DE112064C

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Publication number: DE112064C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Seit der elektrotechnischen Ausstellung 18g 1 sind vielfach Umformermaschinen zur Umwandlung ein- und mehrphasiger Wechselströme in Gleichstrom und umgekehrt zur Verwendung gekommen. Diese Maschinen sind im Wesentlichen wie Gleichstrommaschine!! gebaut, wobei an entsprechenden Punkten (Abzweigungen) der Ankerwickelung Ableitungen für die Wechselströme vorgesehen werden. ■Man hat auf diese, Weise eine gemeinsame Ankerwickelung für die beiden Stromarten, wodurch die Abmessungen der Maschine erheblich verkleinert und ihr Wirkungsgrad gesteigert wird.Since the electrotechnical exhibition 18g 1 are often converter machines for converting single and multi-phase alternating currents in direct current and vice versa. These machines are essentially like DC machine !! built, whereby discharges for the alternating currents are provided at corresponding points (branches) of the armature winding. ■ In this way, one has a common armature winding for the two types of current, which significantly reduces the dimensions of the machine and increases its efficiency will.

Zwischen der Höhe der Spannung der Wechselströme und der des Gleichstromes herrscht ein bestimmtes Verhältnifs, welches von der Phasenzahl, Polbreite und Form der Wechselstromcurve abhängig ist. Dieses Spannungsverhältnifs ändert sich bei Aenderung der Belastung der Umformermaschine nicht wesentlich, so dafs solche Umformer sich vorzüglich dort verwenden lassen, wo bei constanter zugeführter Primärspannung eine nahezu constante Secundärspannung genügt.Between the level of the voltage of the alternating currents and that of the direct current there is a certain ratio, which depends on the number of phases, pole width and shape of the AC curve is dependent. This tension ratio changes when the The load on the converter machine is not significant, so that converters of this type are excellent can be used where at constanter supplied Primary voltage an almost constant secondary voltage is sufficient.

Dies ist jedoch eine Bedingung, die nicht immer gestellt wird; vielmehr ist es oft er-.-forderlich, die secundäre Spannung zu ändern, sei es z. B. um einen gröfseren Leitungsverlust zu decken oder um die verschiedenartige Spannung von Accumulatoreii' je nach dem Zustande ihrer Ladung (Entladung) auszugleichen. However, this is a condition that is not always made; rather it is often necessary to change the secondary tension, be it e.g. B. a larger line loss to cover or to cover the various tension of accumulatoreii 'depending on the To balance the states of their charge (discharge).

Bisher hat man zum Zwecke solcher Regelung der Umformer entweder Drosselspulen oder Transformatoren mit stufenförmiger Unter- ~ theilung der Wickelung in die Wechselstromleitung eingeschaltet.Up to now, either choke coils have been used for the purpose of regulating the converter in this way or transformers with a stepped subdivision of the winding into the alternating current line switched on.

Im Folgenden ist eine bequemere Art der Regelung von solchen Umformermaschinen beschrieben, bei welcher die Regelung der Spannung durch Zuführung einer veränderlichen Zusatzspannung bewirkt wird, wie dies in ähnlicher Weise für Gleichstromumformer von Lahmeyer angegeben wurde (vergl. die Patentschriften 52201 und 63633).A more convenient way of controlling such converter machines is described below, in which the regulation of the voltage is effected by supplying a variable additional voltage, as is the case in a similar one Way for direct current converters was specified by Lahmeyer (cf. the patents 52201 and 63633).

In Fig. ι beiliegender Zeichnung ist eine Umformermaschine mit ihrem Magnetgestell M und dem für beide Stromarten gemeinsamen Anker A dargestellt. Die Gleichstromseite der Maschine ist durch den Stromwender C kenntlich.In Fig. Ι the accompanying drawing, a converter machine with its magnet frame M and the armature A common to both types of current is shown. The DC side of the machine can be identified by the commutator C.

Anstatt nun die Wechselströme unmittelbar von der Wickelung des Ankers A an die Schleifringe S anzuschliefsen, werden dieselben nach vorliegender Erfindung zuerst durch die Windungen eines zweiten Ankers R geführt. Dieser Regelungsanker sitzt am besten auf derselben Welle wie der Hauptanker A. Instead of connecting the alternating currents directly from the winding of the armature A to the slip rings S , they are first passed through the turns of a second armature R according to the present invention. This control anchor is best placed on the same shaft as the main anchor A.

Das Magnetgestell M¹ des Regelungsankers erhält genau ebenso viele Pole wie das Hauptgestell M. ■ . ·The magnet frame M ^{1 of} the control armature has exactly the same number of poles as the main frame M. ■. ·

Die einfachste Anordnung wäre nun, die Wickelung des Hauptankers A an den Abzweigpunkten der drei Phasen aufzuschneiden und diese Unterbrechungen durch Zwischenschaltung der Zusatzwickelungen auf dem Regelungsanker R zu schliefsen; doch ist diese Schaltung nur bei der. Verwendung zweier getrennter Wickelungen für Gleichstrom und Wechselstrom verwendbar. Bei der in Betracht kommenden gemeinsamen Wickelung für beideThe simplest arrangement would now be to cut open the winding of the main armature A at the branch points of the three phases and to close these interruptions by interposing the additional windings on the control armature R; but this circuit is only with the. Use of two separate windings can be used for direct current and alternating current. In the case of joint winding for both of them

Stromarten ist dieselbe in Rücksicht auf den Gleichstrom nicht ausführbar, weil dann gleichzeitig mit den an den Abzweigpunkten liegenden Spulen der Hauptankerwickelung die Hülfswickelungen auf dem Regelungsanker R zeitweilig durch die Bürsten kurzgeschlossen würden, was natürlich unzulässig ist.The same type of current cannot be carried out with regard to the direct current, because the auxiliary windings on the control armature R would then be temporarily short-circuited by the brushes at the same time as the coils of the main armature winding located at the branch points, which is of course inadmissible.

Es werden daher entsprechend der vorliegenden Erfindung die Zusatzwickelungen auf dem Regelungsanker R nicht in die Wickelungen des Hauptankers A, sondern in die Abzweigungen vom · Hauptanker nach den Schleifringen eingeschaltet. Es ist hierbei Folgendes zu bemerken, wodurch sich die vorliegende Regelungseinrichtung von der Lahm ey er'sehen wesentlich unterscheidet.According to the present invention, therefore, the additional windings on the control armature R are not switched into the windings of the main armature A, but rather in the branches from the main armature to the slip rings. The following should be noted here, as a result of which the present control device differs significantly from the Lahm ey er'sehen.

An jedem Abzweigpunkte des Hauptankers liegen die Enden von zwei Phasen der Wickelung. Die Phase der in den Ableitungen fliefsenden Wechselströme stimmt nun nicht überein mit der Phase der elektromotorischen Kräfte in den beiden erwähnten einzelnen Theilen der Hauptankerwickelung, liegt vielmehr mitten zwischen den Phasen dieser beiden elektromotorischen Kräfte. Infolge dessen ist es nöthig, um den Einflufs der elektromotorischen Kraft der Zusatzwickelungen in gleichem Mafse auf die elektromotorischen Kräfte der beiden Einzelphasen zu vertheilen, die Lage der Zusatzspulen des Ankers R in Bezug auf das ihnen zugehörige Magnetfeld M¹ so zu wählen, dafs die Phase der in ihnen inducirten elektromotorischen Kraft mitten zwischen den Phasen der elektromotorischen Kräfte der zugehörigen beiden Hauptankerwickelungen liegt, dafs sie bei dreiphasigem Wechselstrom also um +_ 30° gegen die Phasen der beiden elektromotorischen Kräfte in diesen Wickelungen verschoben ist.The ends of two phases of the winding are located at each branch point of the main anchor. The phase of the alternating currents flowing in the conductors does not agree with the phase of the electromotive forces in the two mentioned individual parts of the main armature winding, but lies in the middle between the phases of these two electromotive forces. As a result, in order to distribute the influence of the electromotive force of the additional windings to the same extent over the electromotive forces of the two individual phases, it is necessary to choose the position of the additional coils of the armature R in relation to the associated magnetic field M ¹ so that the phase The electromotive force induced in them lies in the middle between the phases of the electromotive forces of the two associated main armature windings, so that in the case of three-phase alternating current it is shifted by + _ 30 ° against the phases of the two electromotive forces in these windings.

Verändert man nun die Feldstärke des Magneten M¹ in seiner Stärke oder Magnetisirungsrichtung, so ändert sich demgemäfs bei gleichbleibender Spannung an den Schleifringen S die Wechselstromspannung an den Abzweigstellen des Hauptankers A, somit auch die Gleichstromspannung. Man ist also in der Lage, durch einen sehr einfachen Regelungswiderstand, welcher die Feldstärke in M¹ beherrscht, in sehr weiten Grenzen das Verhältnifs der Gleichstromspannung zu der an den Schleifringen vorhandenen Wechselstromspannung zu reguliren.If the field strength of the magnet M ^{1 is changed} in its strength or direction of magnetization, the alternating current voltage at the branch points of the main armature A changes accordingly, with the voltage on the slip rings S remaining the same, thus also the direct current voltage. One is thus in a position to regulate the ratio of the direct current voltage to the alternating current voltage present at the slip rings within very wide limits by means of a very simple regulating resistor which controls the field strength in M ^1.

Wenngleich die beschriebene Anordnung des Umformers wohl die zweckmäfsigste sein dürfte, so mufs doch der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen werden, dafs man den Regelungsanker auch stillstehend hinter den Schleifringen anordnen kann, wobei natürlich dann das Feld Af¹ rotiren mufs. Der Regelungsanker mit seinem Magnetfelde kann auch als vollständige selbstständige ein- bezw. mehrphasige Maschine von irgend welcher Bauart ausgebildet sein, vorausgesetzt, dafs diese mit dem eigentlichen Umformer fest gekuppelt ist, gleiche Polzahl wie letzterer besitzt, und dafs die gegenseitige Stellung des Regelungsankers zum Felde bei beiden Maschinen derart erfolgt, dafs die Phasen der im Zusatzanker inducirten elektromotorischen Kräfte E¹, 'wie schon erwähnt, möglichst in der Mitte zwischen den Phasen der zugehörigen Zweigstromspannungen E des Hauptankers liegen (Fig. 2).Although the described arrangement of the converter is probably the most expedient, for the sake of completeness it must be pointed out that the control armature can also be arranged stationary behind the slip rings, in which case the field Af ¹ must of course rotate. The control armature with its magnetic field can also be used as a complete independent. polyphase machine of whatever type, provided that it is firmly coupled to the actual converter, has the same number of poles as the latter, and that the mutual position of the control armature in relation to the field in both machines takes place in such a way that the phases of the electromotive induced in the additional armature Forces E ¹ , 'as already mentioned, lie as possible in the middle between the phases of the associated branch current voltages E of the main armature (FIG. 2).

Es ist ohne Weiteres klar, dafs, wenn die Aenderung des besagten Spannungsverhältnisses in Abhängigkeit mit der Belastung des Umformers gebracht werden soll, dies dadurch erreicht werden kann, dafs man . um das Magnetgestell Ai¹ Windungen, die vom Hauptstrome (Gleichströme) durchflossen werden, legt, so dafs eine »Compound« oder »Uebercompound«-Wirkung und dergl. erzielt wird.It is immediately clear that if the change in the said voltage ratio is to be brought into dependence on the load on the converter, this can be achieved by one. around the magnet frame Ai ¹ turns through which the main current (direct currents) flows, so that a "compound" or "overcompound" effect and the like is achieved.

Claims

Patent claim:

Control device for DC-AC converters with only one armature winding, characterized in that with the actual converter a single or multi-phase AC machine with the same number of poles is directly coupled, through which the alternating currents of the converter are passed through in such a way that the current resp. Tension phase of the main supply lines between the phases of the. individual branch currents in the converter armature is, for the purpose, a regulation of the ratio of the direct and alternating current voltage by changing the field strength of the auxiliary machine.

1 sheet of drawings.