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Wechselstrom-ReihenschlussgeneratorfürEin-oderMehrphasenstrom.
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und die Mehrphasen-Seiienmptoren und die Repulsionsmotoren können bekanntlich, wenn sie gegen ihr Drehmoment angetrieben werden, als Generatoren auf das Netz zurückarbeiten, wobei sie wegen der Reihenschaltung der Arbeits-und der Erregerwindungen den Reihe.. schluss-
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Ströme von anderer, meist kleinererer als der Netzperiodenzahl entstehen.
Da die Maschinenart von der Periodenzahl des Stromes unabhängig ist, ist die Maschine auch für diese Ströme ein Hauptschlussgenerator, der, da das Netz für Ströme von fremder besonders von niedriger Periodenzahl einen Kurzschluss bildet, nahezu in sich kurzgeschlossen ist. so dass die selbst erregten Ströme zu grosser Starke anwachsen können.
Zur Verhinderung dieser Selbsterregung bat man bisher im wesentlichen Ohmsche Wider- stände vor den Statur oder vor den Rotor oder vnr beide geschaltet, die dann auch einen mehr oder weniger grossen Teil der nutzbaren leistung des generators, d. h. der Leistung, die der Strom von der Notxpcriodenzahl an das Netz gibt, verzehren.
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selbsterregten Ströme näher eingegangen werden.
Da, wie erwähnt, das Netz den selbsterregten Strömen nur wenig Widerstand entgegensetzt.
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Reihenschlussgenerator endlich kann je nach den Anteilen des Stators und Rotors an der Er zeugtmg des Feldes ein Wechselstrom oder ein Gleichstrom entstehen. In allen Fällen entsteht unabhängig von der Periodenzahl eine der Geschwindigkeit und dem Fluss proportionale EMK der Drehung, und da infolge des Reihenschlusscharakters der Fluss mit dem Strom in Phase ist, so ist auch die EMK mit dem Strom in Phase. Beim kurzgeschlossenen Generator wird daher diese EMK durch den Ohmschen Spannungsabfall des Stromes in der Maschine aufgezehrt.
Zwischen
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gesamte Widerstand des kurzgeschlossenen Generators ist, diese Bezichung wird durch eine Gerade dargestellt ; die zweite ist durch die Magnetisterungskurve der Maschine gegeben, die die EMK E als Funktion des Stromes für eine bestimmte Geschwindigkeit darstellt. In Fig. 1 ist die Gerade I die Widerst and sgerade, II ist die Magnetisierungskurve. Das Verhältnis der Ordinaten beider Kurven ergibt sieh daraus, dass für den normalen Strom OB die EMK AB etwa bei voller Umdrehungszahl zehn-bis zwöifmal so gross ist, wie der Ohmsche Spannungsabfall BC, denn diese Grössen sind ja unabhängig von der Periodenzahl.
Der Strom, der sich beim kurzgeschlossenen Generator einstellt, ist gegeben durch die Abszisse des Schnittpunktes der Widerstandsgeraden mit der Magnetisierungskurve, dieser Punkt liegt ausserhalb der Figur, dex Strom vürde zu einem Vielfachen des Normalen anwachsen. Bei einem an das Netz angeschlossenen Reihenschlussgenerator liegen die Verhältnisse aber anders.. Während beim kurzgeschtossenen Generator der
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Neigung der Tangente an die Magnetisierungskurve entsprechend abnimmt.
Da dies grösseren Werten von Fluss und Strom, also einem grösseren Drehmoment entspricht, dem grösseren Drehmoment und der grösseren Geschwindigkeit eine höhere Klemmspannung, so ergibt sich die Möglichkeit, die Klemmenspannung in Abhängigkeit von der Umdrehungszahl oder in Abhängigkeit vom Strom derart zu regeln, dass bei jedem Strom bzw. Drehmoment eine bestimmte Umd ehungszahl nicht überschritten oder bei jeder Umdrehungszahl ein bestimmtes Drehmoment nicht unterschritten wird, bei der die Selbsterregung verhindert wird.
Da die höchste Geschwindigkeit und das grösse Drehmoment der Maschine gegeben sind, kann für diese die Maschine in magnetischer Hinsicht so entworfen werden, dass sie an dem geeigneten Punkt der Magnetisierungskurve arbeitet, es ist dann die Regelung für die kleineren Geschwindig- keiten und Drehmomente, wie angegeben, einzurichten.
Bei Maschinen, die mit Bürstenverschiebung geregelt werden, also z. B. bei Repulsions motoren und bei Mehrphasen-Serienmotoren, werden nun die Arbeits- und die Erregerwindungs zahlen bei der Bürstenverschiebung verändert, und es ist die Maschine zunächst in magnetische.
Hinsicht so zu entwerfen, dass bei dem grössten Produkt aus Arbeits- und Erregerwindungszahlen und bei der höchsten Umdrehungszahl die Neigung der Magnetisierungskurve den erforderlichen Wert besitzt. Das grösste Produkt aus Arbeits- und Erregerwindungszahlen ergibt sich jeweils etwa in der Mitte zwischen der ogsenannten Nullstellung und der Kurzschlussstellung d@ Bürsten.
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Bei einem Repulaionsgenerator, bei dem als normale höchste Geschwindigkeit etwa die synchrone anzusehen ist, genügt die angegebene Massregel ohnoweitera, denn bei dieser Ge- schwindigkeit ist das Drehfeld in der Arbeitf-und der Erregerachse nahezu gleich gross, bei kleinerer Geschwindigkeit wächst aber das Feld in der Erregeracbse und die Sättigung gegen- über Synchronismus, so dass die Selbsterregung bei kleineren Geschwindigkeiten eingehalten ist.
Bei Mehrphasen-Reihenschlussgeneratorcn kann aber unter Umständen die Sättigung bei kleineren Geschwindigkeiten als Synchronismus zu schnell abnehmen, so dass die Bedingung zwar für den Synchronismus erfüllt sein kann, bei kleineren Geschwindigkeiten aber nicht. Dies folgt daraus, dass sich bei den Mehlphasen-Reihenschlussgeneratoren die ganze Klemmenspannung auf Stator und Rotor verteilt. Bei Synchronismus ist die Rotorspannung fast Null, weil der Rotor synchron mit dem Drehfeld rotiert, die Klemmenspannung besteht also fast ganz am Stator und bedingt dadurch eine gewisse Sättigung, die für den Zweck, wie angegeben, gewählt wird.
Bei gewissen Bürstenstellungen, besonders bei jenen, die sich ziemlich weit von der Kurzschlussstellung entfernen, wobei also Stator-und Rotorspannnng nicht einander entgegen- gerichtet, sondern zum Teil gleichgerichtet sind, kann bei kleineren Geschwindigkeiten als bei Synchronismus der Rotor einen solchen Teil der Klemmenspannung verzehren, dass die Statorspannung und damit die Sättigung schneller abnimmt, als gemäss der Abnahme der Geschwindigkeit zur Verhinderung der Selbsterregung zulässig ist.
Um dies zu verhindern, wird gemäss vorliegender Erfindung bei Entfernung aus der Kurz- achlussstellung der Bürsten auch die Zahl der wirksamen Rotorwindungen verkleinert, denn hiedurch wird der vom Rotor verbrauchte Teil der Klemmenspannung vermindert.
Dies kann z. B. dadurch geschehen, dass, wie Fig. 2 zeigt, für jede Phase zwei Bürstensätze A, B (im zweipoligen Schema) verwendet werden, von denen entweder nur einer B aus der Kurzschlussstellung um einen Winkel verschoben wird, oder es werden die Bürstensätze A, B mit verschiedener Geschwindigkeit bewegt. In dieser Figur ist S die Statorwicklung, T der Reihenschlusstransformator, der zwischen Stator und Rotor geschaltet ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Wechselstrom-Reihenschlussgenerator für Ein-oder Mehrphasenstrom, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Netzspannung bei jedem Betriebszustand eine solche Sättigung erzeugt wird, dass die Zunahme der EMK der Drehung für jede Zunahme des Stromes kleiner ist als der
Ohmsche Spannungsabfall in der Maschine, der dieser Stromzunahme entspricht, zum Zweck, die Selbsterregung mit Strömen von anderer als der Netzperiodenzahl zu verhindern.