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Maschine zur Erzeugung von Hochfrequenzströmen.
Die vorliegende Maschine zur Erzeugung von Hochfrequenzströmen bezieht sich auf solche Maschinen, in welchen die Frequenz der erzeugten Ströme nicht durch die Polzahl der Maschine bzw. deren Polteilung und Umfangsgeschwindigkeit, sondern durch in der Maschine bewirktf Schwingungen des magnetischen Feldes bestimmt wird.
Es sind dies allgemein Maschinen mit unterteiltem Felde bzw. deren Feldsystem jedenfalls nicht aus solidem Eisen besteht und nicht gegen diese Schwingungen abgedämpft sein darf, wobei auch die Feldwicklung so zu schalten ist, dass dieselbe nicht über den äusseren Erregerstromkreis gegen diese Schwingungen abgedämpft ist, während die erzeugten Ströme an der Feldwicklung oder irgend einer anderen auf dem Stator oder dem Rotor der Maschine liegenden Wicklungen abgenommen werden können.
Es gibt im wesentlichen zwei Methoden, diese Schwingungen des"taschinenfeldes zu erzeugen.
Die erste besteht darin, dass einer der beiden zueinander rotierenden Maschinenteile, beispielsweise bei dem feststehenden Felde der Rotor, Schlussstücke trägt, weiche den magnetischen Widerstand des Feldes pulsierend ändern, die zweite darin, dass er eine einphasig in sich geschlossene Wicklung trägt, welche durch die in ihr induzierten Kurzschlussströme entsprechende Schwingungen des Feldes erzeugt.
Bei der letztgenannten Einrichtung können hiebei dadurch, dass in die Wicklung äussere
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höhere Frequenzen zur Ausbildung gebracht werden.
Nach der vorliegenden Erfindung soll nun im Gegenstze hiezu eine beliebig höhere Schwingung des Feldes durch die Wicklung der Maschine direkt erzeugt werden, und zwar durch eine. geeignet angeordnete und mehrphasig in sich geschlossene Wicklung.
Es ist zunächst bekannt, dass in einer normalen Mehrphasenmaschine, wenn dieselbe an ihren äusseren Klemmen kurzgeschlossen wird, zwischen dem neutralen Punkte und den äusseren Klemmen eine schwache Oberschwingung erzeugt werden kann, deren Frequenz durch die Phasenzahl bzw. den reziproken Wert der Phasendifferenz zwischen npbeneinanderlieenden Phasen bestimmt ist. Diese Oberschwingung wird erzeugt durch das durch die Ausgleichströme zwischen zwei benachbarten Phasen sich bildender Ankerstreufeld un tritt deshalb vor allem in Maschinen
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nicht aus übergreifenden Spulen besteht, sondern aus nebeuemanderhegcnden und auf dip ver- schiedenen Pole unter verschiedenen Phasen verteilten Spulen.
Sie erreicht aber in allen diesen Fällen, schon infolge der dämpfenden Wirkung des Feldsystemes und da sie nur durch Streufelder der Maschine crzeugt wird, keine praktisch nennenswerte Höhe.
Nun zeigt sich aber, dass bei geeigneter Anordnung diesen Öberschwingungen ein Streufeld entspricht von ähnlicher Form wie die des Hauptfeldes und welches sich deshalb, wenn man dafür Sorge trägt, dass auch das Hauptfeld der Maschine gegen derartige Schwingungen nicht abgedämpft ist. dem Hauptfelde überlagern kann und eine entsprechende Schwingung des Hauptfeldes bewirkt, deren Amplitüde durch die Erregung des Hauptfeldes bestimmt ist und durch diese praktisch beliebig eingestellt werden kann.
Auf derartigem Wege lässt sich dann durch die Rückwirkung der Maschinenwicklung allein
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Rotor b, die hier beide aus unterteiltem Eisen bestehen sollen, seien durch die stark ausgezogenen Kreise bezeichnet. Die Erregerquelle sei e, hier beispielsweise eine'Gleichstromquelle, d eine Drossel-
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quelle schliessen können. Die sieben Feldspulen s, s, a... seien hier alsFolgepole gewickelt, so dass denselben ein 14poliges Feld entspricht, dieselben seien in Serie zueinander geschaltet. Ausserdem sind auf dem Stator sieben Spulen s', s', s'... angegeben, welche parallel zueinander geschaltet
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Einem Fünftel des L'mfanges gegeneinander verstellte Spulen s", s"... angegeben, die parallel zueinander verbunden seien.
In den fünf Rotorspulen s", s" ... würden zunächst, ihrer Verstellung entsprechend, von dem 14 poligen Statorfelde Fünfphasenströme erzeugt werden. Dadurch nun, dass alle diese
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an den äusseren Klemmen kurzgeschlossene Fünfphasenwicklung. Infolgedessen sind die Spulen untereinander für die erste bis vierte Schwingung kurzgeschlossen, die fünfte Harmonische hingegen erhält in allen die gleiche Richtung und kann sich deshalb ungeschwächt an den Klemmen fin entwickeln. Derselben entsprächen also Feldschwingungen in den Rotorspulen, entsprechend Pol-und Phasenzahl, von der Frequenz 7.5 = 35 pro Umdrebung.
Dieses Rotorfeld erhält bei dieser Anordnung dann eine ähnliche Form wie das Statorfeld. lagert sich demselben über und bewirkt Schwingungen des gesamten Maschinenfeldes, deren
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In den sieben Statorspulen s', s', s' ... würden dann zunächst durch die Rückwirkung der fünf Rotorspulen Schwingungsimpulse erzeugt. welche wie von einem zehnpoligen Rotorfelde erzeugt, einer Frequenz gleich 5 pro Umdrehung entsprächen. Diesen gegenüber würden sich die sieben parallelgeschalteten Statorspulen verhalten wie eine im Stern verkettete und an den äusseren Klemmen kurzgeschlossene Siebenphasenwicklung. Infolgedessen sind diese Spulen dann untereinander für die erste bis sechste Schwingung in sich kurzgeschlossen, die siebente Harmonische hingegen erhält in allen die gleiche Richtung und kann sich an den Klemmen k-l ungeschwächt entwickeln. Das heisst dieselben würden gleichfalls dieselbe Fetd- schwingung von der Frequenz. hier 5.7 = 35 pro Umdrehung, ausbilden.
Die erzeugten Ströme können an irgend einer der Wicklungen abgenommen werden. Desgleichen kann auch irgend eine der Wicklungen an die Erregerstromquelle angeschlossen werden. Sowohl auf dem Stator wie auf dem Rotor können die Spulen in Serien-oder Parallelschaitung benutzt werden. Die Rolle der Stator- und Rotorwicklungen ist eine vollständig gleichwertige und beide Wicklungen können deshalb auch untereinander parallel oder in Serie ge, : - : haltet werden. Dieses gilt sowohl bezüglich des Abnahmestromkreises, da in beiden die gleiche Frequenz, hier z. B. 35 pro Umdrehung, zur Entwicklung kommen muss, und desgleichen auch für den Erregerstromkreis. Wenn man z.
B. auch die Rotorspulen an die Erregerquelle anschliessen. also etwa die Klemmen k- und M- ? : beide parallel oder in Serie zueinander mit der Gleichstromquelle"
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Die Einrichtung gestattet eine grosse Anzahl verschiedener Ausführungsformen. Alle sind dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen erzeugt werden sollen durch Ausgleichströme zwischen unter verschiedenem Winkel zueinander verstellten Spulen der Stator-oder Rotorwicklung. Hiebei kann man, wie in der Figur, die Stator-und Rotorspulen gleichmässig über den Umfang verteilen, und in diesem Falle ist die dem Bruchteile des Verhältnisses der verschiedenen Verstellungen entsprechende Harmonische, welche zur Ausbildung Kommt. gleichzeitig auch durch die Spulenzahlen bestimmt. Man kann aber auch die Spulen ungleichmässig über den Umfang verteilen. und in diesem Falle ist die betreffende Harmonische nur durch den Bruchteil des Ver- hältnisses der verschiedenen Verstellungen bestimmt.
Man kann beispielsweise die Spulenzahlen auch gleich gross wählen, und etwa die Rotorspulen um eine abwechselnd grössere und kleinere Teilung verstellen. Dieselben würden dann gleichfalls eine mehrphasig induzierte Wicklung darstellen, und zwar eine unter zwei Phasen induzierte Wicklung. Soll hiebei durch die zwischen diesen beiden Phasen fliessenden Kurzschlussströme eine höhere Harmonische zur Ausbildung gebracht werden, und zwar eine Schwingung von beliebig vielfach zu wählender Frequenz der Grundschwingung, so würde dieselbe bestimmt sein durch den Bruchteil des Unterschiedes der Verstellung der beiden Phasen zueinander.
In diesem Falle wären dieselben also, nicht etwa wie die zwei Phasen einer Zv eiphasenwicklung, unter 90 verstellt anzuordnen, sondern unter einer der zur Ausbildung zu bringenden Schwingung entsprechenden Phasendifferenz, beispielsweise wie zwei gegenüberliegende Phasen einer Mehrphasenwicklung grösserer Phasenzahl.
Natürlich würden in einer derartigen Ausführungsform die Wirkungen nicht gleich vollkommen sein. Denn da hier die Wicklung aus nur zwei parallelgeschalteten Phasen besteht.
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bildung kommt, so müssen die Ströme niederer Frequenzen sich unter Winkeln zusammensetzen. die von 180 verschieden sind. Man erhält dann somit Schwingungen, in denen auch die übrigen niederen Frequenzen auftreten, dahingegen eine bestimmte höhere Frequenz stärker als die übrigen zur Entwicklung kommt. Aber auch derartige Schwingungen lassen sich natürlich nutzbar verwenden, zumal man es in der Hand hat, durch Einschaltung entsprechend bemessener Kondensatoren und dgl. in den äusseren Stromkreisen doch nur die Ströme der ge- wünschten Frequenzen zu benutzen.
Die beschriebenen Ausführungsformen würden die zwei extremen Fälle darstellen, und man kann natürlich auch irgend eine andere Phasenzah) unter beliebiger Verstellung wählen Alle sind dadurch gekennzeichnet dass die Wirkung dadurch erzielt wird, dass der Stator bzw. Rotor der Maschine nicht einphasig gewickelt ist. sondern eine mehrphasig in sich geschlossene Wicklung trägt, also allgemein die Stator-und Rotorwicklung aus irgendwie unter verschiedenen Winkeln zuemander verstellten Spulen bestehen und mindestens zwei Sputen der Stator-oder Roturwickiung parallel zueinander geschaltet sind.
Die Verteilung der Spulen über den Umfang kann eine gleichmässige oder ungleichmässige sein und die Phasenzahl infolgedessen der Ver-
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sammengeschalteten Spulen können hiebei direkt parallelgeschaltet oder auch über irgend welche äusseren Hilfsstromkreise in sich geschlossen sein.
Zur Erregung der Maschine kann deichstrom oder Wechselstrom benutzt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE:
1. Maschine zur Erzeugung von Hochfrequenzströmen, dadurch gekennzeichnet, dass dieselben erzeugt werden durch Schwingungen des magnetischen Feldes einer Maschine, wobei diese Schwingungen bewirkt werden durch die Rückwirkung einer in geeigneter Weise auf dem Stator oder dem Rotor der Maschine angeordneten, mehrphasig induzierten Wicklung, deren Spulen verschiedener Phase, direkt oder auch über irgend welche Hilfsstromkreise, parellel zueinander geschaltet sind, so dass durch die zwischen den einzelnen Spulen sich bildenden Ausgleichströme Feldschwingungen niederer Frequenz abgedämpft werden, und nur die durch die Phasen- verschiedenheit der einzelnen Spulen bestimmte Oberschwingung, welche m den verschiedenen Spulen die gleiche Richtung erhält, zur Ausbildung kommt.