem synchron laufenden Anker Spannungen, welche für das Netz praktisch kurzgeschlossen sind. Dies hat zur Folge, dass im
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langsamen bzw. beschleunigen.

Dies bedeutet nun, dass sich der Fluss er'welcher bisher stillstand, entgegen dem Uhrzeigersinn bzw. in Richtung desselben zu drehen beginnt, also die Spannung U um einen
Spannungsimpuls von + AU vergrössert oder aber um einen von-AU verkleinert wird. Demnach führt das
Erscheinen von j : A6 im Endergebnis zu einer Spannungsänderung von AU.

Wird nun vorausgesetzt, dass diese Spannungsänderung mit AU Hilfe einer beliebigen Schaltung auf die die Impulse AO hervorrufende Wicklung (bzw. Wicklungen) derart rückgekoppelt ist, dass die infol- ge der Verlangsamung bzw. Beschleunigung des Rotors entstehenden Änderungen AU den Rotor beschleu- nigende bzw. verlangsamende Steuerdurchflutungsimpulse ### hervorrufen, so synchronisiert sich der Ro- tor, falls entsprechende Dämpfungsmomente vorhanden sind, selbsttätig. Es sind viele solche Rückkopp- i lungsschaltungen möglich, da mit Hilfe der Spannungsänderung AU eine Erregungsänderung A6 in man- nigfaltiger Weise erzielt werden kann, je nachdem, was für elektrische oder nicht elektrische Schaltungs- elemente für die Rückkopplung verwendet werden.

Da die Anzahl der Rückkopplungsschaltungen ausserordentlich gross ist, muss im weiteren darauf ver- zichtet werden, von den möglichen erfindungsgemässen Ausführungen auch nur die wichtigsten zu schildern und es werden nur einige Hauptgruppen erwähnt.

Fig. 3 zeigt einen beispielsweisen Fall der Erfindung, wo die Spannungsimpulse AU unmittelbar dazu verwendet werden, in der Statorwicklung die erwähnten Durchflutungsimpulse AO hervorzurufen. Zu die- sem Zwecke ist die W'Windungen besitzende Wicklung im stationären Zustand an die Differenz zweier
Spannungen geschaltet. Eine derselben ist die zwischen den Bürsten A-B vorhandene Spannung U, die an- dere ist eine hinsichtlich ihrer Grösse und Richtung kontinuierlich regelbare Spannung Usz.

Vorausgesetzt, dass die inneren Momente ausgeglichen sind, ist es klar, dass im stationären Zustand A6 = 0, d. h. U = Usz ist, so dass also die"Autodyne"im gegebenen Falle zwei Parameter miteinander
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2ist.

Falls das gegebene Gleichgewicht aus irgendeinem Grunde aufhört, also p #p und demzufolge ein Durchflutungsimpuls 6 auftritt, welcher ein Moment A m hervorruft und den Rotorteil verzögert bzw. beschleunigt, wird p-U grösser bzw. kleiner. Dies kann sowohl deshalb vorkommen, weil sich der Wert des Parameters p aus irgendeinem Grunde geändert hat, als auch dadurch, dass p von p aus Irgendeinem Grunde abweicht (z. B. die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors ein wenig grösser geworden ist und demzufolge sich U etwas vermindert hat, oder der Belastungsgleichstrom zwischen den Bürsten A und B einen entsprechenden Spannungsabfall hervorruft usw. ). Naturgemäss können auch beide Ursachen zugleich auftreten.

Es ist auch klar, dass als Parameter p jede beliebige physikalische Erscheinung benutzt werden kann.

Bisher wurde davon ausgegangen, dass ausser dem zwischen dem Durchflutungsimpuls Ao und dem Fluss ei er entstandenen Moment kein irgendwie geartetes inneres Moment auf die Welle einwirkt.

Zum Erfüllen dieser Bedingung ist z. B. nötig, dass das von der Reibung verursachte Moment ständig kompensiert ist. Erfindungsgemäss kann dies mit Hilfe eines besonderen Wicklungssystems erzielt werden.

Fig. 4 stellt eine beispielsweise Ausführungsform der möglichen Ausführungen dieses Systems dar :
Es sei angenommen, dass zwischen die Bürsten A und B eine in der Querachse angeordnete Wicklung geschaltet ist, deren Durchflutung 8s=CP 3a ist, wo C einen Proportionalitätsfaktor bedeutet. Anderseits gilt nach Formel 1 und nach Fig. 4, dass
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Wird eine entsprechend dimensionierte Wicklung in der Längsachse der Maschine angebracht und von den Hilfsbürsten C und D, zwischen welchen eine Spannung U'arbeitet, gespeist, kann erreicht werden, dass die Durchflutung dieser letzterwähnten Wicklung

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ist, worin
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Die Erregung 6'g mit zusammen mit der Komponente el des Flusses #1 erein Beschleunigungsmoment von der Grösse
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hervor.

Da weiters ier=CA 6 ist enthält man unter Berücksichtigung der Formeln 3b und 4, dass das erwähnte Beschleunigungsmoment
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beträgt, worin C und C4 ebenfalls Konstante sind.
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Im weiteren werden noch einige andere. dasselbe Ziel erreichende Schaltungen geschildert.

In einem gewöhnlichen Einankerumformer entsteht, wie bekannt, unter Einwirkung der Oberwellen auch noch ein weiteres inneres Moment. Es ist z. B. bekannt, dass in einer derartigen Maschine im Falle der Vergrösserung des Gleichstromes die Vergrösserung des Wechselstromes Idem Gleichstrom I gegenüber zurückbleibt, was zur Folge hat, dass auf den Rotor ein generatorisches, d. h. den Rotor verzögerndes Moment einwirkt. Das Entstehen dieses Momentes, dessen Grösse dem Produkt aus Belastungsstrom und Fluss $'proportional ist, kann durch die Oberwellen der Gleichstromdurchflutung, sowie die räumlichen Oberwellen des Hauptflusses erläutert werden.

Erfindungsgemäss kann dieses erwähnte Verlangsamungsmoment durch ein Beschleunigungsmoment gleicher Grösse ausgeglichen werden, das durch die Durchflutung ef einer in der Querachse der Maschine angebrachten, in Reihe geschalteten Wicklung mit dem Fluss $'her- vorgerufen wird (Fig. 5).

Bisher wurde angenommen, dass der Fluss #1 er in jeder beliebigen Richtung des Raumes einen gleichen magnetischen Widerstand besitzt, d. h. dass der Luftspalt in jeder Richtung eine gleiche Abmessung besitzt. Dies ist aber praktisch nicht möglich, da sonst die Komponente $'1 des Flusses die Kommutationszone durchdringen würde. Mit Rücksicht hierauf kann der 2-p polige magnetische Kreis der" Autodyne" in einen 4-p poligen umgestaltet werden, wie dies in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Demgegenüber kann aber nachgewiesen werden, dass in dem Fall gemäss Fig. 6, obwohl der magnetische Widerstand nun bereits nicht in jeder beliebigen Richtung gleich gross ist, trotzdem kein inneres Moment entsteht.

Dies kann dadurch erklärt werden, dass der magnetische Widerstand der Maschine in Längs- und Querrichtung offenbar gleich gross ist. Hieraus folgt weiters, dass die Längskomponente des resultierenden magnetischen Stromes Im er der Komponente derselben Richtung des Flusses &commat;1 er genau so proportional ist, wie die Komponente in Querrichtung von Im er der Komponente des magnetischen Flusses < & . gleicher Richtung.

Hieraus folgt, dass der Strom Im er in seiner Phase mit dem Fluss el er vollkommen übereinstimmt, also auf die Netzspannung Uil dite inneren Verluste vernachlässigt, ganz senkrecht steht. Demnach ruft Im er keine Wattleistung hervor, und demzufolge kann auch kein inneres Moment entstehen.

Anders verhält es sich bei dem Fall nach Fig. 7. Da in diesem Falle die Längskomponente von Im er, auf die Längskomponente von $, g. bezogen, offenbar kürzer als die Querkomponente von I1 er' auf die
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ein und ergibt mit El er eine generatorische Leistung, d. h. es tritt ein Zurückhalten der Drehung des Rotorteils auf. Dies kann aber erfindungsgemäss leicht vermieden werden ; es genügt, in der Längsachse nach Fig. 8 eine Wicklung anzubringen, deren verhältnismässig kleine Durchflutung der zwischen den Bürsten A und B vorhandenen Spannung U proportional ist.

Die erwähnte Durchflutung bewirkt einen derartigen
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gänzt, welcher mit dem Fluss , g. in der Richtung übereinstimmt und deshalb kein inneres Moment her- vorruft.

Bisher wurden sämtliche behandelte Wicklungen entweder zur Steuerung verwendet, wie z. B. die
Wicklungen in den Fig. 2 und 3, oder aber zur Kompensation von inneren Momenten, wie z. B. die Wick- lungen der Fig. 4, 5 und 8. Was die Erregung des Flusses $ er anbelangt, wurde bisher angenommen, dass seine Erregung ausschliesslich mit Hilfe des Wechselstromes Im er erfolgt. Diese Methode der Erregung be- sitzt den erheblichen Vorteil, dass der Erregerstrom seine Richtung im Falle eines beliebigen Richtungs- wechsels des Flusses 411 er selbsttätig mit demselben zusammen ändert.

Solange der Strom Im er mit dem Fluss #1 er stets übereinstimmt (wird die Wicklung nach Fig. 8 ver- wendet, so gilt dies selbst im Falle der Fig. 7), ist für die erwähnte Methode der Gewährleistung einer Er- regung auch noch kennzeichnend, dass kein inneres Moment entsteht. So kann der Fluss 41 1 er seine Richtung frei ändern, was - wie bereits gezeigt-eine wesentliche Bedingung für das Arbeiten der erfindungs- gemässen Maschine ist. Eben hierin unterscheidet sich die erfindungsgemässe Maschine von dem Einanker- umformer, welcher in Fig. 9 gezeigt wird.

Auf dem Stator ist eine Wicklung angebracht, in welcher der
Erregerstrom ig die nach oben gerichtete Erregung hervorruft. Ähnlich dem Falle nach Fig. 2, wo die Er- regung i8 den Fluss 411 er in ihre eigene Richtung gedreht hat, muss im Falle nach Fig. 9 die räumliche Richtung des Flusses 411 er offenbar mit der räumlichen Richtung der vom Stator herrührenden, fixen Er- regung 6 übereinstimmen, was zur Folge hat, dass auch die Lage der Vektoren Uh und E er gegeben ist, aus welchem Grunde die Grösse von U gegeben und nicht regelbar ist.

Sogar wenn im Falle nach Fig. 9 in Irgendeiner Weise erreicht werden würde, dass der Rotor mit dem
Vektor voreilt oder zurückbleibt, so könnte 411 er trotzdem keine andere freie Lage einnehmen, son- dern würde unter Einwirkung der eine bestimmte Richtung besi : zenden Erregung 6 in seine ursprüngliche
Lage zurückkehren.

In der"Autodyne"hingegen-wenn auch in derselben in Langs- oder in Quer- oder in beiden Rich- tungen Erregerspulen angeordnet sein können, welche auf den Fluss ein Moment bestimmter Grösse aus- üben-ist die Erregung des Hauptflusses bloss zum Teil oder überhaupt nicht durch in bestimmte Richtun- gen wirkende Durchflutungen, sondern zum grössten Teil oder gänzlich durch solche Durchflutungen ge- währleistet, die bei einer Abweichung der Rotorgeschwindigkeit von der Synchrondrehung und bei einer aus diesem Grunde erfolgenden Verdrehung des Flusses er sich mit letzterem zusammen verdrehen.

Als eine sich mit dem Fluss zusammen drehende Erregung wurde bisher bloss die durch den Wechsel- strom Im er hervorgerufene Erregung geschildert, erfindungsgemäss sind jedoch die verschiedensten Mög- lichkeiten gegeben, eine sich derartig selbsttätig drehende Erregung im Stator unterzubringen. Im Wick- lungssystem nach Fig. 10 z. B. ist die in der an die Bürsten A und B geschalteten längsgerichteten Erreger- spule auftretende Durchflutung 0'bei einer beliebigen Richtung des Flusses $ e-immer der Spannung U, d. h. der Längskomponente $', des Flusses 4,. proportional.

Zugleich ist die Durchflutung 6g der an die
Bürsten C und D geschalteten Erregerspule stets der Spannung U', also der Querkomponente $ des Flus- ses er proportional. Es ist also klar, dass bei einer beliebigen Richtung des Flusses #1 er bzw. bei einer beliebigen Grösse der Komponenten q und #'1 die auf dem Stator entstehende Gesamterregung selbsttä- tig in der gleichen Richtung wirkt, wie der Vektor .e . Dieses Erregungssystem wird im weiteren Schlupf-
Statorerregung genannt. Auf diese Weise wird der im Rotor entstehende Strom Im er unnötig, wodurch die im Rotor auftretenden Verluste stark vermindert und die Kommutation sowie der Leistungsfaktor stark ver- bessert werden.

Die Schlupf-Statorerregung kann aber auch in anderer Weise ausgeführt werden, wofür ein Beispiel in
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ment hervor, das gleich Cs (U+U') (U-U') ist, jedoch von entgegengesetzter Richtung. Es wurde also auch hier nachgewiesen, dass das beschriebene System kein zusätzliches Moment erzeugt.

Obige Ergebnisse wurden unter der Voraussetzung erzielt, dass die im Eisen auftretende magnetische Sättigung vernachlässigt wurde, welche diese Ergebnisse ja zu einem gewissen Grade beeinflusst, wenn man in Betracht zieht, dass bei ss = 450 sich der Fluss anders verteilt, als bei ss = 00 und 13 = 900, was zur Folge hat, dass sich auch die Sittigungsverhältnisse verändern.

Es ist also möglich, dass, falls die Erregung

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bei sswählt werden, dass derselbe in den Fällen ss = 00 und ss = 90 jenen Amperewindungsüberschuss auf sich nimmt, welcher in diesen Fällen dadurch entsteht, dass bei ss = 45 ein gewisser Teil der Erregung in den
Zähnen und in den Halbpolen aufgezehrt wird.

Infolge der Jochsättigung entsteht noch folgendes Problem :
Bei Verwendung einer Erregung nach Fig. lla, falls die Jochsättigung vernachlässigt wird, kann bei noch so grossem Erregerfluss auch nicht der kleinste Teil desselben durch die Kommutationszone der Bür- sten A und B hindurchgelangen. Zieht man aber in Betracht, dass z. B. im Falle 8 = 90 laut Fig. llb, der
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pole hindurchgehenden Fluss auch ein durch die Wendepole hindurchgehender, in Fig. 11 gestrichelt ge- zeichneter Fluss entsteht, welcher die Kommutation zu stören vermag.

Erfindungsgemäss kann man dieser Erscheinung durch eine solche Dimensionierung der Erregung Rechnung tragen, bei welcher eine Untererregung von einem gewissen Grade entsteht. Die Folge hievon ist, dass im Rotor ein Kompensationsstrom Ik auftritt, welcher die Erregung zu erhöhen trachtet. Anderseits trachtet dieser Strom auch durch den Wendepol einen Fluss hervorzurufen, welchen den obenerwähnten schädlichen Wendepolfluss schwächt. Durch eine entsprechende Dimensionierung kann dieser Fluss ganzlich beseitigt werden.

Fig. 12 zeigt ein Statorwicklungssystem, welches ähnlich zu dem der Fig. 4 dazu dient, unabhängig vom Winkel B ein Beschleunigungsmoment konstanter Grösse zur Kompensation des Reibungsmomentes hervorzurufen.

Die Schaltung nach Fig. 4 kann in der Weise auf die nach Fig. 10 zurückgeführt werden, dass die Wicklungen laut Fig. 10-ohne dass eine Abschaltung von den Bürsten zu erfolgen hätte-um-90 elektri- sche Grad im Uhrzeigersinn verdreht werden. Ähnlicherweise kann die Schaltung nach Fig. 12 auf die Schaltung laut Fig. lla, b zurückgeführt werden, wenn in der letzteren die Wicklungen - wiederum oh-
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derart berechnet werden, dass es gleich dem Reibungsmoment ist, da ja im Sinne der Formeln 1 und 4
U2+U'2=C1E21er=const. 8 ist.

Naturgemäss können die Schaltungen nach Fig. 11 und 12 auch so durchgeführt werden, dass mit Hilfe der Bürsten C oder D an Stelle von zwei Hilfsbürsten eine einzige verwendet wird.

Im System"Autodyne"nach Fig. 3 sind ausser der die Durchflutung ## hervorrufenden Steuerwicklung W'und ausser den die Erregung des erwähnten Hauptflusses hervorrufenden oder innere Momente kompensierenden Wicklungen keine weiteren Wicklungen angebracht.

Die Arbeits- und Verwendungsgebiete der"Autodyne"können jedoch noch bedeutend erweitert werden, falls ausser den aufgezählten Wicklungen noch ein oder mehrere sogenannte Regelwicklungen zur Verwendung gelangen. Auch hiefür könnten zahlreiche Beispiele angeführt werden.

Fig. 13 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei welchem ausser der in Reihe geschalteten Steuerwicklung W'lin derselben Achse noch eine weitere Regelwicklung W, verwendet wird, in welcher der Regelstrom isz eine Durchflutung +9 hervorruft. Letztere ist im stationären Zustand der in W'1 durch den

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meter pz) einen grösseren oder kleineren Wert als der Strom I annimmt, entsteht ein Durchflutungsimpuls iA0, welcher in einer solchen Richtung Drehmomente und Spannungsunterschiede j : AU hervorruft, dass die Maschine selbsttätig gemäss der Gesetzmässigkeit
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geregelt wird.

Ähnliche Beispiele als das der Fig. 13 könnte man in grosser Anzahl aufzählen, was natürlich hier nicht möglich ist. Es ist bloss hervorzuheben, dass die Regelwicklungen nicht unbedingt in einer und derselben Achse liegen müssen, dieselben können vielmehr auch in verschiedenen Achsen angebracht werden. Dies ist leicht zu verstehen, wenn man in Betracht zieht, dass die Regel- oder Steuerwirkung sämtlicher Durchflutungen # und A9 nur mit Hilfe der durch sie hervorgerufenen Momente entstehen können. In Fällen, wie z.

B. nach Fig. 13 vernichten sich die Momente der einander gegenüber untergebrachten und untereinander die gleiche Erregung besitzenden Wicklungen W *. und W,, so dass sie auf die stationären Zustande und auf die statische Charakteristik der Maschine nicht einzuwirken vermögen.

Nun sei aber z. B. die Schaltung nach Fig. 14 betrachtet, die sich von der nach Fig. 13 darin unterscheidet, dass die durch den Strom isz gespeiste Wicklung W ebenso wie die In Reihe geschaltete Wicklung W, nicht in der Längsachse, sondern in der Querachse angeordnet sind und überdies ihre Erregung, auf den Rotor bezogen, entgegengesetzt wirkt. Ferner ist in derselben Achse noch eine Wicklung Ws und in der Längsachse eine Regelspule W4 untergebracht.

Demnach sind im vorliegenden Falle also drei in verschiedenen Achsen arbeitende Regelwicklungen vorhanden. Eben deswegen werden die durch dieselben hervorgerufenen Momente im stationären Zustand offenbar nicht gleich Null sein, sondern es stellt sich die Maschine in einen solchen Betriebszustand ein bzw. der Fluss 1 er in eine solche Lage, bei welcher die algebraische Summe der erwähnten Momente
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ein konstantes, nun aber bremsendes Moment hervor, welches zu dem Reibungsmoment konstanter Grösse hinzuaddiert wird, so dass ein Bremsmoment K von konstanter Grösse entsteht. Demzufolge erhält man mit Rücksicht auf die Formel 10 das Ergebnis, dass das heisst
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wobei K'konstant ist.

Wie ersichtlich, hängt I mit der Spannung U gemäss einer Hyperbel zusammen (Fig. l4b), deren Ordinaten durch den Regelstrom isz nach Belieben um einen konstanten Wert vergrössert : ktet vermindert werden können. Werden die Schaltungen nach ähnlichen Grundprinzipien gewählt, ist zu

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Hieraus folgt, dass die äussere Charakteristik der vorliegenden"Autodyne"eine elliptische Form besitzt, wie dies in Fig. 16b bezeigt wird.

Es ist nicht unbedingt nötig, AU rückzukoppeln. Die"Autodyne"kann auch so geschaltet werden, dass bloss AU'auf die Steaerdurchflutung rückgekoppelt wird. Ein solcher Fall tritt auf, wenn die Wicklung W, nach Fig. 3 nicht auf den Unterschied zwischen Usz und U, sondern in Reihe mit den Bürsten C, D auf den Unterschied zwischen Usz und U'geschaltet wird. In diesem Falle wird die Maschine durch die Gesetzmässigkeit U'= Usz geregelt.

Bei sämtlichen bisher geschilderten Systemen der"Autodyne"erfolgt die selbsttätige Spannungsänderung mit Hilfe von Steuermomenten. Da diese Momente das Trägheitsmoment des Rotorteils zu überwinden haben, ist die Regelungsdauer - möge dieselbe auch ganz kurz sein-zu lang für solche Verwendungsgebiete (z. B. das der Schweissung), wo es nötig ist, dass der Übergang von der Kurzschlussspannung 0 auf die Zündspannung in einigen Hundertstel Sekunden erfolgt.

In solchen Fällen kann die Geschwindigkeit der Spannungsänderung erfindungsgemäss in ausserordentlichem Masse wie folgt erhöht werden :
Zur Spannung U der "Autodyne" wird noch eine weitere Spannung - mit positivem oder negativem Vorzeichen-hinzugefügt, deren Änderung nicht infolge der auf den Rotor wirkenden Momente entsteht, sondern unmittelbar mit Hilfe der Änderung eines gewissen, die erwähnte Spannung induzierenden Flusses.

Es ist z. B. zu diesem Zweck möglich, ausser dem Fluss 4il er noch einen weiteren zusätzlichen Fluss hervorzurufen, welcher im Rotor die erwähnte zusätzliche Spannung induziert, was zur Folge hat, dass die letztere sich mit der Änderung des zusätzlichen Flusses zusammen praktisch sofort ändert. Es ist möglich, die beiden erwähnten Flüsse in einem einzigen Eisenkörper z. B. derart hervorzurufen, dass im Stator einer Zp-poligen"Autodyne"noch eine 4p-polige Wicklung untergebracht wird und die Rotorwicklung als eine 4p-polige Schleifenwicklung ausgebildet wird. In diesem Falle induziert der 2p-polige Längsfluss t' (Fig. 17) der"Autodyne"zwischen den Bürsten A und C und den Bürsten D und B die Spannung E.

Der 2p-polige Querfluss der"Autodyne"induziert die Spannung E'zwischen den Bürsten C und B sowie den Bürsten A und D. Wenn überdies mit Hilfe einer 4p-poligen Wicklung der 4p-polige Fluss #4p hervorge- rufen wird (die in den Halbpolen laut Fig. 17 mit gestrichelten Linien gezeichneten Pfeile), so induziert der letztere in der Ankerwicklung die Spannung E (die mit gestrichelten Linien gezeichneten Pfeile im Rotor). Wie ersichtlich, ergibt sich zwischen den Bürsten B und D an Stelle der Spannung E der gewöhnli-
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worin C eine Konstante ist. Die Spannung U der"Autodyne"wird U=E-C, I-I. Er 21 sein, wobei Er die Summe der ohmischen Widerstände bedeutet.

Es ist also ersichtlich, dass bei einem Kurzschluss, wo U = 0 ist, I sich plötzlich vergrössert, ganz bis zum dynamischen Kurzschlussstrom
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wobei Eo dem Leerlauf entspricht. Die Grösse von Ikd kann durch entsprechende Wahl von C, im nötigen Masse beschränkt werden, z. B. dadurch, dass die Windungszahl der den Fluss < -hervorrufenden Wicklungen geändert oder z. B. dadurch, dass die einzelnen, an den Halbpolen untergebrachten Wicklungen parallel oder in Reihe, oder parallel und in Reihe zugleich geschaltet werden. Der geschilderte Vorgang spielt sich ausserordentlich rasch ab, da hiezu eine Änderung von Eo oder eine Verdrehung des Flusses leur nicht nötig ist.

Sobald auch dies erfolgt, verändert sich E wie bei einer gewöhnlichen"Autodyne"gemäss einer Gesetzmässigkeit, welche von der Verteilung der angewendeten Wicklungen abhängt, so lange, bis sich der dem statischen Kurzschluss entsprechende Wert Eks einstellt. Der Strom ändert sich gemäss
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bis zum Erreichen des Wertes des stationären Kurzschlussstromes.

Wird der Belastungsstromkreis unterbrochen, so vermindert sich der Strom I bis zu Null, wobei U ge- mäss der Formel 21 bis zum Wert der dynamischen Leerlaufspannung
Uod=Eks. 24 anwächst. Auch dieser Vorgang geht ausserordentlich rasch vor sich, da es hiezu nicht nötig ist, dass #1 er sich in seine ursprüngliche Lage zurflckdreht. Sobald auch dies eintritt, verändert sich E wie bei einer ge- wöhnlichen "Autodyne", bis zu seinem ursprünglichen Wert Eo und es wächst die Spannung laut Gleichung 21 bis zum Wert
Uo=Eo25 an.

Was nun die Grösse der Leerlaufspannung Eo anbelangt, hängt diese davon ab, was für eine Lage der Fluss bei Leerlauf annimmt. Da, wie bekannt, die Lage von t er mit Hilfe von Momenten beeinflusst werden kann, kann seine Leerlaufspannung erfindungsgemäss derart eingestellt werden, dass die entsprechende Lage des Drehflusses mit Hilfe von in den Statorwicklungen fliessenden Strömen eingestellt wird.

Mit Hilfe solcher Ströme kann auch der stationäre Zusammenhang zwischen Spannung und Belastungsstrom nach Belieben eingestellt werden.

Was nun das bei diesem System einer schnellwirkenden "Autodyne" anwendbare Schlupfstatorerreger wicklungssystem anbelangt, bietet Fig. 18 ein Beispiel für den Fall, wie zu diesem Zweck an den Halbpolen I, II, III und IV Wicklungen angebracht werden können und wie man dieselben mit den Bürsten verbinden kann. Auch hier ist es wesentlich, dass die Wicklungen, die die Spannungen E + E'bzw. E-E'in- duzieren, die Spannungen E + E* bzw. E-E'speisen sollen.

Ist eine Kompensation des Reibungsmomentes der Maschine beabsichtigt, kann hier beispielsweise ein Wicklungssystem verwendet werden, welches von dem in Fig. 18 dargestellten derart abgeleitet werden kann, dass die Wicklungen auf die im Uhrzeigersinn darauffolgenden Halbpole umgesetzt werden.

Bei jenen Ausführungen der "Autodyne", bei welchen bestimmte Statorwicklungen von der Spannung.' U' (oder E') zu speisen sind, ist es in gewissen Fällen möglich, die Hilfsbürsten auf Grund folgenden Gedankenganges wegzulassen :
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zogen wird.

Die Hilfsbürsten können aber auch noch gemäss einer andern Methode überflüssig gemacht werden.

Wird z. B. gemäss Fig. 19 an die Welle einer mit Bürsten A und B ausgerüsteten "Autodyne" A1 noch eine weitere, als Hilfsmaschine arbeitende "Autodyne" A2 angebracht, welche vom selben Netz gespeist wird, und sich mit ersterer synchron dreht, fallen die Vektoren gj in den"Autodynen"A. und A zusammen, was zur Folge hat, dass die zwischen den Bürsten C und D der Maschine A entstandene Spannung C. U' der Spannung U'der Maschine A, stets proportional. ist.

Auf diese Weise wird also möglich, bei der"Autodyne"A ohne Anwendung von Hilfsbürsten sämtliche bisher beschriebene Schaltungsschemen zu verwirklichen, u. zw. auf die Weise, dass zur Speisung der betreffenden Wicklungen nicht die Spannung U', sondern die Spannung C U'verwendet wird.

Bei der Schaltung des die Reibung kompensierenden Wicklungssystems können die Hilfsbürsten noch In einem besonderen Falle weggelassen werden. u. zw. dann, wenn die"Autodyne"die Spannung U selbsttätig gemäss einer konstanten Grösse regelt. In diesem Falle ruft die an die Bürsten A und B (Fig. 4) geschaltete Wicklung stets ein Moment konstanter Grösse hervor, so dass bei entsprechender Dimensionierung die zweite Wicklung unnötig ist.

Wenn bisher von einem die Reibung kompensierenden Moment die Rede war, wurde immer vorausgesetzt, dass dessen Grösse konstant ist. Dies trifft jedoch nur insofern zu, als die Netzspannung konstant ist. Es sei nun vorausgesetzt, dass diese anwächst. In diesem Falle wächst auch das kompensierende Moment,

u. zw. mit dem Quadrat der Spannung an, d. h. in einer Proportion
EMI11.1
Falls ohne einen grossen Fehler zu begehen, geschrieben werden kann, dass
EMI11.2
erzielt man das Ergebnis, dass die Kompensation genügend genau gemacht werden kann, falls ein zusätzliches Moment hervorgerufen wird, das auch wenigstens einen AUh proportionalen Teil besitzt. Dies ist erfindungsgemäss unschwer zu verwirklichen, z.

B. im Falle einer"Autodyne"laut Fig. 3 oder 13, falls ein Teil der Spannung Usz oder des Stromes isz mit Hilfe eines Gleichrichters von der Spannung Uh erhalten wird. Wächst nämlich Uh an, so entsteht eine AUh proportionale Durchflutungsänderung, welche ein ver- zögerndes Moment hervorruft und somit die erwähnte Kompensation vermindert.

Bisher war davon die Rede, dass z. B. im Falle der Verlangsamung des Rotors und des Entstehen der Spannung +AU ein Durchflutungsimpuls-A6 entsteht, welcher den Rotor wiederum beschleunigt. Das Zusammenwirken dieser beiden Erscheinungen vermag pendelartige Schwingungen hervorzurufen. Um diese zu unterbinden, ist es nötig, dass in der Maschine auch ein Dämpfungssystem wirkt. Als solches können erfindungsgemäss sämtliche Wicklungssysteme in Betracht kommen, die zwecks Kompensation der Reibung oder für eine Schlupfstatorerregung ohnehin verwendet werden, wie z. B. die Systeme gemäss Fig. 4, 11, 12 und 18. Bei diesen induziert der Hauptfluss bei der Drehung Ströme von einer solchen Richtung, dass sie die Schwingungen dämpfen.

In gewissen Fällen hat die Praxis gezeigt, dass es zum Erhöhen der Dämpfung zweckmässig erscheint, zusätzliche achterförmige Dämpfer 1 zu verwenden, welche an sämtlichen Halbpolen 2 gemäss Fig. 20a und 20b angeordnet sind.

In gewissen Fällen kann die Dämpfung auch dadurch erzielt bzw. gesteigert werden, dass das Dämp- fungsmoment durch diejenigen zusätzlichen Ströme hervorgerufen wird, die in irgendeiner der Wicklun- gen dadurch entstehen, dass bei Änderung der Drehgeschwindigkeit der Welle sich die Grösse des von einem auf derselben Welle angebrachten Hilfsgenerator der erwähnten Wicklung zugeführten Stromes verändert.

Die Dämpfung jener"Autodyne", in welcher ausser dem 2p-poligen Fluss cb 1 er noch ein zusätzlicher 4p- poliger Fluss wirkt, übernehmen in analoger Weise wie bei der gewöhnlichen"Autodyne", die über den
Kommutator kurzgeschlossenen 2p-poligen Statorwicklungen (z. B. das Schlupfstatorerregersystem). Da in ihnen der zusätzliche 4p-polige Fluss keine Spannungen induzieren kann, können sie seine Änderung nicht hemmen.

An Hand der bisherigen Erörterungen wurde stets vorausgesetzt, dass der Luftspalt unter sämtlichen Halbpolen überall gleich gross ist. Es ist aber manchmal zweckmässig, den unter den Halbpolen II und III befindlichen Luftspalt der Maschine laut Fig. 17 kleiner zu wählen als denjenigen unter den Halbpolen I und IV. Dies hat zur Folge, dass der Längsfluss $'gegebener Grösse sich nicht in zwei gleiche Teile verzweigt, wie dies in Fig. 17 veranschaulicht ist, sondern dass dessen grösserer Teil die Halbpole II und III passiert, wodurch die Kurzschlussspannung Eo zwischen den Bürsten B und D und zugleich damit die Ausnutzung der Maschine wesentlich zunimmt.

Bisher wurde stillschweigend vorausgesetzt, dass bei einer Änderung des Winkels ss bei den"Autody- nen gemäss Fig. 1-16 der Fluss \P1 er durch den oberen und rechtsseitigen Quadrant des den Rotor darstellenden Kreises hindurchgeht. Erfindungsgemäss ist dies tatsächlich zweckmässig, da in diesem Falle, wie dies durch Fig. 21 gezeigt wird, der Motorwechselstrom 1, welcher dem generatorischen Gleichstrom I entspricht, auf die Netzspannung Uh bezogen voreilt und somit den Netzleistungsfaktor verbessert.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Elektrische Maschine bzw. Maschinengruppe, welche einen Stator und einen Rotor aufweist, der über einen Kollektor gleichstromseitig angeschlossen ist, gekennzeichnet durch die Kombination mindestens einer an sich bekannten, am Rotor angeordneten, über Schleifringe in an sich bekannter Weise an das Wechselstromnetz angeschlossenen Wicklung und gegebenenfalls mindestens zweier Statorwicklungen, welche parallel an mindestens zwei Bürsten des dem Rotor zugeordneten Kollektors oder Abgriffe eines andern Systems mit einer der Potentialverteilung des Kollektors ähnlichen Potentialverteilung angeschlossen sind,

zur Erzeugung eines sich an sich im Raume praktisch im indifferenten Gleichgewicht be- findlichen magnetischen Flusses und eines aus einer oder mehreren im dem Rotor zugeordneten Stator <Desc/Clms Page number 12> befindlichen Steuerwicklungen bestehenden Wicklungssystems, dessen Gesamtdurchflutung aus der Diffe- renz mindestens zweier Einzeldurchflutungen zusammengesetzt ist, von welchen eine durch eine Sollgrösse und die andere von einer von der auf die Gesamtdurchflutung mittelbar oder unmittelbar negativ rückge- koppelten Kollektorspannung abgeleiteten Ist-Grösse hervorgerufen ist, wobei die Gesamtdurchflutung die Verteilung des erwähnten magnetischen Flusses und damit die Grösse und Richtung der von diesem Fluss in- duzierten Kollektorspannung ändert.

2. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Ist- grösse hervorgerufene Steuerdurchflutung dieselbe Polzahl wie der Haupterregerfluss der Maschine und die durch die Sollgrösse hervorgerufene Steuerdurchflutung besitzt, so dass die Gesamtdurchflutung die Verteilung des Haupterregerflusses mittels Erzeugung von den Rotor beschleunigenden oder bremsenden Drehmo- menten ändert.

3. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Ist- grösse hervorgerufene Steuerdurchflutung mindestens teilweise eine Polzahl besitzt, die von der Polzahl der durch die Sollgrösse hervorgerufenen Steuerdurchflutung abweicht, so dass die Gesamtdurchflutung die Verteilung des Haupterregerflusses mindestens teilweise unabhängig von der Drehzahl und dem Trägheit- moment des Rotors ändert.

4. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Istgrösse hervorgerufene Steuerdurchflutung mindestens teilweise die Polzahl 4p und gleichzeitig die durch die Sollgrösse hervorgerufene Steuerdurchflutung die Polzahl 2p besitzt.

5. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Rotor eine 4p-poligeSchleifenwicklung und auf dem Kommutator den Belastungsstrom führende p Paare von benachbarten Arbeitsbürsten angeordnet sind.

6. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Istgrösse der Belastungsstrom ist.

7. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsspannung von zwei Bürsten des Kommutators abgenommen wird, zwischen denen die Spannung, welche durch die unabhängig von der Drehzahl des Rotors erfolgende Änderung der Verteilung des Haupterregerflusses induziert wird, der Arbeitsspannung entgegengerichtet ist.

8. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregung des Hauptflusses nur zum Teil oder überhaupt nicht einer räumlichen Richtung zugeordnet ist, so dass bei Abweichung der Drehgeschwindigkeit des Rotors vom Synchronismus und der hiedurch verursachten Drehung des Hauptflusses die Erregung des letzteren sich zum Teil oder zur Gänze mit dem Fluss zusammen dreht.

9. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen l, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregung des Hauptflusses von einer Stromquelle gespeist wird, die sich synchron mit dem Fluss zusammen dreht, so dass die Durchflutung mit dem Fluss kein Drehmoment hervorruft.

10. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Momente dadurch kompensiert werden, dass zweckmässig zu wählende Durchflutungen von Statorwicklungen mit dem Flusse ein Drehmoment hervorrufen, welches das erwähnte innere Moment mit praktischer Genauigkeit kompensiert.

11. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen l, 2,3 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fluss hervorrufende und sich im Raum mit ihm zusammen drehende Erregung durch den durch Schleifringe vom Netz entnommenen Magnetisierungswechselstrom hervorgerufen wird.

12. Maschine bzw.. Maschinengruppe nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fluss hervorrufende und sich im Raum mit demselben zusammen drehende Erregung durch Strö- me hervorgerufen wird, die in dem am Stator zweckmässig angeordneten ErregerwicHungssystem fliessen.

13. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen 1, 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass im stationären Zustand die Gesamtsteuerdurchflutung gleich null ist, jedoch im transienten Zustand infol- ge der Differenz zwischen Istgrösse und Sollgrösse Steuerdurchflutungsimpulse auftreten.

14. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdurchflutungsimpuls im transienten Zustand mit Hilfe einer einzigen entlang einer beliebigen Achse angeordneten Wicklung entsteht.

15. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im transienten Zustand der Steuerimpuls durch Änderung der Grösse des Stromes in mindestens einer von zwei in beliebigen Achsen untergebrachten, einander entgegengesetzt wirkenden Wicklungen entsteht.

16. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass 'm transien- <Desc/Clms Page number 13> ten Zustand der Steuerimpuls durch Änderung der Grösse des Stromes und somit durch Änderung der dem Strom entsprechenden Durchflutung in mindestens einer von in zwei verschiedenen Achsen untergebrachten Wicklungen entsteht.

17. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im stationä- ren Zustand in der einzigen Wicklung nach Anspruch 14 lediglich ein so kleiner Strom fliesst, dass das durch denselben hervorgerufene kleine Drehmoment jenes Restmoment im Gleichgewicht hält, welches infolge der etwa nicht vollkommenen Kompensation der inneren Momente auftritt.

18. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im stationären Zustand die Durchflutungen der beiden Wicklungen einander fast vollkommen vernichten, so dass die Restdurchflutung lediglich dem durch dieselbe hervorgerufenen Moment entspricht, welches Infolge der etwaigen nicht vollkommenen Kompensation der inneren Momente auftritt.

19. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im stationären Zustand die infolge der Durchflutungen der beiden Wicklungen hervorgerufenen Momente einander beinahe vollkommen vernichten, so dass das Restmoment bloss dem etwa nicht vollkommen kompensierten Teil der inneren Momente entspricht.

20. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass an ihrem Kommutator ausser den Hauptbürsten auch noch mit denselben einen Winkel von 90 elektrischen Grad bildende Hilfsbürsten angebracht sind, so dass ausser der den Hauptbürsten entnommen, in der Querachse der Maschine wirkenden, ungefähr cos zip proportionalen Spannung U auch noch eine entlang der Längsachse der Maschine wirkende, ungefähr sin 9 proportionale Spannung U'entsteht.

21.. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf ihrem Stator ein von der Spannung U gespeistes Wicklungssystem angebracht ist, welches zwischen den dasselbe speisenden Bürsten, ähnlich einer Shunt-Wicklung, dieselbe Spannung U induziert, weiters ein von der Spannung U'gespeistes Wicklungssystem, welches zwischen den dasselbe speisenden Bürsten eine Spannung U'induziert, wobei Richtungen und Grössen der Durchflutungen so gewählt sind, dass die induzierten Spannungen und die Speisespannungen gleich werden.

22. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Reibung verursachte Bremsmoment durch ein Drehmoment aufgehoben wird, welches durch ein auf dem Stator untergebrachtes Wicklungssystem erzeugt wird.

23. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Stator ein von der Spannung U gespeistes und ein von der Spannung U'gespeistes, entsprechend dimensio- niertes Wicklungssystem angebracht sind, in welchen die Richtung der Durchflutungen sind auf die Weise ergibt, dass das Wicklungssystem nach Anspruch 21 in Richtung der Rotordrehung um 90 elektrische Grad ohne Abschalten von den Bürsten nach vorne geschoben wird.

24. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass konstruktiv jeder Pol aus zwei Halbpolen besteht.

25. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse EMI13.1 <Desc/Clms Page number 14>

28. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen l, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung der Hilfsbürsten gemäss Anspruch 20 an Stelle der Spannung U'eine Spannung von der Grösse Cl - C !. U verwendet wird, welche aus einer konstanten Spannung Cl und aus einer entgegengesetzten, der Spannung U proportionalen Spannung zusammengesetzt ist.

29. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen l, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Spannung U'nicht die Hilfsbürsten derselben Maschine, sondern die Hilfsbürsten einer ändern auf die Drehwelle der Hauptmaschine gesetzten Hilfsmaschine dienen.

30. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen I, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Oberwellen des in der Längsachse wirkenden Erregerflusses und durch die Oberwellen der An- kermesse hervorgerufene innere Moment mit Hilfe eines Momentes kompensiert wird, welches durch den Belastungsstrom in einer in der Querachse der Maschine liegenden, in Reihe geschalteten Wicklung her- EMI14.1

31. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Maschine nach Anspruch l, welche die Spannung U selbsttätig auf eine konstante Grösse regelt, zur Kompensation des Reibungsmomentes eine von der Spannung U gespeiste, in der Querachse der Maschine angebrachte Windung dient.

32. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Maschine nach Anspruch l, in welcher das durch die Wicklungen nach Anspruch 22 hervorgerufene Kompen- EMI14.2 oder mehreren, von der Netzspannung ganz oder zum Teil gespeisten Wicklungen bestehendes Wicklungssystem die Kompensation des erwähnten Momentunterschiedes hervorruft.

33. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerimpulse mit Hilfe eines Verstärkers weitergeleitet werden. EMI14.3 Maschinengruppepeinden Spannungs-oder Stromunterschiede mit Hilfe eines Verstärkers weitergeleitet werden.

35. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Istgrösse über einen Verstärker zur Wirkung gebracht wird.

36. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollgrösse über einen Verstärker zur Wirkung gebracht wird.

37. Maschine'bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der in zwei verschiedenen Richtungen wirkenden Wicklungen ihren Strom durch einen Verstärker erhält.

38. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen 1,'2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass ausser der etwaigen denFluss hervorrufenden Durchflutung und der in den etwaigen Wicklungen gemäss An- EMI14.4 stand ein zusätzliches Regelmoment hervorruft, das auf die Form der statischen Charakteristik der Maschine durch Störung des Gleichgewichtes der auf die Welle wirkenden Momente einwirkt.

39. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Regelwicklungen den Strom über Verstärker erhalten.

40. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die durch dieselbe hervorgerufenen Spannungen U und U'In einem, mit derselben nicht zusammengeschalteten ändern Maschine nach Anspruch l oder einem Einankerumformer zum Speisen der entsprechenden Erregerwick- lungen oder anderer, die erwähnten Spannungen erfordernden Wicklungen benutzt werden.

41. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ausser den durch die Rückkopplung hervorgerufenen Steuerdurchflutungsimpulsen auch noch derartige Impulse entstehen, dass die durch diese hervorgerufenen Momente die von den erwähnten Steuerdurchflutungsimpulsen herrührenden Schwingung des Rotors dämpfen.

42. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Dämpfen nötigen Dämpfungsmomente durch diejenigen Ströme hervorgerufen werden, welche in den Wicklungen nach den Ansprüchen 10 und 12 bei der Änderung der Drehgeschwindigkeit durch die relative. Drehung des Flusses induziert werden.

43. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmoment durch diejenigen zusätzlichen Ströme hervorgerufen wird, welche in einer beliebigen Wicklung aus dem Grunde entstehen, dass bei der Änderung der Drehgeschwindigkeit der Welle sich die Grösse des Stromes, welcher aus dem auf derselben Welle sitzenden Hilfsgenerator der erwähnten Wicklung zufliesst, ändert. <Desc/Clms Page number 15>

44. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von achterförmigen Wicklungen für die Zwecke der Dämpfung.

45. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchflutungsimpuls auftritt, welcher, auf den Impuls der Steuerdurchflutung bezogen, voreilt und dadurch eine Dämpfung bewirkt.

46. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Verwendung eines Transformators oder Kondensators die Impulse der Steuerdurchflutung sich zeitlich nach vorne verschieben.

47. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der zum Hervorrufen der Sollgrosse angewendeten Einrichtung denDurchflutungsimpulsen proportionale und auf dieselben bezogen voreilende Impulse hervorgerufen werden, mit Hilfe deren in der Maschine nach Anspruch 1 Dämpfungsdurchflutungsimpulse entstehen.

48. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der Stator-und Rotorjoche derartig dimensioniert sind, dass sie in den Fällen B = 00 und = 900 jenen ! Erregungsüberschuss aufzehren, welcher dadurch entsteht, dass bei B =4fi' ! die Zähne und das Poleisen einen Teil der entsprechenden Erregung aufzehren.

49. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass infolge des durch den Querfluss in den Jochen hervorgerufenen Amperewindungsverbrauches der durch die Kommutationszone hindurchgehende Fluss dadurch vernichtet wird, dass mit Hilfe einer bestimmten Untererregung im Rotor ein entgegengesetzter Kompensationsstrom entsprechender Grösse hervorgerufen wird.

50. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsstrom, welcher dadurch entsteht, dass der magnetische Widerstand der Maschine in den Richtungen der beiden Hauptachsen verschieden ist, durch eine von den Kommutatorbürsten gespeiste, in Richtung der einen Hauptachse liegende Wicklung kompensiert wird.

51. Maschine bzw. Maschinengruppe nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fluss in einer Lage befindet, bei der der im Rotor fliessende Belastungsgleichstrom eine Übererregung hervorruft.

52. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer gegebenen Spannung die Grösse des Belastungsstromes durch Änderung der Windungszahl der von ihm durchflossenen Wicklungen geändert werden kann.

53. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer gegebenen Spannung die Grösse des Belastungsstromes durch Änderung der Schaltung der von ihm durchflossenen Wicklungen geändert werden kann.

54. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerlaufspannung dadurch eingestellt werden kann, dass die den erwähnten Maximalspannungen entsprechende Lage des Drehflusses mit Hilfe von in den Statorwicklungen fliessenden Strömen eingestellt wird.

55. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jene Luftspalte, In welchen der 2p-polige Fluss und der 4p-polige Fluss in derselben Richtung wirken, breiter sind, als diejenigen, in welchen die beiden erwähnten Flüsse einander entgegengesetzt wirken.

56. Maschine bzw. Maschinengruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des stationären Zusammenhanges der Spannung und des Belastungsstromes mit Hilfe von in den Statorwicklungen fliessenden Strömen eingestellt werden kann.