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Einrichtung zur Kompoundierung von Synchrondrehstrommaschinen.
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der Maschine, den Spannungsabfall auf ein solches Mass zu verkleinern, als gerade mit Rücksicht auf den Kurzschlussstrom. oder aus anderen Gründen zulässig ist. Falls man eine solche Rücksicht nicht zu nehmen hat, soll auch eine vollkommene Kompoundierung, d. 11. eine selbsttätige Regelung der Spannung von der Art erzielt werder, dass auch alle Nebeneinflüsse. wie z. B. der Ohm'sehe Abfall in der Maschine, ausgeglichen werden. Ausserdem erstreckt sich die Erfindung auf eine Hilfseinrichtung, um bei der Maschine auf einfachem Wege alle Teile so einstellen zu können dass sich die angestrebte Arbeitsweise mit Sicherheit ergibt.
Heyland und Latour haben einen Asynchron-Stromerzeuger angegeben, bei welchem die Erregeramperewindungen im Läufer durch Selbsterregung und ausserdem Eompoundierungs- amperewindungen durch den Ständerstrom hervorgerufen werden. Wie bekannt, weisen diese Anordnungen mancherlei Ubelstände auf. Vor allem ist es notwendig, die Kompoundierungs-
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dass die Schlüpfung kaum einen nennenswerten Betrag erreicht.
Der Nachteil besteht aber darin, dass bei der geringsten Schlüpfung die magnetische Achse im Läufer ihre Lage (relativ zum Läufer) fortgesetzt verändert, und so dass Zurückbleiben eines permanenten Magnetismus
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oder mit beliebigem einstellbaren Spannungsabfall. Die Bildung der Erreger (Leerlaufs-) Amperewindungen ist durch die Erregermaschine gesichert. Die Maschine ist also stabil und ebenso leicht wie ein gewöhnlicher Drehstromgenerator auf Spannung zu bringen. Ferner lässt sich ebenso bequem jede beliebige Spannung an der Hauptmaschine einstellen, da hierfür nur die Erregung der Erregermaschine geändert zu werden braucht.
Eine ähnlich günstige Maschine wird in D. R. P. 182661 (auch engl. Patent 10555 ex 1905) zu erzielen versucht, indem dort bei einem mit Gleichstrom erregten (im wesentlichen also normalen) Wechselstromgenerator im Induktor noch überdies Kompoundierullgsamperewindungen wie bei Heyland-Latour zur Anwendung gebracht werden. Diese Anordnung hat aber ebenfalls mancherlei Nachteile. Zur Bildung der Kompoundierungsamperewindungeh ist nämlich eine Art Gleichstromanker-Wicklung erforderlich. Werden nun für die Kompoundierung und Erregung
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von einer Stromquelle sehr niedriger Spannung geliefert werden müssen und für eine Gleichstromerregermaschine ist die hohe Stromstärke nicht wünschenswert.
Bei der Anordnung nach vorliegender Erfindung dagegen verursacht die Höhe des Erregerstromes keine Schwierigkeiten. An der Hauptmaschine kann nämlich die Phasenzahl für den Läuferstromkreis beliebig gewählt werden, wodurch sich der Strom pro Bürstensatz verkleinert.
Ausserdem kann der Erregerstrom dem Ständer der Drehstromerregermaschine, also einer ruhenden Wicklung entnommen, oder ein Transformator zwischengeschaltet werden.
Ein weiterer und vielleicht der wichtigste Vorzug gegenüber D. R. P. 182661 besteht hier aber darin, dass sich die beiden Wicklungen auf dem Läufer der Hauptmaschine, wie noch genauer erläutert werden wird, in eine einzige vereinigen lassen, ohne dass die guten Eigenschaften der Maschine gestört werden. In D. R. P. 182661 (wie auch im eng !. Patent 10555 ex 1905) ist zwar die Vereinigung der beiden Wicklungen auch vorausgesetzt ; aber es ist klar, dass dies nur unter Preisgabe einer richtigen Arbeitsweise geschehen kann.
Dadurch, dass dort der Wechselstrom mittelst eines Kollektors und der Gleichstrom durch Schleifringe zugeführt wird, ist eine Vereinigung der beiden Ampere Windungen, die durch die beiden Ströme einzeln hervorgebracl-t würden, noch nicht in der erforderlichen Weise hinsichtlich Grösse und Phasenverschiebung ermöglicht.
Figur 1 zeigt schematisch eine Anordnung nach vorliegender Erfindung für eine zweipolige Maschine mit zwei Läuferwicklungen und zwar für Dreiphasenstrom. Natürlich kann jede beliebige Pol- und Phasenzahl zur Anwendung kommen. Es bedeutet s den Ständer der Hauptmaschine, e den Kompoundierungstransformator, durch welchen die dem Ständerstrome proportionalen Amperewindungen in der einen Läuferwicklung k hervorgebracht werden. Dieser Läuferwicklung ist der Widerstand w parallel geschaltet.
Die Erregermaschine ist hier in der Form eines Drehstrom-Gleichstrom-Umformers aus- geführt, der jedoch Gleichstrom nur zur Speisung seiner Magnetwicklung m liefert. Vom Läufer a
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Drehstrom an die zweite Läuferwicklung e der Hauptmaschine abgegeben.
Die Anordnung in Figur 1 ist nur als Ausführungsbeispiel zu betrachten. So ist der Transformator t nicht erforderlich und hat hier nur den Zweck, die für die Läuferwicklung passende Spannung und Phasenzahl herzustellen, ohne dass man im Entwurf der Erregermaschine beengt ist. Als Erregermaschine ist statt der angegebenen Ausführung jede beliebige Form von Drehstrommaschinen verwendbar. Die Widerstände v und w müssen nicht induktionsfrei sein ;
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Kapazität- oder Selbstinduktion behaftet sind und z. B. als Kondensatoren oder Drosselspule ausgeführt werden.
Der Widerstand v dient zur Beruhigung des zugeführten Drehstromes mit Rücksicht auf die Veränderlichkeit des Bürstenübergangswiderstandes und des Widerstandes der läuferwicklung infolge Erwärmung. Der Widerstand w soll eine feine Abstufung der
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Sekundärseite, wie in Figur 1 gezeichnet.
Eine weit-'re Abänderumg erfolgt dadurch, dass man den Kompoundierungstransformator
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strom selbst hindurchleitet.
Eine Anordnung mit nur einer Läuferwicklung zeigt Fig. 2. Die Erregermaschine weist hier die übliche Form von Drehstrom-Innenpol-Maschinen (mit ausgeprägten Polen im Induktor oder ohne solche) auf. Es ist nicht erforderlich, dass die Erregermaschine die Eigenschaft hat,
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einen Strom unveränderlicher Stärke zu liefern. Es lässt sich beweisen, dass es auch bei dem Vorhandensein nur einer Läuferwicklung in der Hauptmaschine schon genügt, wenn die Erregermaschine auf dem geraden Ast der Spannungscharakteristik arbeitet, und dass es bezüglich der Abmessung günstig ist, für dieselbe ein schwaches Feld zu wählen.
In Figur 2 ist a der Induktor der Erregermaschine, welchem über Schleifringe f Gleichstrom zufliesst, ferner ist d der Ständer der Erregermaschine, der über den Widerstand v Drehstrom an die Läuferwicklung l der Hauptmaschille abgibt.
Fig. 2 ist ebenfalls nur ein Ausführungsbeispiel. Bezüglich der Verwendung des Kom- poundierungsformators und der Widerstände v und w gilt dasselbe wie in Fig. 1.
Für die Kompoundierungs- und Erregerseite sind dieselbeh Bürsten b am Läufer der Hauptmaschine angenommen. Eine Trennung derselben ist möglich, aber nicht erforderlich. Eine weitere Abänderung mit nur einer Läuferwicklung ergibt sich dadurch, dass man Erregermaschine, Läuferwicklung l und Kompoundierungstransformator nicht parallel zueinander wie in Fig. 2, sondern hintereinanderschaltet. Es erweist sich in diesem Falle nicht nur als wünschenswert, sondern sogar als erforderlich, parallel zum Kompoundierungstransformator auf der Primär oder Sekundärseite einen Widerstand allgemeiner Art (mit Ohm'schem Widerstand, Selbstinduktion oder Kapazität behaftet) zu legen.
Der Widerstand lässt sich umgehen, wenn man beim Kompoundierungstransformator durch entsprechende Mittel den Leerlaufstrom erhöht.
Bei dieser Anordnung wäre es günstig, die Erregermaschine mit starkem Feld arbeiten zu lassen.
Es ist nun ausserordentlich wichtig, ein Verfahren zu haben, um die Kompoundierungs-
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Bürstenstellung und der Regulierwiderstände im Läuferstromkreise) nach Phase und Grösse richtig einstellen zu können. Denn erst dann wird die Maschine dem Erfindungsgedanken ent- sprechend arbeiten. Ohne Ein solches Verfahren ware es praktisch kaum möglich, z. B. die Anordnung in Fig. 2 gebrauchsfähig herzustellen.
Dies technische Verfahren kann nun aus folgender Überlegung abgeleitet werden : Setzt man voraus, dass die Maschine tatsächlich vollkommen zu kompoundieren im Stande ist und jede Spannung aufrecht erhält, welche mit Hülfe der Erregermaschine eingestellt wird, so kann man diese Spannung beispielsweise im extremen Falle auch = 0 wählen.
Fliesst in der Hauptmaschine (Ständer) kein Strom (ist sie also offen), so wird man die Erregermaschine offenbar nicht erregen dürfen, wenn man die Spannung 0 an der Hauptmaschine bekommen will. Ändert man nun an der Errcgermasd1Ìue nichts, d. h. lässt man sie unerregt, so wird, wenn die Maschine vollkommen kompoundiert ist, auch bei beliebigem Strome in der Hauptmaschu1t', die Spannung =0 an derselben bestehen bleiben.
Umgekehrt wird also ein Kennzeichen für eine vollkommen kompoundierte Maschine sein, wenn bei unerregter Erregermaschine stets die Spannung Null an der Maschine herrscht, wenn welcher Strom immer in die Maschine (Ständer) geschickt wird.
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so hat man zur Erzielung von übersichtlichen Verhältnissen die Bürsten bei diesem Verfahren so einzustellen, dass das Verhältnis,, Maschinenspanllung zu Maschinenstrom"am kleinsten
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transformator c zu vorstehen, je nachdem, wo die Spannung geregelt werden soll.
Sobald die Bürsten (in Figur 1 die Bürsten der Kompoundierungsseite und in Figur 2 die gemeinsamen Bürsten b) richtig eingestellt sind (die Stellung der Bürsten der Wicklung e Fig. 1 ist gleichgiiltig), arbeitet die Maschine bei Belastung so, wie wenn sie ohne Kompoundierung nur mit dem (1 # a)-fachen Strome elastet wäre, wobei man die Zahl a durch das übersetzung- verhältnis des Stromtransformators e beliebig wählen kann. Für a = 1 ist die Maschine vollkommen kompouudiert. Der Fall. dass a = ist, ist, bedeutet dagegen soviel, dass die Kompoundierung ganz fehlt. Dann hat man eine Maschine, welche hinsichtlich des Spannungs- abfullessichgenausoverhältwieeingewöhnlicherDrechstromgenerator.
Ein strenger Beweis für die Richtigkeit des Verfahrens, sowohl für eine wie für zwei Läufer-
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Es wäre noch zu erwähnen, dass die Maschine sowohl als Generator wie als Motor Verwendung finden kann. In letzterem Falle würde überall da im Netz die Spannung aufrecht erhalten werden, wo ein solcher Motor angeschlossen ist, falls derselbe auf vollkommene Kompoundierung eingestellt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur selbsttätigen Spannungsregelung von Synchron-Drehstrommaschinen
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windungen durch den Ständerstrom erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregeramperewindungell im Läufer durch eine zwangläufig gekuppelte Drehstrom-Erregermaschine hervorgebracht werden.