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Dies ist speziell für Mehrphasenmaschinen wichtig, bei denen die relativen Grössen der zu übertragenden Arbeitsspannung in der Nähe des Synchronismus stark wechseln. Es könnten zu dieser Regelung z. B. Doppelinduktionsregler Verwendung finden, die bei konstanter Sättigung durch ihre Hintereinanderschaltung verschiedene Spannungen abgeben können.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass für einen grossen Bereich der Arbeitsperiode die Sättigung wirksam ist, da die Sättigung des Erregerfeldes zu einer anderen Zeit auftritt als die Sättigung des Transformators. Die durch das Feld (D erzeugte Rotationsarbeitsspannung, die gleichzeitig im Transformator auftreten muss, ist in Phase mit dem Feld #, während das Feld, das diese Spannung transformatorisch im Transformator t erzeugt, zeitlich senkrecht auf der
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Periode eine Selbsterregung nicht zulässt. Es bleibt infolgedessen nur eine kurze Zeit dz in der Selbsterregung auftreten könnte. Diese ist aber zu kurz, als dass der Selbsterregerstrom schon schädliche Grössen annehmen könnte.
Der grösste Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass es möglich ist, die Zeit, in der Selbsterregung auftreten kann, auf ein Minimum zu beschränken.
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für Mehrphasenmaschinen verwenden. Es lassen sich statt des besonderen Transformators auch alle Sättigungswege in der Maschine selbst erzeugen.
Es ist zweckmässig, gleichzeitig in irgend welche Teile der Schaltung Beruhigungswiderstände einzuschalten.
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dann kann Phasenkombination über den ganzen Umfang oder nur teilweise erfolgen und es können die entstehenden verschiedenphasigen Magnetflüsse über magnetische Nebenflüsse geleitet werden. Wird das Jochfeld im Läufer erzeugt, dann erhält der Läufer die Hilfswicklung und es müsste der Erregerstrom dieser Wicklung in bekannter Weise über Schleifringe zugeführt werden.
Der Erfindungsgegenstand beschränkt sich aber keineswegs auf die Erzeugung eines ringförmig verlaufenden (pollosen) Kraftflusses im Jocheisen ; es kann Sättigung im Joch auch dadurch erzielt werden, dass man z. B. etwa in der Höhe des mittleren Jochdurchmessers Löcher in das Joch stanzt, und in diese Löcher eine Trommelwicklung mit einer derartigen Polzahl wickelt, dass die entstehenden magnetischen Kreise ganz im Jocheisen verlaufen. Es ist nicht einmal erforderlich, dass diese Trommelwicklung nach einem gewissen Bildungsgesetz hergestellt wird, sondern die Wicklungsteile sind lediglich nach dem Gesichtspunkt anzuordnen, dass ein Hindurchtreten des entstehenden Kraftflusses durch den Luftspalt der Maschine möglichst vermieden und im Joch hohe Sättigung erzielt wird.
Beim Betrieb als Generator wird die Hilfswicklung entweder von Hand oder selbsttätig eingeschaltet, um beim Betrieb als Motor wieder abgeschaltet zu werden. Es ist aber auch möglich, die Hilfswicklung so auszubilden, dass sie, in irgend einer passenden Weise umgeschaltet, befähigt wird, die Arbeits- und Feldwicklung der Maschine beim Betrieb als Motor zu unterstützen. Man kann auch umgekehrt sagen, dass in der Maschine zum Betrieb als Generator einzelne Wicklungteile abgeschaltet werden, welche derart umgeschaltet und erregt werden, dass Kraftflüsse entstehen, welche das Joch hoch sättigen, ihren Weg aber nicht über den Luftspalt der Maschine nehmen.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in Fig. 3 dargestellt A ist der Läufer eines Einphasen-Reihenschlussmotors, B, B sind die auf dem Kollektor schleifenden Bürsten.
Der Kollektor ist hier durch den Peripheriekreis des Läufers dargestellt. Die Feld-und Kompensationswicklungen F und C sind mit der Läuferwicklung in Reihe geschaltet und die Reihe liegt an der Klemmenspannung EI... Das Jocheisen ist mit besonderen Nuten versehen zur Aufnahme der als offene Ringwicklung ausgebildeten Hilfswicklung H, welche durch den Schalter S ebenfalls an die Klemmenspannung Ek gelegt werden kann. Dies soll nur während des Betriebes der Maschine als Generator geschehen und die Wicklung H soll so bemessen sein,
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Generaturbetrieb erforderlich ist.
Der Motor dieses Ausführungsbeispieles hat ausgepriigte Pole. es ändert aber an dem beschriebenen Prinzip nichts, wenn der Motor mit verteilter Wicklung ausgeführt und mit allen
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Die Erfindung soll an Hand nachfolgender Figuren näher erläutert werden.
Fig. 4 a stellt schematisch einen Reihenschlussmotor dar. Es bedeutet A den Anker, C die Kompensation, F die Feldwicklung. Die Maschine ist so dimensioniert, dass das Feld der Wicklung F in der Achse von F grosse Sättigung erzeugt. Um ein zweites phasenverschobenes Feld hoher Sättigung zu erhalten, kann man gemäss Fig. 4 b die Arbeitswicklungen A + C über den gesättigten Leistungstransformator Tl an das Netz anschliessen. Die Sättigung in der Achse F der Maschine kann vermieden werden, wenn man gemäss Fig. 4 c nicht nur die Wicklungen A + C, sondern auch die Wicklung F über einen gesättigten Transformator schaltet.
Ganz analog liegen die Verhältnisse bei einem Repulsionsmotor und es entsprechen die Fig. 5 a, 5 b, 5 c den Fig. 4 a, 4 b, 4 c, nur dass an Stelle der Reihe A + C nur die Wicklung C allein zu setzen ist, da A einen Kurzschlusskreis für sich bildet.
Anstatt nun in Fig. 4 c die beiden Transformatoren Tl und Tg zu sättigen, kann man sie in normaler Weise ungesättigt ausführen, wenn man gemäss Fig. 6a zu jedem Transformator (primär oder sekundär) eine gesättigte Drosselspule (bzw. Dl') und D (bzw. Z') schaltet. Werden keine Transformatoren verwendet, dann werden die beiden Drosselspulen D, und D3 direkt parallel zu den entsprechenden Wicklungen A und F geschaltet, wie es durch Fig. 6 b dargestellt ist.
Für den Repulsionsmotor lassen sich analoge Schaltungen angeben. In Fig. 7 ist die dem Fall der Fig. 6 entsprechende Schaltung gezeichnet.
Wenn es die Erwärmung der Maschine zulässt, kann natürlich die Drosselspule in der Maschine selbst untergebracht werden. Besonders kommt dieser Fall für den Reihenschlussmotor der Fig. 4 a in Betracht, bei welchem in der Achse der Arbeitswicklung kein Feld vorhanden ist.
Man kann z. B. die Drosselspule Dl durch eine auf den Ständer gelegte Wicklung H gemäss Fig. 6 c darstellen, welche mit den Arbeitswicklungen A + C koachsial liegt und parallel zu A -7- C
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durch Rotation der kurzgeschlossenen Ankerspule im nacheilenden Feld die Transformator- EMK kompensiert wird. Der Schieber S dient dazu. die Drosselspule während des Nlotorbetriebes abschalten zu können.
Bei Mehrphasen-Kommutatormaschinen mit Reihenschlusscharakter ist es in gleicher Weise möglich, die Selbsterregung zu vermeiden.
Die Anwendung der gesättigten Drosselspulen gestaltet sich sehr einfach, wenn der Mehrphasen-Reihenschluss-Motor mit besonderen Erregerwicklungen versehen ist. In Fig. 8 ist ein Zweiphasen-, in Fig. 9 ein Dreiphasen-Reihenschlussmotor mit besonderer Erregerwicklung
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Wenn al) cr die Kompensation und die Feldwicklungen zu einer einzigen Wicklung vereintet sind. dann sind besondere Einrichtungen erforderlich, um die Drosselspulen in geeigneter rose anschliessen zu können. Als Prinzip gilt hiebei die Forderung. dass die beiden gesättigten Magnet flüsse der Drosselspulen zeitlich möglichst um 90 gegeneinander in der Phase verschoben sind. unabhängig davon, in welche Achse der maschine diese Magnetflüsse fallen. ISt die Kompensation- wicklung eine auf einen grösseren Ted des Umfanges verteilte Wicklung, z. B. eine aufgeschnittene
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beiden Teile zwei räumlich verschobene Wicklung darstellen (Fig. 10).
Beim Drehfeldmotor bedeutet aber die räumliche Verschiebung zweier Wicklungen auch eine zeitliehe Verschiebung der beiden in ahnen induzierten Spannungen. Legt. man nun die beiden Drosselspulen D1 und D2 an je empn dieser Teile der Kompensationswicklung an. dann sind die gesättigten Magnetflüsse der Drosselspule ebenfalls zeitlich gegeneinander verschoben.
Liegt f'ine gleichmässige Verteilung der Kompensationswicklung nicht vor, dann lassen
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verwendet, welche im wesentlichen dazu dienen, die Grösse und Phase der Drosselspulen-Magnetflüsse gegeneinander einstellen zu können. Dies ist notwendig, wenn en sich um Motoren mit Bürstenverschiebung handelt, da sich die Spannungsphase von D, mit der Änderung der Bürstenlage gegenüber der Spannungsphase von D2 verschiebt. Ein Mittel, die Spannungsphase der Drosselspule D1 in Abhängigkeit von der Bürstenstellung einzustellen, besteht darin, einen Hilfsbürstensatz zu verwenden und die Drosselspule DI, z. B. gemäss Fig. 14, zwischen diesen und feste Punkte der Wicklung zu erhalten.
Wird nun in Abhängigkeit von der Stellung der Hauptbürsten von Hand oder selbsttätig die Stellung der Hilfsbürsten geregeltj dann kann dadurch erreicht werden, dass die Spannungsphase der Drosselspule 7 stets angenähert senkrecht auf der Spannungsuhase von Da steht.
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Die Zahl der Ausführungsmöglichkeiten ist nicht auf die dargestellten Figuren beschränkt.
Sind z. B. in der Anlage Maschinen, Potentialregler, Transformatoren oder dgl. vorhanden, welche beim Betriebe der Maschine als Generator ausser Gebrauch sind, so kann man sie in der Weise auch beim Generatorbetrieb verwenden, dass man eine ihrer Wicklungen oder einen passenden Wicklungsteil als Drosselspule benutzt. Dadurch werden die Kosten und der Platz für die besonderen Drosselspulen erspart. Dies ist gerade bei Traktionen von grosser Bedeutung, wo der zur Verfügung stehende Raum für die elektrische Ausrüstung beschränkt ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Unterdrückung der Selbsterregung beim Generatorbetrieb von Einoder Mehrphasenkollektormotoren mit Seriencharakteristik, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb der Maschine als Generator der Erreger-und der Arbeitskreis der Maschine mit zwei zeitlich gegeneinander verschobenen Magnetflüssen von hoher Sättigung verkettet werden, die entweder in der Maschine oder ausserhalb derselben angeordnet werden.
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This is especially important for multiphase machines in which the relative magnitudes of the working voltage to be transmitted change strongly in the vicinity of the synchronism. It could z. B. double induction regulators are used, which can emit different voltages at constant saturation by being connected in series.
This arrangement has the advantage that the saturation is effective for a large area of the operating period, since the saturation of the excitation field occurs at a different time than the saturation of the transformer. The rotational working voltage generated by the field (D, which must appear in the transformer at the same time, is in phase with the field #, while the field that generates this voltage in the transformer t in terms of time is perpendicular to the
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Period does not allow self-excitement. As a result, there is only a short time before self-excitation can occur. However, this is too short for the self-excitation current to take on harmful levels.
The greatest advantage of this arrangement is that it is possible to keep the time in which self-excitation can occur to a minimum.
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use for multiphase machines. Instead of the special transformer, all saturation paths can also be generated in the machine itself.
It is advisable to switch on calming resistors in some parts of the circuit at the same time.
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Then phase combination can take place over the entire circumference or only partially and the different-phase magnetic fluxes that arise can be conducted via magnetic tributaries. If the yoke field is generated in the rotor, then the rotor receives the auxiliary winding and the excitation current would have to be fed to this winding in a known manner via slip rings.
The subject of the invention is in no way limited to the generation of a ring-shaped (poleless) power flow in the yoke iron; saturation in the yoke can also be achieved by z. B. punches holes in the yoke approximately at the height of the mean yoke diameter, and winds a drum winding with such a number of poles in these holes that the resulting magnetic circuits run entirely in the yoke iron. It is not even necessary that this drum winding is produced according to a certain formation law, but the winding parts are only to be arranged according to the point of view that a passage of the resulting power flow through the air gap of the machine is avoided as far as possible and high saturation is achieved in the yoke.
When operating as a generator, the auxiliary winding is switched on either manually or automatically in order to be switched off again when operating as a motor. It is also possible, however, to design the auxiliary winding in such a way that, when switched in any suitable manner, it is enabled to support the working and field winding of the machine when it is operated as a motor. Conversely, one can also say that individual winding parts are switched off in the machine for operation as a generator, which are switched over and excited in such a way that force flows arise which saturate the yoke but do not take their way across the air gap of the machine.
An exemplary embodiment of the inventive concept is shown in FIG. 3 A is the rotor of a single-phase series motor, B, B are the brushes sliding on the collector.
The collector is represented here by the peripheral circle of the rotor. The field and compensation windings F and C are connected in series with the rotor winding and the series is connected to the terminal voltage EI ... The yoke iron is provided with special grooves to accommodate the auxiliary winding H, designed as an open ring winding, which is also connected by the switch S. the terminal voltage Ek can be applied. This should only be done while the machine is operating as a generator and the winding H should be dimensioned so
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Generator operation is required.
The motor of this embodiment has pronounced poles. However, it does not change anything in the principle described if the motor is designed with distributed winding and with all
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The invention will be explained in more detail with reference to the following figures.
4 a schematically shows a series motor. A denotes the armature, C the compensation, F the field winding. The machine is dimensioned so that the field of the winding F in the axis of F generates great saturation. In order to obtain a second, phase-shifted field of high saturation, the working windings A + C can be connected to the network via the saturated power transformer T1 as shown in FIG. 4b. The saturation in the axis F of the machine can be avoided if, according to FIG. 4 c, not only the windings A + C, but also the winding F are switched via a saturated transformer.
The conditions are very similar in a repulsion motor and FIGS. 5 a, 5 b, 5 c correspond to FIGS. 4 a, 4 b, 4 c, except that instead of the row A + C only the winding C is used is because A forms a short circuit by itself.
Instead of saturating the two transformers Tl and Tg in FIG. 4c, they can be made unsaturated in the normal way if, according to FIG. 6a, a saturated choke coil (or Dl ') and D for each transformer (primary or secondary) (or Z ') switches. If no transformers are used, the two choke coils D and D3 are connected directly in parallel to the corresponding windings A and F, as shown by FIG. 6b.
Analog circuits can be specified for the repulsion motor. In FIG. 7, the circuit corresponding to the case of FIG. 6 is drawn.
If the heating of the machine allows, the choke coil can of course be accommodated in the machine itself. This case is particularly suitable for the series motor of FIG. 4 a, in which there is no field in the axis of the working winding.
You can z. B. represent the choke coil Dl by a winding H placed on the stator according to FIG. 6c, which is coaxial with the working windings A + C and parallel to A -7- C
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the transformer EMF is compensated by rotating the short-circuited armature coil in the lagging field. The slide S is used for this. to be able to switch off the choke coil during operation of the motor.
In the case of multi-phase commutator machines with a series connection, it is equally possible to avoid self-excitation.
The application of the saturated choke coils is very easy if the multi-phase series motor is provided with special excitation windings. In Fig. 8 is a two-phase, in Fig. 9 a three-phase series motor with a special field winding
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If al) cr the compensation and the field windings are combined into a single winding. then special equipment is required in order to be able to connect the choke coils in a suitable rose. The principle is the requirement. that the two saturated magnetic fluxes of the choke coils are shifted in phase by 90 to each other. regardless of which axis of the machine these magnetic fluxes fall into. Is the compensation winding a winding distributed over a larger part of the circumference, e.g. B. a cut open
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both parts represent two spatially displaced winding (Fig. 10).
In the case of a rotating field motor, however, the spatial displacement of two windings also means a temporal displacement of the two voltages induced in ancestors. Lays. you now connect the two inductors D1 and D2 to each of these parts of the compensation winding. then the saturated magnetic fluxes of the choke coil are also shifted against each other in time.
If there is no even distribution of the compensation winding, then leave it alone
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used, which essentially serve to adjust the size and phase of the inductor magnetic fluxes against each other. This is necessary if motors with brush displacement are involved, since the voltage phase of D shifts with the change in the brush position compared to the voltage phase of D2. One means of adjusting the voltage phase of the choke coil D1 as a function of the brush position is to use an auxiliary brush set and to set the choke coil DI, e.g. B. according to FIG. 14, between these and fixed points of the winding.
If the position of the auxiliary brushes is now controlled manually or automatically as a function of the position of the main brushes, it can then be achieved that the voltage phase of the choke coil 7 is always approximately perpendicular to the voltage phase of Da.
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The number of possible designs is not limited to the figures shown.
Are z. B. in the system machines, potential regulators, transformers or the like. Which are out of use when operating the machine as a generator, so you can use them in the way that you use one of its windings or a suitable winding part as a choke coil . This saves the cost and space for the special choke coils. This is of great importance in traction operations, where the space available for the electrical equipment is limited.
PATENT CLAIMS:
1. Device for suppressing self-excitation during generator operation of single- or multi-phase collector motors with series characteristics, characterized in that when the machine is operated as a generator, the excitation and the working circuit of the machine are linked with two magnetic fluxes of high saturation which are offset in time and which are either in the machine or outside of the same.