DE1131795B

DE1131795B - Electrical machine constructed in the manner of a single armature converter

Info

Publication number: DE1131795B
Application number: DEV14590A
Authority: DE
Inventors: Dr Otto Benedikt
Original assignee: VILLAMOSGEP ES KABELGYAR
Current assignee: VILLAMOSGEP ES KABELGYAR
Priority date: 1957-07-03
Filing date: 1958-06-24
Publication date: 1962-06-20
Also published as: FR1207671A; AT210943B

Description

Nach Art eines Einankerumformers aufgebaute elektrische Maschine Auf zahlreichen Gebieten (z. B. bei der Speisung von Gleichstrommotoren usw.) hat man bisher eine aus einem Asynchronmotor und einem von diesem angetriebenen Gleichstromgenerator bestehende Maschinengruppe verwendet, mit Hilfe deren bei gegebener Wechselstromnetzspannung eine Gleichspannung erzeugt werden kann, die in ihrer Größe innerhalb eines positiven und eines negativen Maximalwertes regelbar ist. Ein erheblicher Nachteil dieser Maschinengruppe besteht darin, daß ihr Gewicht und ihr Raumbedarf sehr groß, ihr Wirkungsgrad und ihr Leistungsfaktor dagegen niedrig sind und daß außerdem der Motor überdimensioniert werden muß, damit seine Umlaufsgeschwindigkeit bei einer stoßweisen Überlastung nicht allzusehr vermindert wird. Es gibt auch Gebiete, wo die Spannung nicht nur im allgemeinen regelbar, sondern auch gemäß der Gesetzmäßigkeit einer Stromspannungscharakteristik von bestimmtem Verlauf regelbar sein soll (z. B. beim Schweißen, Laden von Batterien usw.). In solchen Fällen wählt man einen Generator spezieller Ausführung (z. B. Amplidyne, Schweißdynamo, Rosenbergdynamo usw.), wodurch jedoch seine Nennleistung stark zunimmt. Aus diesem Grunde scheint es oft zweckmäßig, einen gewöhnlichen Generator und zum Erzielen der obenerwähnten Gesetzmäßigkeit eine mit demselben zusammenarbeitende Regelhilfsmaschine (z. B. Verstärkungsmaschine) zu verwenden.Electrical machine constructed in the manner of a single armature converter Numerous areas (e.g. in the supply of direct current motors, etc.) are available hitherto one of an asynchronous motor and a direct current generator driven by this Existing machine group is used, with the help of which at a given AC mains voltage a DC voltage can be generated which is within a positive in magnitude and a negative maximum value can be regulated. A major disadvantage of this Machine group consists in that their weight and their space requirements are very large, you On the other hand, efficiency and its power factor are low and that, moreover, the motor must be oversized so that its speed of rotation in an intermittent Overload is not reduced too much. There are also areas where the tension not only generally controllable, but also according to the law of a It should be possible to regulate the voltage characteristic of a certain course (e.g. with Welding, battery charging, etc.). In such cases a generator is chosen special design (e.g. Amplidyne, welding dynamo, Rosenberg dynamo, etc.), whereby however, its rated power increases sharply. For this reason it often seems expedient an ordinary generator and to achieve the above-mentioned regularity a control auxiliary machine that works together with the same (e.g. reinforcement machine) to use.

Ein erheblicher Nachteil der aus einem Asynchronmotor und aus einem Gleichstromgenerator bestehenden Maschinengruppe besteht darin, daß der Asynchronmotor dem Netz einen erheblichen Blindstrom entnimmt. Aus diesem Grunde verwendet man außer den erwähnten drei Maschinen oft auch noch einen rotierenden Phasenkompensator (z. B. eine Synchronmaschine), deren Nennleistung, falls eine Kompensation von cos (3 = 1 vorgenommen wird, nur wenig kleiner und, wenn in das Netz ein Voreilstrom gespeist werden soll, größer als die des Motors ist. Schließlich ist zu bemerken, daß die Leistungsverluste des Phasenkompensators den Wirkungsgrad der ganzen Maschinengruppe stark vermindern. Derartige Maschinen werden auf verschiedenen Gebieten der Automatik verwendet.A significant disadvantage of having an asynchronous motor and one DC generator existing machine group is that the asynchronous motor draws a significant amount of reactive current from the grid. For this reason one uses in addition to the three machines mentioned, often also a rotating phase compensator (e.g. a synchronous machine) whose nominal power, if a compensation of cos (3 = 1 is made, only slightly smaller and, if there is a leading current in the network is to be fed is greater than that of the motor. Finally, it should be noted that the power losses of the phase compensator the efficiency of the whole machine group greatly decrease. Such machines are used in various areas of automation used.

Das Wesen der Erfindung bildet eine »Autodyne« genannte, im Prinzip neue elektrische Maschine, die nach Art eines Einankerumformers aufgebaut ist und eine auf dem Rotor angeordnete, über Schleifringe an das Wechselstromnetz angeschlossene Wechselstromwicklung und gegebenenfalls eine oder mehrere Statorwicklungert aufweist, welche an mindestens zwei Bürsten des Kommutators angeschlossen sind. Gemäß der Er-Ungarn vom 3. Juli 1957 (Nr. Be-602) findung erhält eine solche Maschine das Merkmal, daß die Wechselwirkung zwischen der Gesamtdurchfiutung der Statorwicklungen, welche aus der Differenz mindestens zweier Einzeldurchflutungen zusammengesetzt ist, von welchen eine durch eine Bezugsgröße und die andere von einer mittelbar oder unmittelbar negativ rückgekoppelten, von der Gleichspannung abgeleiteten Istgröße hervorgerufen ist, und dem durch die Wechselspannung bedingten Erregerfluß, der im Raume selbsttätig jede beliebige Lage einnehmen kann und dessen Richtung mit der Richtung der gegebenenfalls durch die Statorwicklungen hervorgerufenen Erregerdurchflutung zusammenfällt, die Größe und Richtung der Ausgangsgleichspannung ändert. Die obenerwähnten vier Maschinen werden durch die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine ersetzt, die bedeutend kleinere Abmessungen- und kleineres Gewicht besitzt als der Motorgenerator, viel kleinere Leistungsverluste besitzt und gleichzeitig nicht nur einen Energieumwandler, sondern auch eine neuartige Verstärkungsmaschine bildet, welche mannigfaltige gesetzmäßige, selbsttätige Regelmöglichleiten bietet. Überdies führt die Maschine nach der Erfindung gleichzeitig mit der Umformung der Wattleistung dem Netz einen bedeutenden Voreilstrom zu, ohne hierdurch die Abmessungen oder die Verluste der Maschine zu vergrößern.The essence of the invention is what is called an "autodyne", in principle new electrical machine that is constructed in the manner of a single armature converter and one arranged on the rotor and connected to the alternating current network via slip rings Has alternating current winding and possibly one or more stator windings, which are connected to at least two brushes of the commutator. According to the Er-Hungary from July 3, 1957 (No. Be-602) received such a machine that Feature that the interaction between the total flow of the stator windings, which is composed of the difference between at least two individual flows of which one by a reference quantity and the other by an indirect one or the actual value derived from the direct voltage with a direct negative feedback is caused, and the excitation flow caused by the alternating voltage, the can automatically assume any position in space and its direction the direction of the excitation flow possibly caused by the stator windings coincides, changes the magnitude and direction of the DC output voltage. The above mentioned four machines are replaced by the machine designed according to the invention, the has significantly smaller dimensions and weight than the motor generator, has much smaller power losses and at the same time not only has an energy converter, but also a new type of reinforcement machine, which forms a variety of regular, offers automatic control options. In addition, the machine according to the invention performs Simultaneously with the conversion of the wattage the network a significant leading current without increasing the dimensions or the losses of the machine.

Es ist allerdings bekannt, einen Wechselstrommotor und einen Gleichstromgenerator in einer einzigen Maschine - dem Einankerumformer - zu vereinigen. Seine Gleichstromspannung ist aber nur in sehr engen Grenzen regulierbar, und schon aus diesem Grunde kann der Einankerumformer mit dem Motorgenerator nicht in Wettbewerb treten. Noch weniger ist er imstande, als Regelhilfsmaschine zu arbeiten und schon gar nicht als Verstärkermaschine. Schließlich besitzt der Einankerumformer eine Eigenschaft, die ihn von vornherein vollkommen aus jedem Gebiet der Automatik ausschließt. Er beginnt nämlich bei stoßartigen Belastungen zu pendeln, wobei auch beträchtliche Kommutierungsstörungen auftreten.However, it is known an AC motor and a DC generator in a single Machine - the single armature converter - to unite. Its direct current voltage can only be regulated within very narrow limits, and that's it for this reason the single armature converter cannot compete with the motor generator step. He is even less able to work as a rule auxiliary machine and already not at all as an amplifier machine. Finally, the single-armature converter has a Property that completely excludes it from any area of the automatic system from the start. This is because it begins to oscillate with jerky loads, with considerable amounts Commutation disturbances occur.

Zwar sind bereits Einankerumformer mit Nebenschlußerregung bekanntgeworden, z. B. aus der österreichischen Patentschrift 100 416, bei welchen zur sekundären Spannungsregelung außerdem noch eine oder mehrere; das sekundäre Gleichstromankerfeld in ihrer Gesamtheit grundsätzlich unterstützende Zusatzwicklungen vorgesehen sind, wodurch sich der Regelbereich vergrößern läßt.Single armature converters with shunt excitation have already become known, z. B. from Austrian patent specification 100 416, in which the secondary Voltage regulation also has one or more; the secondary DC armature field In their entirety, generally supporting additional windings are provided, whereby the control range can be increased.

Diese Einankerumformer sind aber ebenfalls keineswegs imstande, die eben gestellten Aufgaben zu erfüllen. Zum Beispiel ist es nicht möglich, die Spannung von einem maximalen positiven bis zu einem maximalen negativen Wert zu verändern, da sogar bei der Vergrößerung des die Querwicklung speisenden Stromes bis co die Spannung sich höchstens bis zum Wert 0 verringern läßt. Ferner kann nicht die Rede davon sein, die Maschine als Regel-: oder Verstärkermaschine zu verwenden, da ja-wie obiges Beispiel klar zeigt-zur Veränderung der Spannung große - Leistungen aufgewendet werden müssen. Schließlich ändert sich durch die Hinzufügung der Querwicklung nichts Wesentliches in bezug auf Pendeln und schlechte dynamische Kommutierung. Denn welche Stärke auch der Strom der Querwicklung besitzen möge, immer wird die durch die Durchflutung der beiden Wicklungen sich bildende Gesamtdurchflutung und der hierdurch entstehende Fluß die Lage der von letzterem induzierten inneren Spannung im Raume fixieren. Wird nun aber infolge eines Belastungsstoßes der Rotor gebremst, so verdreht sich der Vektor der Netzspannung im Verhältnis zum Vektor der erwähnten inneren Spannung, wodurch Ausgleichsströme entstehen müssen, die Kommutierungsstörungen hervorrufen, wobei die durch diese Ströme entstehenden Momente das Pendeln bewirken.However, these single-armature converters are by no means capable of to fulfill just set tasks. For example it is not possible to adjust the tension change from a maximum positive to a maximum negative value, because even with the enlargement of the current feeding the transverse winding up to co die The voltage can be reduced to a value of 0 at the most. Furthermore, there can be no talk be away from using the machine as a rule or reinforcement machine, because yes-how The above example clearly shows - large amounts of power were used to change the voltage Need to become. After all, adding the transverse winding doesn't change anything Basics related to pendulum and poor dynamic commutation. Because which The current of the transverse winding may also have strength, it will always be due to the flooding of the two windings and the resulting total flow Flux fix the position of the internal tension induced by the latter in space. If, however, the rotor is braked as a result of a load shock, it rotates the vector of the network voltage in relation to the vector of the mentioned internal voltage, whereby equalizing currents must arise that cause commutation disturbances, The moments created by these currents cause the oscillation.

Die Maschine nach der vorliegenden Erfindung (Autodyne) ist dagegen imstande, den Regelbereich der Gleichspannung der eines Gleichstromgenerators gleichzumachen, ferner als Regelmaschine und sogar als Verstärkermaschine zu arbeiten und auch die Erscheinungen des Pendelns und der Kommutierungs= störungen vollkommen zu vermeiden.The machine according to the present invention (Autodyne) is against it able to equalize the regulation range of the DC voltage to that of a DC generator, also to work as a rule machine and even as an amplifier machine and also the To avoid phenomena of oscillation and commutation disturbances completely.

Die Prinzipien und die Details sowie die verschiedenen Merkmale der Erfindung sollen an Hand einiger Vereinfachungen erläutert werden.The principles and the details as well as the various characteristics of the The invention will be explained using a few simplifications.

Stellt man sich einen Einankerumformer vor, dessen Stator keine Wicklung trägt und dessen Rotor über - nicht dargestellte - Schleifringe vom Netz mit einer Dreiphasenspannung Uh gespeist wird, und werden die Verluste außer acht gelassen, so entsteht unter ein auf die Dreiphasenspannung bezogener um 90° zurückbleibender Magnetisierungsstrom Im er, durch den ein Drehfluß hervorgerufen wird, wobei nur dessen räumliche Grundharmonische 0"r betrachtet wird. O1 er induziert die die Spannung Uh kompensierende innere Spannung Eler. Die- dargestellten Vektoren drehen sich im Verhältnis zum Rotor mit synchroner Drehgeschwindigkeit in einer dem Uhrzeiger entgegengesetzten Richtung: Wenn man von den inneren Drehmomenten, z: B. dem Reibungsmoment, absieht, dreht sich der Rotor mit synchroner Geschwindigkeit in Richtung des Uhrzeigers. Somit wird sich 0"r im Raum nicht drehen.If one imagines a single armature converter whose stator has no winding and whose rotor is fed with a three-phase voltage Uh from the network via slip rings (not shown), and if the losses are disregarded, then there is a 90 ° remaining in relation to the three-phase voltage Magnetizing current Im er, by which a rotating flux is produced, whereby only its spatial fundamental harmonic 0 "r is considered. O1 it induces the internal voltage Eler which compensates for the voltage Uh Clockwise opposite direction: If one disregards the internal torques, e.g. the frictional torque, the rotor rotates with synchronous speed in the clockwise direction. Thus, 0 "r will not rotate in space.

Nimmt man ferner an, daß der magnetische Widerstand in allen Richtungen gleich groß ist, kann 0", irgendeine beliebige Richtung annehmen. Da ferner die Spannung Eier mit dem Fluß 0"r in einem festen Zusammenhang steht, ist auch die Richtung; in welcher Eier wirkt, beliebig. Bei einer gegebenen Richtung ist die in der Achse der Bürsten A-B wirkende Komponente El er cos ß der Spannung El er - ohne Berücksichtigung der Spannungsabfälle - der zwischen den Bürsten A-B entstehenden Gleichspannung U proportional, d. h.If one also assumes that the magnetic resistance is the same in all directions, 0 " can assume any arbitrary direction. Furthermore, since the voltage egg is in a fixed relationship with the flux 0" r, the direction; in which egg acts, arbitrarily. In a given direction, the component El er cos ß acting in the axis of the brushes AB is proportional to the voltage El er - without taking into account the voltage drops - the direct voltage U arising between the brushes AB, ie

U = C1E, er - cos ß; (1) wo Cl konstant ist. U = C1E, er - cos β; (1) where Cl is constant.

Nun sei vorausgesetzt, daß die Geschwindigkeit sich um ein wenig auf n vermindert, so dreht sich 0", wiederum entgegen dem Uhrzeigersinn, jedoch nicht mit einer Geschwindigkeit n,., sondern mit einer von nsz-n.Assuming that the speed is reduced by a little to n , then 0 "rotates, again counterclockwise, but not with a speed n,., But with one of nsz-n.

Schließlich stellen wir uns noch vor, daß die Umlaufszahl die synchrone Umlaufszahl übertrifft, d. h. daß n>nsz ist. In diesem Falle dreht sich 01" mit einer Geschwindigkeit n-n" in der entgegengesetzten Richtung, d. h. im Uhrzeigersinn. Ist n<nsz , so dreht sich auch der mit dem Vektor 01 er starr zusammenhängende Vektor El, Wenn in beliebiger Weise z. B. mit Hilfe eines in der aus Fig. 1 ersichtlichen und auf dem Statorteil befestigten Wicklung 2 oder in mehreren Wicklungen zusammen entstehenden Stromimpulses eine nach oben oder unten gerichtete steuernde Durchflutung ±d0 hervorgerufen wird, induzieren die durch diese Ströme hervorgerufenen Flüsse in dem synchron laufenden Anker Spannungen, welche in Richtung des Netzes praktisch kurzgeschlossen sind. Dadurch entstehen im Rotor kompensierende Ströme ±dIk , die magnetisierende Wirkungen der Durchflutungen ±d0 praktisch vernichten. Die Ströme -±dIk bilden mit der Spannung Uh generatorische bzw. motorische Leistungsimpulse, wobei die ihnen entsprechenden Momente ±dm den Rotor verlangsamen bzw. beschleunigen. Dies bedeutet nun, daß sich der Fluß 0"r, welcher bisher stillstand, entgegen dem Uhrzeigersinn bzw. in Richtung desselben zu drehen beginnt, also die Spannung U um einen Betrag von +d U vergrößert oder aber um einen von -d U verkleinert wird. Demnach führt das Auftreten von ::LEG im Endergebnis zu einer Spannungsänderung von ±d U. Finally, let us imagine that the number of revolutions exceeds the synchronous number of revolutions, ie that n> nsz. In this case 01 rotates "at a speed nn" in the opposite direction, ie clockwise. If n <nsz , the vector E1, which is rigidly connected to the vector 01, also rotates. B. with the help of a winding 2 or in several windings together arising current pulse an upward or downward controlling flow ± d0 is caused by the one shown in Fig. 1 and attached to the stator part, induce the fluxes caused by these currents in the synchronous running Anchor voltages which are practically short-circuited in the direction of the network. This creates compensating currents ± dIk in the rotor , which practically destroy the magnetizing effects of the flooding ± d0. The currents - ± dIk form generator or motor power pulses with the voltage Uh , the corresponding torques ± dm slowing down or accelerating the rotor. This means that the flux 0 ″ r, which was previously stationary, begins to rotate counterclockwise or in the direction of the same, that is, the voltage U increases by an amount of + d U or is decreased by one of -d U Accordingly, the occurrence of :: LEG leads to a voltage change of ± d U in the end result.

Vorausgesetzt, diese Spannungsänderung ist mit Hilfe einer beliebigen Schaltung auf die die Durchflutung ::Ld0 hervorgerufende Wicklung (oder Wicklungen) auf die Weise rückgekoppelt, daß die infolge der Verzögerung bzw. Beschleunigung des Rotors entstehenden Änderungen ±d U beschleunigende bzw. verzögernde Steuerdurchflutungsänderungen ::LEG hervorrufen, so synchronisiert sich der Rotor, falls entsprechende Dämpfungsmomente vorhanden sind, selbsttätig. Es gibt viele solche Rückkopplungsschaltungen, da mit Hilfe der Spannungsänderung d U eine Erregungsänderung d0 auf verschiedene Weise erzielt werden kann, je nachdem, welche elektrischen oder nicht elektrischen Schaltungselemente für die Rückkopplung verwendet werden.Provided that this voltage change is fed back with the help of any circuit to the winding (or windings) causing the flow :: Ld0 in such a way that the changes resulting from the deceleration or acceleration of the rotor ± d U accelerating or decelerating changes in the control flow :: LEG, the rotor synchronizes itself automatically if the corresponding damping torques are present. There are many such feedback circuits, since with the aid of the voltage change d U an excitation change d0 can be achieved in different ways, depending on which electrical or non-electrical circuit elements are used for the feedback.

Da die Anzahl der Rückkopplungsschaltungen außerordentlich groß ist, wird darauf verzichtet, von den Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung auch nur die wichtigsten zu schildern.Since the number of feedback circuits is extremely large, it is dispensed with, even only of the possible embodiments of the invention to describe the most important.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel der Erfindung, bei dem die Spannungsänderungen d U unmittelbar dazu verwendet werden, in der Statorwicklung die erwähnten Durchflutungsänderungen 40 hervorzurufen. Zu diesem Zwecke ist die Wicklung mit W Windungen im stationären Zustand auf den Unterschied zweier Spannungen geschaltet. Eine dieser Spannungen ist die Spannung U zwischen den Bürsten A und B, die andere ist eine in bezug auf Größe und Richtung regelbare Spannung US,.FIG. 2 shows an example of the invention in which the voltage changes d U are used directly to produce the mentioned flow changes 40 in the stator winding. For this purpose, the winding with W turns is switched to the difference between two voltages in the steady state. One of these voltages is the voltage U between the brushes A and B, the other is a voltage US, which can be regulated in terms of magnitude and direction.

Vorausgesetzt, daß die inneren Momente ausgeglichen sind, ist im stationären Zustand A0 = 0, d. h. U = Usz, so daß also die »Autodyne« im gegebenen Falle zwei Parameter miteinander vergleicht. Der eine ist p1 = U der andere p2 = Usz. Die Maschine regelt selbsttätig in der Weise, daß p1 =P2 (2) wird.Assuming that the internal moments are balanced, in the steady state A0 = 0, ie U = Usz, so that the "autodyne" compares two parameters with one another in the given case. One is p1 = U, the other p2 = Usz. The machine regulates automatically in such a way that p1 = P2 (2) .

Falls das gegebene Gleichgewicht aus irgendeinem Grunde gestört wird, also p2 < p1 und demzufolge eine Durchflutung ±A0 auftritt, welche ein Moment ±Am hervorruft und den Rotorteil verzögert bzw. beschleunigt, wird p1 = U größer bzw. kleiner. Dies kann sowohl deshalb vorkommen, weil sich der Wert des Parameters p2 aus irgendeinem Grunde geändert hat, als auch, weil p1 von p2 aus irgendeinem Grunde abweicht (z. B. die Umlaufsgeschwindigkeit des Rotors ein wenig größer geworden ist und demzufolge sich U um etwas vermindert hat oder der Belastungsgleichstrom zwischen den Bürsten A und B einen entsprechenden Spannungsabfall hervorruft usw.). Es können auch beide Ursachen zugleich auftreten.If the given equilibrium is disturbed for any reason, i.e. p2 <p1 and consequently a flooding ± A0 occurs, which causes a torque ± Am and decelerates or accelerates the rotor part, then p1 = U becomes larger or smaller. This can happen both because the value of the parameter p2 has changed for some reason or because p1 deviates from p2 for some reason (e.g. the rotational speed of the rotor has increased a little and consequently U is slightly higher has decreased or the DC load current between brushes A and B causes a corresponding voltage drop, etc.). Both causes can also occur at the same time.

Als Parameter p2 kann auch jede beliebige physikalische Erscheinung benutzt werden.Any physical phenomenon can also be used as parameter p2 to be used.

Da sich in der »Autodyne« genannten Anordnung nach der Erfindung bei jeder Bremsung oder Beschleunigung des Rotors der Fluß 0", selbsttätig verdreht, so verdreht sich auch die von diesem induzierte innere Spannung Ei er um denselben Betrag. Dies bedeutet aber, daß sich die Lage des Vektors Ei er im Verhältnis zum Vektor Uh der Netzspannung nicht verändert, d. h., es entstehen auch bei Belastungsstößen keine Ausgleichsströme, die Pendeln oder Kommutationsstörungen hervorrufen könnten.Since in the "Autodyne" arrangement according to the invention the flux 0 "rotates automatically with every braking or acceleration of the rotor, the internal tension Ei er induced by this rotates by the same amount. However, this means that the The position of the vector Ei does not change in relation to the vector Uh of the mains voltage, ie no equalizing currents that could cause oscillation or commutation disturbances arise even in the event of load surges.

Bisher wurde davon ausgegangen, daß außer dein zwischen der Durchflutung A0 und dem Fluß 451e, entstandenen Moment kein inneres Moment auf die Welle einwirkt.So far it has been assumed that except your between the flooding A0 and the flux 451e, no internal moment acts on the wave.

Hierfür muß das von der Reibung verursachte Moment ständig kompensiert werden. Dies kann mit Hilfe eines besonderen Wicklungssystems erzielt werden.For this, the torque caused by the friction must be constantly compensated will. This can be achieved with the help of a special winding system.

Fig. 3 stellt eine beispielsweise Ausführungsform der möglichen Ausführungen dieses Systems dar: Wenn zwischen die Bürsten A und B eine in der Querachse angeordnete Wicklung geschaltet ist, deren Durchflutung 0S = C2U (3 a) ist, wo C2 einen Proportionalitätsfaktor bedeutet und nach Formel (1) und nach der Fig. 4, U = C@E"r cos ß = C1E1 eine entsprechend dimensionierte Wicklung in der Längsachse der Maschine angebracht und von den Hilfsbürsten C und D, zwischen welchen eine Spannung U' arbeitet, gespeist wird, kann erreicht werden, daß die Durchflutung dieser letzterwähnten Wicklung es'=C2U' ist, wo (3 b, 4) U' = CIE1' = CiEi er - sin ß ist. Die Erregung 0s' ruft zusammen mit der Komponente 451 des Flusses 0", ein Beschleunigungsmoment von der Größe C3i9g'451 = Cg0g'451er sing (5) hervor. Da ferner Zier = C4E1 (6) ist, erhält man unter Berücksichtigung der Formeln (3b und 4), daß das erwähnte Beschleunigungsmoment C,0"'0", sing = C4 C3 C2 C1 Ei er sin2ß (7) ist, wo C3 und C4 ebenfalls Konstante sind.Fig. 3 shows an example embodiment of the possible designs of this system: If a winding arranged in the transverse axis is connected between the brushes A and B , the flow rate of which is 0S = C2U (3 a), where C2 means a proportionality factor and according to formula ( 1) and according to FIG. 4, U = C @ E "r cos β = C1E1, a correspondingly dimensioned winding is attached in the longitudinal axis of the machine and fed by the auxiliary brushes C and D, between which a voltage U 'works can be achieved that the flow through this last-mentioned winding es' = C2U ', where (3 b, 4) U' = CIE1 '= CiEi er - sin ß. The excitation 0s' together with the component 451 of the flux 0 " , an acceleration torque of the size C3i9g'451 = Cg0g'451er sing (5) . Further, since Zier = C4E1 (6) , taking the formulas (3b and 4) into account, it is obtained that the aforementioned acceleration torque C, 0 "'0", sing = C4 C3 C2 C1 Ei er sin2ß (7), where C3 and C4 are also constants.

Aus ähnlichen Gründen ergibt die Erregung O, der durch Bürsten A und B gespeisten Wicklung mit der Komponente 45i' des Flusses 451e, ein ebenfalls beschleunigendes Moment C4C,C2C@Eier cos2ß. Auf diese Weise ruft das ganze Wicklungssystem unabhängig von der Größe des Wikels ß jeweils ein Beschleunigungsmoment C4 C3 C2 Ci Ei er hervor. Da Eier = Uh = const, ist dieses Moment von einem konstanten Wert und deshalb zur Kompensation des bremsenden Reibungsmomentes geeignet.For similar reasons, the excitation O, the winding fed by brushes A and B with the component 45i 'of the flux 451e, results in a likewise accelerating moment C4C, C2C @ eggs cos2ß. In this way, the entire winding system causes an acceleration torque C4 C3 C2 Ci Ei er independently of the size of the coil ß. Since eggs = Uh = const, this moment has a constant value and is therefore suitable for compensating for the braking friction moment.

In einem gewöhnlichen Einankerumformer entsteht bekanntlich unter Einwirkung der Oberwellen auch noch ein weiteres inneres Moment. Zum Beispiel bleibt in einer derartigen Maschine im Falle der Vergrößerung des Gleichstromes die Vergrößerung des Wechselstromes I1 dem Gleichstrom I gegenüber zurück, was zur Folge hat, daß auf den Rotor ein generatorisches, d. h. den Rotor verzögerndes Moment einwirkt. Dieses Moment, dessen Größe dem Produkt des Belastungsstromes und des Flusses 451' proportional ist, kann durch die Oberwellen der Gleichstromdurchflutung sowie die räumlichen Oberwellen des Hauptflusses erläutert werden. Dieses Verzögerungsmoment kann durch ein Beschleunigungsmoment gleicher Größe ausgeglichen werden, das durch die Durchflutung Of einer in der Querachse der Maschine angebrachten, in Reihe geschalteten Wicklung mit dem Fluß 0, hervorgerufen wird (Fig. 4).As is well known, in an ordinary single-armature converter, another internal moment is created under the influence of the harmonics. For example, in such a machine, if the direct current is increased, the alternating current I1 is increased compared to the direct current I, with the result that a generator torque acts on the rotor, that is, a torque which decelerates the rotor. This moment, the size of which is proportional to the product of the load current and the flow 451 ', can be explained by the harmonics of the direct current flow and the spatial harmonics of the main flow. This deceleration torque can be compensated by an acceleration torque of the same size, represented by the flux Of a is mounted in the transverse axis of the machine, in series connected winding, caused by the flow of 0 (Fig. 4).

Bisher wurde angenommen, daß der Fluß 45i e,. in jeder beliebigen Richtung des Raumes einen gleichen magnetischen Widerstand besitzt, d. h. daß der Luftspalt in jeder Richtung eine gleiche Abmessung besitzt. Dies ist aber praktisch nicht möglich, da sonst die Komponente 45, des Flusses 451e, die Kommutationszone durchdringen würde. Mit Rücksicht hierauf wird der 2p-polige magnetische Kreis der »Autodyne« oft in einen 4p-poligen Kreis umgestaltet, wie dies in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Demgegenüber kann aber nachgewiesen werden, daß in dem Fall gemäß Fig.5, obwohl der magnetische Widerstand nun bereits nicht in jeder beliebigen Richtung gleich groß ist, trotzdem kein inneres Moment entsteht. Dies kann dadurch erläutert werden, daß der magnetische Widerstand der Maschine in Längs- und Querrichtung offenbar gleich groß ist. Hieraus folgt, daß die Längskomponente des resultierenden magnetischen Stromes 1r",er der Komponente derselben Richtung des Flusses 01" genauso proportional ist wie die Komponente in Querrichtung von Irrer der Komponente des magnetischen Flusses (»"3, gleicher Richtung. Der Strom I." stimmt in seiner Phase mit dem Fluß 0", vollkommen überein, ist also auf die Netzspannung Uh, die inneren Verluste außer acht gelassen, senkrecht, und demnach ruft I." keine Wattleistung hervor, und somit kann auch kein inneres Moment entstehen.So far it has been assumed that the river 45i e ,. has the same magnetic resistance in any direction in the room, ie the air gap has the same dimensions in every direction. However, this is practically impossible, since otherwise the component 45, of the flux 451e, would penetrate the commutation zone. With this in mind, the 2p-pole magnetic circuit of the "Autodyne" is often transformed into a 4p-pole circuit, as shown in FIGS. In contrast, however, it can be demonstrated that in the case according to FIG. 5, although the magnetic resistance is not the same in any direction, no internal moment arises. This can be explained by the fact that the magnetic resistance of the machine in the longitudinal and transverse directions is apparently the same. From this it follows that the longitudinal component of the resulting magnetic current 1r ", er the component in the same direction of the flow 01" is just as proportional as the component in the transverse direction of Irrer is the component of the magnetic flux (»" 3, same direction. The current I. " corresponds in its phase with the flux 0 ", is therefore perpendicular to the mains voltage Uh, disregarding the internal losses, and therefore I." does not produce any wattage, and thus no internal moment can arise.

Anders verhält es sich bei dem Fall nach Fig. 6, in dem die Längskomponente von Irrer, auf die Längskomponente von 0"r bezogen, offenbar kürzer ist als die Querkomponente von Il er, auf die Querkomponente von 0"r bezogen, so daß Im er, nach Fig. 6 mit der Richtung von 0"r nicht übereinstimmt und mit E", eine generatorische Leistung ergibt, d. h., es tritt ein Zurückhalten der Drehung des Rotorteils auf. Dies kann aber leicht vermieden werden; es genügt, in der Längsachse nach Fig. 7 eine Wicklung anzubringen, deren verhältnismäßig kleine Durchflutung der zwischen den Bürsten A und B vorhandenen Spannung U proportional ist. Die erwähnte Durchflutung bewirkt einen derartigen Kompensationsstrom Imx, welcher zu dem Strom Im er vektorial addiert diesen zu einem Strom ergänzt, welcher mit dem Fluß O1 er in Richtung übereinstimmt und deshalb kein inneres Moment hervorruft.The situation is different in the case according to FIG. 6, in which the longitudinal component of Irrer, based on the longitudinal component of 0 "r, is evidently shorter than the transverse component of Il er, based on the transverse component of 0" r, so that Im it, according to FIG. 6, does not coincide with the direction of 0 "r and with E", results in a regenerative power, ie the rotation of the rotor part is held back. But this can easily be avoided; it is sufficient to apply a winding in the longitudinal axis according to FIG. 7, the relatively small flow of which is proportional to the voltage U present between the brushes A and B. The aforementioned flooding causes such a compensation current Imx, which adds vectorially to the current Im he adds to form a current which corresponds to the flow O1 er in the direction and therefore does not cause any internal moment.

Bisher wurden sämtliche behandelte Wicklungen entweder zur Steuerung verwendet, wie z. B. die Wicklungen in den Fig. 1 und 2, oder aber zur Kompensation von inneren Momenten, wie z. B. die Wicklungen der Fig. 3, 4 und 7. Bisher wurde angenommen, daß seine Erregung des Flusses Ol er ausschließlich mit Hilfe des Wechselstromes Irrer erfolgt. Diese Methode der Erregung besitzt den erheblichen Vorteil, daß der Erregerstrom seine Richtung im Falle eines beliebigen Richtungswechsels des Flusses Oler selbsttätig mit demselben zusammen ändert.So far, all treated windings were either used for control, such as. B. the windings in Figs. 1 and 2, or to compensate for internal moments such. B. the windings of FIGS. 3, 4 and 7. So far it has been assumed that his excitation of the river Ol he takes place exclusively with the help of the alternating current Irrer. This method of excitation has the considerable advantage that the excitation current automatically changes its direction in the event of any change in direction of the river Oler.

Solange der Strom Irrer mit dem Fluß 0ler übereinstimmt (wird die Wicklung nach Fig. 7 verwendet, selbst im Falle der Fig. 6); ist für die erwähnte Methode auch noch kennzeichnend, daß kein inneres Moment entsteht. So kann der Fluß 0ler seine Richtung frei ändern, was eine wesentliche Bedingung für das Arbeiten der erfindungsgemäßen Maschine ist. Eben hierin unterscheidet sich die erfindungsgemäße Maschine von dem Einankerumformer, welcher in Fig. 8 gezeigt wird. Auf dem Stator ist eine Wicklung angebracht, in welcher der Erregerstrom i9 die nach ; oben gerichtete Erregung hervorruft. Ähnlich dem Falle der Fig. 1, in dem die Erregung ±O den Fluß Ol er in ihre eigene Richtung gedreht hat, muß im Falle nach Fig. 8 die räumliche Richtung des Flusses 10l er mit der räumlichen Richtung der an den Stator gelegten Erregung Q übereinstimmen, was zur Folge hat, daß auch die Lage der Vektoren Uh und El er gegeben ist, so daß die Größe von U gegeben und nicht regelbar ist.As long as the current Irrer corresponds to the flow Oler (the winding according to FIG. 7 is used, even in the case of FIG. 6); Another characteristic of the method mentioned is that no inner moment arises. The river Oler can thus freely change its direction, which is an essential condition for the operation of the machine according to the invention. This is precisely where the machine according to the invention differs from the single-armature converter which is shown in FIG. A winding is attached to the stator, in which the excitation current i9 the after; causes upward excitement. Similar to the case of FIG. 1, in which the excitation ± O he turned in its own direction of the flow of oil, must in the case of FIG. 8, the spatial direction of the flow 10l it with the spatial direction of the applied to the stator excitation Q agree, which has the consequence that the position of the vectors Uh and El is given, so that the size of U is given and cannot be regulated.

Würde sogar im Falle der Fig. 8 in irgendeiner Weise erreicht werden, daß der- Rotor mit dem Vektor 0"r voreilen oder zurückbleiben soll; könnte Ipler trotzdem frei keine andere Lage einnehmen, sondern würde unter Einwirkung der eine bestimmte Richtung besitzenden Erregung O in seine ursprüngliche Lage zurückkehren.If even in the case of Fig. 8 would be achieved in any way, that the rotor should lead or lag behind with the vector 0 "r; could Ipler nevertheless freely take no other position, but would under the influence of one a certain direction-possessing excitement O return to its original position.

In der Maschine nach der Erfindung hingegen -wenn auch in derselben in Längs- oder in Quer- oder in beiden Richtungen Erregerspulen angeordnet sein können, welche auf den Fluß ein Moment bestimmter Größe ausüben - ist die Erregung des Hauptflusses nur zum Teil oder überhaupt nicht durch in bestimmte Richtungen wirkende Durchflutungen, sondern zum größten Teil oder gänzlich durch solche Durchflutungen gewährleistet, die bei einer Abweichung der Rotorgeschwindigkeit von der Synchrondrehung und bei einer aus diesem Grunde erfolgenden Verdrehung des Flusses El, sich mit ihm zusammen verdrehen.In the machine according to the invention, on the other hand, albeit in the same excitation coils can be arranged in longitudinal or transverse or in both directions which can exert a moment of a certain magnitude on the river - is excitement of the main flow only partially or not at all in certain directions effective floods, but mostly or entirely through such floods ensures that the rotor speed deviates from synchronous rotation and if the river El is twisted for this reason, twist him together.

Als eine sich mit dem Fluß zusammen drehende Erregung wurde bisher nur die durch den Wechselstrom Irrer hervorgerufene Erregung beschrieben; es sind jedoch andere Möglichkeiten gegeben, eine sich derartig selbsttätig. drehende Erregung im Stator unterzubringen. Im Wicklungssystem nach Fig. 9 z. B. ist die in der auf Bürsten A und B geschalteten längsgerichteten Erregerspule auftretende Durchflutung 09' bei einer beliebigen Richtung des Flusses 01 er immer der Spannung U, d. h. der Längskomponente 0l' des Flusses 0ler proportional. Zugleich ist die Durchflutung Og der zwischen Bürsten C und D geschalteten Erregerspule stets der Spannung U', also der Querkomponente 0, des Flusses Aer proportional. Klar ist es also, daß bei einer beliebigen Richtung des Flusses (Pier bzw. bei einer beliebigen Größe der Komponenten 01 und 0l' die auf dem Stator entstehende Gesamterregung selbsttätig in der gleichen Richtung wirkt wie der Vektor 0, er. Dieses Erregungssystem wird Schlupf-Statorerregung genannt. Der im Rotor entstehende Strom Im er ist überflüssig, wodurch die im Rotor auftretenden Verluste stark vermindert und die Kommutation und der Leistungsfaktor stark verbessert werden.Only caused by the alternating current excitation madman has been described as an up rotating with the flow excitation; however, there are other possibilities for one to act automatically. accommodate rotating excitation in the stator. In the winding system according to FIG. B. the flux 09 'occurring in the longitudinal excitation coil connected to brushes A and B is always proportional to the voltage U, ie the longitudinal component Ol' of the flux Oler, in any direction of the flow 01. At the same time, the flow rate Og of the excitation coil connected between brushes C and D is always proportional to the voltage U ', that is to say the transverse component 0, of the flux Aer. It is therefore clear that with any direction of the flow (pier or with any size of the components 01 and 01 ', the total excitation arising on the stator acts automatically in the same direction as the vector 0, er. The current Im er generated in the rotor is superfluous, as a result of which the losses occurring in the rotor are greatly reduced and the commutation and the power factor are greatly improved.

Die Schlupf-Statorerregung kann aber auch in einer anderen Weise ausgeführt werden, wozu ein Beispiel in Fig. 10a gezeigt wird. Jede der hier dargestellten Wicklungen ist auf einem Halbpol (s. Fig. 5) angebracht. Kennzeichnend für die Schaltung ist, daß die Wicklungen, z. B. I und II, die ihre Speisung von der Spannung erhalten, die Spannung und die Wicklungen z. B. II und IV, die von der Spannung ihre Speisung erhalten, die Spannung induzieren. Die Durchflutungen der Wicklungen I und III mit den Flüssen 01 und 0l', die den Spannungen, U und U' proportional sind, bewirken ein Moment, und dieses Moment ist gleich Cr, (U- U') (U+ U'), wo CS eine Konstante ist. Ähnlich ruft die Erregung der Wicklungen II und IV mit den Flüssen, 0, und: 0l' ein Moment hervor, das gleich C, (U+ U) (U- U'), jedoch von entgegengesetzter Richtung ist. Es wurde also auch hier nachgewiesen, daß das. beschriebene System kein zusätzliches Moment erzeugt.The slip stator excitation can, however, also be carried out in a different manner, for which an example is shown in FIG. 10a. Each of the windings shown here is attached to a half pole (see Fig. 5). A characteristic of the circuit is that the windings, e.g. B. I and II, which are powered by the voltage get the tension and the windings e.g. B. II and IV affected by the tension get their feed, the tension induce. The flows through the windings I and III with the fluxes 01 and 0l ', which are proportional to the voltages, U and U', cause a moment, and this moment is equal to Cr, (U- U ') (U + U'), where CS is a constant. Similarly, the excitation of windings II and IV with the fluxes, 0, and: 0l 'produces a moment which is equal to C, (U + U) (U-U') but of opposite direction. It has thus also been proven here that the system described does not generate any additional moment.

Obige Ergebnisse wurden unter der Voraussetzung erzielt, daß die im Eisen, auftretende magnetische Sättigung vernachlässigt wurde, die diese Ergebnisse in einem gewissen Grade beeinflußt, da beiß = 45° sich der Fluß anders verteilt als bei ß = 0° und ß = 90°, so daß sich auch die Sättigungsverhältnisse verändern. Falls die Erregung in den Fällen ß = 0° bzw. ß = 90° entsprechend festgestellt wird, kann die Erregung bei ß = 45° zu groß oder zu klein sein, und demzufolge können sich innere Momente bilden.The above results were obtained on the assumption that the im Iron, occurring magnetic saturation, was neglected which these results influenced to a certain extent, since at bite = 45 ° the flow is distributed differently than with ß = 0 ° and ß = 90 °, so that the saturation conditions also change. If the excitation in the cases ß = 0 ° or ß = 90 ° is determined accordingly the excitation at ß = 45 ° can be too large or too small, and consequently create inner moments.

Diese Erscheinung kann vermieden werden. Zieht man nämlich in Betracht, daß in den Fällen ß = 0° und ß = 90° der Fluß durch sämtliche Halbpole, bei ß = 45° hingegen nur durch einen einzigen Halbpol hindurchgeht, wobei die Luftspaltinduktion nur y 2 mal größer ist, erhält man das Ergebnis, daß im Falle ß = 45° im Statorjoch der Amperewindungsverbrauch verschwindend klein, in den Fällen ß = 0° oder ß = 90° hingegen groß sein wird. Andererseits ist es klar, daß in den Zähnen und in den Halbpolen bei ß = 45° der Amperewindungsverbrauch groß, bei ß = 45° und ß = 90° jedoch verschwindend klein sein wird. Auf dieser Grundlage kann der Querschnitt des erwähnten Joches so gewählt werden, daß er in den Fällen ß = 0° und ß = 90° diesen Amperewindungsüberschuß aufnimmt, der in diesen Fällen dadurch entsteht, daß beiß = 45° ein gewisser Teil der Erregung in den Zähnen und in den Halbpolen verbraucht wird.This phenomenon can be avoided. If you take into account that in the cases ß = 0 ° and ß = 90 ° the flux through all half-poles, at ß = 45 °, on the other hand, only passes through a single half-pole, with the air gap induction Only y is 2 times larger, one obtains the result that in the case of β = 45 ° in the stator yoke the ampere-turn consumption is negligibly small, in the cases ß = 0 ° or ß = 90 ° however, will be great. On the other hand, it is clear that in the teeth and in the Half-pole at ß = 45 ° the ampere winding consumption is large, at ß = 45 ° and ß = 90 ° however, it will be vanishingly small. On this basis, the cross-section of the yoke mentioned can be chosen so that it is ß = 0 ° and ß = 90 ° in the cases absorbs this excess amperage, which arises in these cases that bite = 45 ° a certain part of the excitation in the teeth and in the half-poles is consumed.

Infolge der Jochsättigung entsteht noch folgendes Problem Bei Verwendung einer Erregung nach Fig. 10a, falls die Jochsättigung außer acht gelassen wird, kann bei noch so großem Erregerfluß auch nicht der kleinste Teil desselben durch die Kommutationszone der Bürsten A und B hindurchgelangen. Zieht man aber in Betracht, daß z. B. im Falle ß = 90° laut Fig. 10b der durch die an den Halbpolen I, II, III, IV untergebrachten Amperewicklungen hervorgerufene Fluß im Joch des Stators und des Rotors einen Teil der Erregung verbraucht, ergibt sich, daß außer dem durch die Halbpole hindurchgehenden Fluß auch ein durch die Wendepole hindurchgehender, in Fig. 10b gestrichelt gezeichneter Fluß entsteht, welcher die Kommutation zu stören vermag.Due to the yoke saturation arises the following problem even when using an excitation of Fig. 10a, if the yoke saturation is disregarded, can no matter how large excitation flux not even the smallest part of the same by the Kommutationszone the brush A and B pass through. But if one takes into account that z. B. in the case ß = 90 ° according to FIG. 10b, the flux in the yoke of the stator and the rotor caused by the ampere windings accommodated at the half-poles I, II, III, IV consumes part of the excitation, it follows that in addition to the Flux passing through half-poles also creates a flux which passes through the reversing poles and is shown in dashed lines in FIG. 10b, which is capable of disrupting the commutation.

Man kann dieser Erscheinung durch eine solche Dimensionierung der Erregung vorkehren, bei der eine gewisse Untererregung entsteht. Die Folge hiervon ist, daß im Rotor ein Kompensationsstrom Ik. auftritt, der die Erregung zu erhöhen versucht. Andererseits versucht dieser Strom auch, durch den Wendepol einen Fluß hervorzurufen, welcher den obenerwähnten schädlichen Wendepolfluß schwächt. An Hand einer entsprechenden Dimensionierung kann dieser Fluß gänzlich aufgehoben werden.One can understand this appearance through such a dimensioning of the Prevent excitation that creates a certain amount of underexcitation. The consequence of this is that a compensation current Ik in the rotor. occurs, which increase arousal tries. On the other hand, this current also tries to flow through the reversing pole which weakens the above-mentioned harmful reversing pole flux. Based With an appropriate dimensioning, this flow can be completely eliminated.

Fig. 11 zeigt ein Statorwicklungssystem, welches ähnlich dem der Fig. 3 dazu bestimmt ist, unabhängig vom Winkel ß ein Beschleunigungsmoment konstanter Größe zur Kompensation des Reibungsmomentes hervorzurufen.FIG. 11 shows a stator winding system which, similar to that of FIG. 3, is intended to produce an acceleration torque of constant magnitude to compensate for the frictional torque independently of the angle β.

Die Schaltung nach Fig. 3 kann in der Weise auf die nach Fig. 9 zurückgeführt werden, daß die Wicklungen nach Fig. 9 - ohne daß eine Abschaltung von den Bürsten erfolgen muß - um -90 elektrische Grade im Uhrzeigersinn verdreht werden. Ähnlicherweise kann die Schaltung nach Fig. 12 auf die nach Fig. 10 zurückgeführt werden, wenn in ihr die Wicklungen - wiederum ohne Abschaltung der Bürsten -um 90 elektrische Grade im Uhrzeigersinn verdreht und auf die benachbarten Halbpole umgesetzt werden. Unter solchen Umständen bewirken die Wicklungen I und III, die von der Spannung gespeist werden, ein Beschleunigungsmoment C, (U+') (U-I- U'), wogegen die Wicklungen II und IV, die von der Spannung gespeist werden, ein Beschleunigungsmoment C, (U- U') (U+ U') hervorrufen, wo C6 eine Konstante bedeutet. Das resultierende Moment 2 C6 (U2+ U") kann derartig berechnet werden, daß es gleich dem Reibungsmoment ist, da doch im Sinne der Formeln (1) und (4) Die Schaltungen nach Fig. 10 und 11 können auch so durchgeführt werden, daß mit Hilfe der Bürsten C oder D an Stelle von zwei Hilfsbürsten eine einzige verwendet wird.The circuit according to FIG. 3 can be traced back to that of FIG. 9 in such a way that the windings according to FIG. 9 - without the need to switch off the brushes - are rotated clockwise by -90 electrical degrees. Similarly, the circuit according to FIG. 12 can be traced back to that according to FIG. 10 if the windings in it - again without switching off the brushes - are rotated clockwise by 90 electrical degrees and transferred to the adjacent half-poles. Under such circumstances, windings I and III cause the tension are fed, an acceleration torque C, (U + ') (UI- U'), whereas the windings II and IV, that of the voltage are fed, cause an acceleration torque C, (U- U ') (U + U') , where C6 means a constant. The resulting moment 2 C6 (U2 + U ") can be calculated in such a way that it is equal to the frictional moment, since in the sense of formulas (1) and (4) The circuits of FIGS. 10 and 11 can also be implemented in such a way that, with the aid of brushes C or D, a single brush is used in place of two auxiliary brushes.

Bei der »Autodyne« nach Fig. 2 sind also außer der die Durchflutung A O hervorrufenden Steuerwicklung W' und außer den die Erregung des erwähnten Hauptflusses hervorrufenden oder innere Momente kompensierenden Wicklungen weitere Wicklungen nicht angebracht.In the case of the "Autodyne" according to FIG. 2, there is also the flooding A O causing control winding W 'and besides the excitation of the main flow mentioned other windings that cause or compensate for internal moments not appropriate.

Fig.12 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei welchem außer der in Reihe geschalteten Steuerwicklung W,' in derselben Achse noch eine weitere Regelwicklung W2 verwendet wird, in welcher der Regelstrom isz eine Durchflutung -I-0 hervorruft. Diese Durchflutung ist im stationären Zustand der in W,' durch den Strom I hervorgerufenen Durchflutung -0 = IW,' von umgekehrter Richtung gleich. Solange also ist, entsteht in der Maschine keine Durchflutungsänderung ±A0. Die Durchflutungen der in Rede stehenden Wicklungen heben sich gegenseitig auf. Falls aber aus irgendeinem Grund der Strom (d. h. der Parameter p2) einen größeren oder kleineren Wert als der Strom I annimmt, entsteht eine Durchflutungsänderung ±A O, welche in einer solchen Richtung Drehmomente und Spannungsunterschiede ±A U hervorruft, daß die Maschine selbsttätig gemäß der Gesetzmäßigkeit geregelt wird. Es ist hervorzuheben, daß die Regelwicklungen nicht unbedingt in einer und derselben Achse liegen müssen, sie können auch in verschiedenen Achsen angebracht werden. Dies ist leicht zu verstehen, da die Regel- oder Steuerwirkung sämtlicher Durchflutungen O und A O nur mit Hilfe der durch sie hervorgerufenen Momente entstehen können. In Fällen, wie z. B. dem nach Fig. 12, heben sich die Momente der einander gegenüber untergebrachten und untereinander die gleiche Erregung besitzenden Wicklungen W2' und W,' auf, so daß sie auf die stationären Zustände und auf die statische Charakteristik der Maschine nicht einwirken können.FIG. 12 shows an exemplary embodiment in which, in addition to the series-connected control winding W 1, a further control winding W2 is used in the same axis, in which the control current isz causes a flow -I-0. In the steady state, this flow is the same as the flow in W, 'caused by the current I, -0 = IW,' from the opposite direction. So as long as there is, there is no change in the flow rate in the machine ± A0. The flow through the windings in question cancel each other out. But if for some reason the current (ie the parameter p2) has a larger or If the value is smaller than the current I, there is a change in flow rate ± AO, which causes torques and voltage differences ± AU in such a direction that the machine automatically operates in accordance with the law is regulated. It should be emphasized that the control windings do not necessarily have to be in one and the same axis; they can also be installed in different axes. This is easy to understand, since the regulating or controlling effect of all flows O and AO can only arise with the help of the moments caused by them. In cases such as B. that according to FIG. 12, the moments of the windings W2 'and W1', which are located opposite one another and have the same excitation, cancel each other out, so that they cannot act on the stationary states and on the static characteristics of the machine.

Die Schaltung nach Fig. 13 unterscheidet sich von der nach Fig. 12 darin, daß die durch den Strom isz gespeiste Wicklung W2 ebenso wie die in Reihe geschaltete Wicklung W, nicht in der Längsachse, sondern in der Querachse angeordnet sind und überdies ihre Erregung, auf den Rotor bezogen, entgegengesetzt wirkt. Andererseits ist in derselben Achse noch eine Wicklung W3 und in der Längsachse eine Regelspule W4 untergebracht.The circuit according to FIG. 13 differs from that according to FIG. 12 in that the winding W2 fed by the current isz as well as that in series switched winding W, arranged not in the longitudinal axis, but in the transverse axis and, moreover, their excitation, in relation to the rotor, has an opposite effect. on the other hand there is also a winding W3 in the same axis and a regulating coil in the longitudinal axis W4 housed.

Demnach sind im gegebenen Falle also drei in verschiedenen Achsen arbeitende Regelwickelungen vorhanden. Ebendeswegen werden die durch diese hervorgerufenen Momente im stationären Zustand offenbar nicht gleich Null sein, sondern es stellt sich die Maschine in einen solchen Betriebszustand ein bzw. der Fluß 0", in eine solche Lage kommt, bei welcher die algebraische Summe der erwähnten Momente gleich Null ist. Im allgemeinen Falle ist also die statische Charakteristik der Maschine durch folgende gleich. Das durch die Durchflutung iszw2 hervorgerufene Bremsmoment ist ähnlich gleich Die Wicklungen W3 und W4 sind gemäß Fig. 3 geschaltet mit dem Unterschied, daß ihre Durchflutung eine entgegengesetzte Richtung besitzt. Demzufolge rufen sie wiederum ein konstantes, nun aber bremsendes Moment hervor, welches zu dem Reibungsmoment konstanter Größe addiert wird, so daß ein Bremsmoment K von konstanter Größe entsteht. Demzufolge erhält man mit Rücksicht auf die Formel (10) das Ergebnis, daß wo K' konstant ist.Accordingly, in the given case there are three control windings working in different axes. For this very reason, the moments caused by these in the steady state will obviously not be zero, but the machine sets itself in such an operating state or the flow 0 " comes into such a position in which the algebraic sum of the moments mentioned equals zero In the general case the static characteristic of the machine is given by the following same. The braking torque caused by the flow iszw2 is similarly the same The windings W3 and W4 are connected as shown in FIG. 3 with the difference that their flow through them has an opposite direction. As a result, they in turn produce a constant, but now braking, torque which is added to the friction torque of constant magnitude, so that a braking torque K of constant magnitude is produced. Accordingly, considering the formula (10), there is obtained the result that where K 'is constant.

Wie ersichtlich, hängt I mit der Spannung U gemäß einer Hyperbel zusammen (Fig. 13 b), deren Ordinaten durch den Regelstrom isz nach Belieben um einen konstanten Wert vergrößert oder vermindert werden können. Werden die Schaltungen nach ähnlichen Grundprinzipien gewählt, so werden mit Hilfe von Regelwicklungen verschiedener Richtung, Größe und Speisung die verschiedensten selbsttätig regelnden Gesetzmäßigkeiten entsprechende Charakteristiken erhalten. In allen diesen Fällen besteht die Grundeigenschaft der »Autodyne« unverändert, da in jedem Falle die durch eine beliebige Beschleunigung oder Verlangsamung des Rotors entstehende Spannungsänderung A U auf eine oder mehrere Steuererregungen rückgekoppelt ist. Ob die erwähnten Steuerdurchflutungen in nur einem einzigen oder aber in mehreren Wicklungssystemen auftreten, ist ohne Bedeutung, da es sich in jedem Falle um die algebraische Summe der durch sie hervorgerufenen Momentimpulse handelt.As can be seen, I is related to the voltage U according to a hyperbola (FIG. 13 b), the ordinates of which can be increased or decreased by a constant value as desired by the control current isz. If the circuits are chosen according to similar basic principles, the most varied of automatically regulating regularities corresponding characteristics are obtained with the help of control windings of different direction, size and supply. In all of these cases, the basic property of the »Autodyne« remains unchanged, since in each case the voltage change AU resulting from any acceleration or deceleration of the rotor is fed back to one or more control excitations. It is irrelevant whether the aforementioned control flows occur in just a single winding system or in several winding systems, since in each case it is the algebraic sum of the moment impulses caused by them.

Es ist auch vollkommen gleichgültig, ob die Rückkopplung durch die »Autodyne« selbst oder durch eine oder mehrere weitere Maschinen erfolgt. Wird nämlich z. B. die Steuerwicklung W nach Fig. 2 nicht zwischen eine gegebene Regelspannung Usz und die Spannung U der »Autodyne«, sondern, gemäß Fig. 14, auf den Unterschied zwischen Usz und U9, das ist die Spannung einer anderen Maschine (im gegebenen Fall z. B. eines durch die »Autodyne« erregten Gleichstromgenerators G); geschaltet, speist sie die Wicklung Wg offenbar so, daß die Gesetzmäßigkeit U9 = Usz selbsttätig eintritt.It is also completely irrelevant whether the feedback occurs through the »Autodyne« itself or through one or more other machines. Is z. B. the control winding W according to Fig. 2 not between a given control voltage Usz and the voltage U of the "Autodyne", but, according to FIG for example a direct current generator G) excited by the "Autodyne"; switched, it apparently feeds the winding Wg in such a way that the regularity U9 = Usz occurs automatically.

Schaltungsschemen, bei welchen zwischen die Spannungsänderung A U der »Autodyne« und deren Steuerdurchflutungen eine oder mehrere Maschinen ge-Gleichung gekennzeichnet: ,'m=0. (10) Das durch die Wicklung W, hervorgerufene Beschleunigungsmoment ist dem Produkt der entsprechenden Durchflutung I , w, und des Flusses 0,' proportional, d. h., es ist gemäß der Formeln (5), (6) und (1) schaltet sind, sind in zahlreichen Ausführungen möglich, wie das Beispiel in Fig. 14 zeigt.Circuit diagrams in which between the voltage change A U the »Autodyne« and its control flow through one or more machines ge equation marked:, 'm = 0. (10) The acceleration torque produced by the winding W i is proportional to the product of the corresponding flow rate I, w, and the flow 0, ', d. i.e., it is switched according to formulas (5), (6) and (1) are in numerous Implementations are possible, as the example in FIG. 14 shows.

Bisher wurde vorausgesetzt, daß die inneren Momente der Maschine ausnahmslos vollkommen kompensiert werden. In diesem Falle fließt durch die Wicklung W' der »Autodyne« nach Fig. 2 im stationären Zustand kein Strom, in der »Autodyne« nach Fig. 12 ist die resultierende Durchflutung der Wicklungen W,' und W2' gleich Null, und in der »Autodyne« nach Fig. 13 ist das durch sämtliche Steuer- und Regelwicklungen hervorgerufene Gesamtmoment gleich Null, wobei im transienten Zustand im ersten Falle eine Stromänderung, im zweiten Falle eine Durchflutungsänderung und im dritten Falle eine Momentenänderung entsteht. Und wenn gemäß der Praxis vorausgesetzt wird, daß in den Maschinen mit Rücksicht auf verschiedene Ungenauigkeiten ein nicht kompensiertes Restmoment einer gewissen Größe besteht, so entsteht im ersten Falle ein gewisser unbedeutender Strom, im zweiten Falle eine gewisse unbedeutende Durchflutung und im dritten Falle ein durch die entsprechende Durchflutungsverteilung hervorgerufenes bestimmtes unbedeutendes Moment, und die entstehenden Ströme, Durchflutungen und Momente werden dem erwähnten nicht kompensierten Restmoment in jedem Falle entsprechen.So far it has been assumed that the inner moments of the machine without exception be fully compensated. In this case the winding W 'flows through the "Autodyne" according to Fig. 2 in the steady state no current, in the "Autodyne" after Fig. 12 is the resulting flow through the windings W, 'and W2' equal to zero, and in the "Autodyne" according to FIG. 13 this is through all control and regulating windings total torque produced equals zero, in the transient state in the first In the case of a change in current, in the second case a change in flow rate and in the third case If there is a change in torque. And if, according to practice, it is assumed that in the machines, with regard to various inaccuracies, an uncompensated If there is a residual moment of a certain size, a certain one arises in the first case insignificant current, in the second case a certain insignificant flow and in the third case, one caused by the corresponding flow distribution certain insignificant moment, and the resulting currents, floods and Moments will in any case correspond to the mentioned uncompensated residual torque.

Da das Rückkopplungsschema ganz beliebig sein kann, können sowohl zur Weiterleitung der Spannungsänderungen A U als auch zum Hervorrufen der Steueränderungen Verstärker beliebiger Schaltung und Konstruktion, wie z. B. Elektronenröhren, Verstärkermaschinen und Transduktoren, verwendet werden.Since the feedback scheme can be quite arbitrary, both for forwarding the changes in voltage U A can as well as to cause changes of the control amplifier circuit and any construction such. B. electron tubes, amplifier machines and transducers can be used.

Die Hilfsbürsten C und D der Fig. 5 und 6, die im allgemeinen bloß für Hilfskreise geringen Stromes dimensioniert sind, können genauso wie die Bürsten A und B auch als Hauptbürsten arbeiten, z. B. kann eine derartige »Autodyne« zwei Hauptstromkreise zugleich speisen, und zwar den einen mit dem Strom 1I = Imax ' cos ß (15) den zweiten mit dem Strom Izz = Imax - sln ß (16) falls die Spannungen U und U' auf ohmsche Widerstände geschaltet sind.The auxiliary brushes C and D of FIGS. 5 and 6, which are generally only dimensioned for auxiliary circuits of low current, can work just like brushes A and B as main brushes, e.g. B. Such an »Autodyne« can feed two main circuits at the same time, namely one with the current 1I = Imax ' cos ß (15) the second with the current Izz = Imax - sln ß (16) if the voltages U and U' are switched to ohmic resistors.

Es sind auch solche »Autodynen« möglich, bei welchen zwischen anderen Bürsten des Kommutators entstehende Spannungen und Spannungsänderungen benutzt werden. Als Beispiel hierzu dient Fig. 15 a, welche sich von Fig. 12 dadurch unterscheidet, daß der Strom isz nicht durch eine unabhängige Spannung, sondern durch die zwischen Bürsten C und D entstehende Spannung U' hervorgerufen wird. Gleichzeitig mit der Änderung der Spannung U -die z. B. nach Fig. 12 an die Durchflutung der Wicklung W, angeschaltet ist - wird auch die Änderung der Spandung U' auf die Durchflutung isz - W2 zurückgekoppelt. Für die äußere Charakteristik kann, von jener Tatsache ausgehend, festgestellt werde:. daß I der Spannung U' proportional ist, also CAI = U', (17) wo C7 konstant ist.Such "autodynes" are also possible in which voltages and voltage changes that arise between other brushes of the commutator are used. 15 a, which differs from FIG. 12 in that the current isz is not caused by an independent voltage, but rather by the voltage U 'produced between brushes C and D serves as an example of this. Simultaneously with the change in voltage U -the z. B. is switched on according to FIG. 12 to the flow through the winding W - the change in the voltage U ' is also fed back to the flow isz - W2. For the external characteristic, proceeding from that fact, the following can be established: that I is proportional to the voltage U ', i.e. CAI = U', (17) where C7 is constant.

Andererseits gilt laut Formel (8) U2 -I- U'2 = U2 -f- C;12 = const. (18) Hieraus folgt, daß die äußere Charakteristik der gegebenen »Autodyne« eine ellyptische Form besitzt, wie dies Fig. 15b zeigt.On the other hand, according to formula (8) U2 -I- U'2 = U2 -f- C; 12 = const. (18) From this it follows that the external characteristic of the given "autodyne" has an elliptical form, as shown in Fig. 15b.

Es ist nicht unbedingt nötig, 4 U rückzukoppeln. Die »Autodyne« kann auch so geschaltet werden, daß nur d U' auf die Steuerdurchflutung zurückgekoppelt werden soll. Ein solcher Fall tritt ein, wenn die Wicklung W; nach Fig. 2 nicht auf den Unterschied zwischen Usz und U, sondern in Reihe mit Bürsten C, D auf den Unterschied zwischen Usx und U' geschaltet wird. In diesem Falle wird die Maschine durch die Gesetzmäßigkeit U' = U" geregelt.It is not absolutely necessary to feed back 4 U. The »Autodyne« can also be switched in such a way that only d U 'is to be fed back to the control flow. Such a case occurs when the winding W; according to Fig. 2 not to the difference between Usz and U, but in series with brushes C, D is switched to the difference between Usx and U ' . In this case the machine is regulated by the law U '= U ".

Bei sämtlichen der bisher geschilderten Systemen der »Autodyne« erfolgt die selbsttätige Spannungsänderung mit Hilfe von Steuermomenten. Da diese Momente das Trägheitsmoment des Rotorteils überwinden müssen, ist die Regelungsdauer - auch wenn sie ganz kurz ist - zu lang für solche Anwendungsgebiete, wie z. B. das des Schweißens, wo der Übergang von der Kurzschlußspannung 0 auf die Zündspannung in einigen hundertstel Sekunden erfolgen muß. In solchen Fällen kann die Geschwindigkeit der Spannungsänderung wie folgt erhöht werden: Zur Spannung U der Autodyne wird noch eine weitere Spannung - mit positivem oder negativem Vorzeichen - hinzugefügt, deren Änderung nicht infolge der auf den Rotor wirkenden Momente entsteht, sondern unmittelbar mit Hilfe der Änderung eines gewissen, die erwähnte Spannung induzierenden Flusses. Es ist z. B. möglich, außer dem Fluß 0", noch einen weiteren zusätzlichen Fluß hervorzurufen, welcher im Rotor die erwähnte zusätzliche Spannung induziert, wodurch sie sich mit der Änderung des zusätzlichen Flusses zusammen sofort ändert. Es ist möglich, die beiden erwähnten Flüsse in einem einzigen Eisenkörper z. B. derart hervorzurufen, daß im Stator einer 2p-poligen »Autodyne« noch eine 4p-polige Wicklung untergebracht wird und die Rotorwicklung als eine 4p-polige Schleifenwicklung ausgebildet wird. In diesem Falle induziert der 2p-polige Längsfluß 0' (Fig. 16) der »Autodyne« zwischen den Bürsten A und C und den Bürsten D und B die Spannung E. Der 2p-polige Querfluß der »Autodyne« induziert die Spannung E' zwischen den Bürsten C und B sowie den Bürsten A und D. Wenn überdies mit Hilfe einer 4p-poligen Wicklung der 4p-polige Fluß 04p hervorgerufen wird (die in den Halbpolen nach Fig. 16 mit gestrichelten Linien gezeichneten Pfeile), so induziert er in der Ankerwicklung die Spannung E4p (die mit gestrichelten Linien gezeichneten Pfeile im Rotor). Somit ergibt sich zwischen den Bürsten B und D an Stelle der Spannung E der gewöhnlichen Autodyne eine Spannung E-E4p. Wenn die Autodyne zum Schweißen verwendet wird und die vierpolige Wicklung, welche 04p hervorruft, in Reihe in den Belastungsstromkreis geschaltet ist, ist E4p = C9', (20) wo C» eine Konstante ist. Die Spannung U der »Autodyne«wird dann U = E-C91-I -vr (21) sein, wo 1'r die Summe der ohmschen Widerstände bedeutet. Es ist also ersichtlich, daß bei einem Kurzschluß, wo U = 0 ist, I sich plötzlich bis zum dynamischen Kurzschlußstrom vergrößert, wo E, dem Leerlauf entspricht. Die Größe von Im kann durch entsprechende Wahl von C9 im nötigen Maße beschränkt werden, z. B. dadurch, daß die Windungszahl der den Fluß 04p hervorrufenden Wicklungen geändert oder z. B. dadurch, daß die einzelnen, an den Halbpolen untergebrachten Wicklungen parallel oder in Reihe, oder parallel und in Reihe zugleich geschaltet werden. Der geschilderte Vorgang spielt sich außerordentlich rasch ab, da hierzu eine Änderung von E, oder eine Verdrehung des Flusses 0"r nicht nötig ist. Sobald auch dies erfolgt, verändert sich E derartig wie bei einer gewöhnlichen »Autodyne« gemäß einer Gesetzmäßigkeit, welche von der Verteilung der angewendeten Wicklungen abhängt, so lange, bis sich der dem statischen Kurzschluß entsprechende Wert Ex" einstellt. Der Strom ändert sich gemäß bis der Wert des stationären Kurzschlußstromes erreicht ist.In all of the »Autodyne« systems described so far, the automatic voltage change takes place with the aid of control torques. Since these moments have to overcome the moment of inertia of the rotor part, the control period - even if it is very short - is too long for such applications as e.g. B. that of welding, where the transition from the short-circuit voltage 0 to the ignition voltage must take place in a few hundredths of a second. In such cases, the speed of the voltage change can be increased as follows: To the voltage U of the autodyne, another voltage - with a positive or negative sign - is added, the change of which does not arise as a result of the torques acting on the rotor, but directly with the help of the change of a certain, the mentioned voltage-inducing flux. It is Z. B. possible, besides the flux 0 ", to produce a further additional flux, which induces the mentioned additional voltage in the rotor, whereby it changes immediately with the change of the additional flux. It is possible to combine the two mentioned fluxes in a single one To produce iron bodies, for example, in such a way that a 4p-pole winding is accommodated in the stator of a 2p-pole »Autodyne« and the rotor winding is designed as a 4p-pole loop winding. In this case, the 2p-pole longitudinal flux induces 0 '( Fig. 16) the "Autodyne" between the brushes A and C and the brushes D and B the voltage E. The 2p-pole transverse flow of the "Autodyne" induces the voltage E 'between the brushes C and B as well as the brushes A and D . moreover, when pin 4p with the aid of a winding of the 4p-pole flux caused 04p (the plotted in the semi-poles in FIG. 16 with dotted lines arrows) it induced in the armature winding, the voltage E4P (the mi t dashed arrows drawn in the rotor). Thus, instead of the voltage E of the normal Autodyne, a voltage E-E4p results between the brushes B and D. If the Autodyne is used for welding and the four-pole winding which creates 04p is connected in series in the load circuit, then E4p = C9 ', (20) where C »is a constant. The voltage U of the »Autodyne« will then be U = E-C91-I -vr (21) , where 1'r means the sum of the ohmic resistances. It can therefore be seen that in the case of a short circuit where U = 0 , I suddenly increases to the dynamic short circuit current enlarged, where E, corresponds to idling. The size of Im can be restricted to the necessary extent by selecting C9 accordingly, e.g. B. in that the number of turns of the flux 04p causing windings changed or z. B. in that the individual windings accommodated on the half-poles are connected in parallel or in series, or in parallel and in series at the same time. The process described takes place extremely quickly, since a change in E or a twisting of the flow O "r is not necessary for this. As soon as this also occurs, E changes in the same way as in an ordinary" autodyne "according to a law, which is from depends on the distribution of the windings used, until the value Ex " corresponding to the static short-circuit is reached. The current changes according to until the value of the steady-state short-circuit current is reached.

Wird der Belastungsstromkreis unterbrochen, vermindert sich der Strom I bis Null, wobei U gemäß der Formel (21) bis zum Wert der dynamischen Leerlaufspannurig Uocz = Exs (24) anwächst. Auch dieser Vorgang geht außerordentlich rasch vor sich, da hierzu nicht nötig ist, daß 0", sich in seine ursprüngliche Lage zurückdrehen muß. Sobald auch dies eintritt, verändert sich E wie bei einer gewöhnlichen »Autodyne« bis zu seinem ursprünglichen Wert Eo, und die Spannung wächst nach Gleichung (21) bis zum Wert Uo = Eo (25) Die Größe der Leerlaufspannung E, hängt von der Lage des Flusses 0", bei Leerlauf ab. Da die Lage von 0", mit Hilfe von Momenten beeinflußt werden kann, kann seine Leerlaufspannung derart eingestellt werden, daß die entsprechende Lage des Drehflusses mit Hilfe von in den Statorwicklungen fließenden Strömen eingestellt wird.If the load circuit is interrupted, the current I decreases to zero, whereby U increases according to the formula (21) up to the value of the dynamic no-load voltage Uocz = Exs (24) . This process also takes place extremely quickly, since it is not necessary for 0 "to turn back to its original position. As soon as this also occurs, E changes, as in a normal" autodyne ", to its original value Eo, and the voltage increases according to equation (21) up to the value Uo = Eo (25) The size of the no-load voltage E depends on the position of the flux 0 " at no-load. Since the position of 0 ″ can be influenced with the aid of torques, its open circuit voltage can be set in such a way that the corresponding position of the rotary flux is set with the aid of currents flowing in the stator windings.

Mit Hilfe solcher Ströme kann auch der stationäre Zusammenhang zwischen Spannung und Belastungsstrom nach Belieben eingestellt werden.With the help of such currents, the stationary relationship between Voltage and load current can be set at will.

Ein bei einer schnellwirkenden »Autodyne« anwendbares Erregerwicklungssystem zeigt Fig. 17, wobei an den Halbpolen I, I1, III und IV Wicklungen angebracht werden, die mit den Bürsten verbunden werden können. Die Wicklungen, die die Spannungen E+E' bzw. E-E' induzieren, sollen auch hier die Spannungen E+E' bzw. E-E' speisen.An excitation development system that can be used in a fast-acting »Autodyne« shows Fig. 17, where an the half-poles I, I1, III and IV windings that can be connected to the brushes. The windings, which induce the voltages E + E 'or E-E', the voltages E + E 'should also be here or E-E '.

Zur Kompensation des Reibungsmomentes der Maschine kann ein Wicklungssystem verwendet werden, welches von dem in Fig. 17 dargestellten derart abgeleitet werden kann, daß die Wicklungen auf die im Uhrzeigersinn darauffolgenden Halbpole umgesetzt werden.A winding system can be used to compensate for the frictional torque of the machine which can thus be derived from that shown in FIG can that the windings are implemented on the clockwise subsequent half-poles will.

Wenn bestimmte Statorwicklungen von der Spannung U' (oder E') zu speisen sind, können die Hilfsbürsten auf Grund folgenden Gedankenganges weggelassen werden: Der Zusammenhang der Spannung U' mit Spannung E' wird nach Formel (8) durch folgende Formel gegeben: (C ist eine Konstante), was einem Kreis entspricht. Falls es sich nicht um allzu weite Regelgrenzen handelt, kann diese Formel ohne allzu großen Fehler durch die Formel U' @' Cl o - C11 U (26) ersetzt werden, gemäß welchem eine von U' nicht stark abweichende Spannung erhalten wird, falls von einer gegebenen Spannung Cl, konstanter Größe eine der Spannung U proportionale Spannung Cl1U abgezogen wird.If certain stator windings are to be fed by the voltage U '(or E'), the auxiliary brushes can be omitted due to the following train of thought: The relationship between voltage U 'and voltage E' is given by the following formula according to formula (8): (C is a constant), which corresponds to a circle. If the control limits are not too wide, this formula can be replaced without too much error by the formula U '@' Cl o - C11 U (26), according to which a voltage that does not differ greatly from U 'is obtained if from A voltage Cl1U proportional to the voltage U is subtracted from a given voltage Cl, of constant magnitude.

Die Hilfsbürsten können aber auch noch nach einer anderen Methode überflüssig gemacht werden. Wird z. B. gemäß Fig. 18 an die Welle einer mit Bürsten A und B ausgerüsteten »Autodyne« Al noch eine weitere, als Hilfsmaschine arbeitende »Autodyne« AZ angebracht, welche vom selben Netz gespeist wird und sich mit ersterem synchron dreht, fallen die Vektoren 0", in den »Autodynen« A1 und AZ zusammen, was zur Folge hat, daß die zwischen den Bürsten C und D der Maschine A2 entstandene Spannung C12 - U' der Spannung U' der Maschine Al stets proportional ist.The auxiliary brushes can also be made superfluous by another method. Is z. For example, according to FIG. 18, another "Autodyne" AZ, which works as an auxiliary machine and which is fed by the same network and rotates synchronously with the former, is attached to the shaft of an "Autodyne" A1 equipped with brushes A and B, the vectors 0 fall ", in the" Autodynes "A1 and AZ together, with the result that the voltage C12-U 'created between the brushes C and D of the machine A2 is always proportional to the voltage U' of the machine A1.

Auf diese Weise wird also möglich, bei der »Autodyne« Al ohne Anwendung von Hilfsbürsten sämtliche bisher beschriebenen Schaltungsschemen zu verwirklichen; und zwar auf die Weise, daß zur Speisung der betreffenden Wicklungen nicht die Spannung U', sondern die Spannung C"U' verwendet wird.In this way it becomes possible with the »Autodyne« Al without application to realize all circuit diagrams described so far by auxiliary brushes; in such a way that the voltage to feed the windings concerned is not U ', but the voltage C "U' is used.

Bei der Schaltung des die Reibung kompensierenden Wicklungssystems können die Hilfsbürsten noch in einem besonderen Falle weggelassen werden, und zwar dann, wenn die »Autodyne« die Spannung U selbsttätig gemäß einer konstanten Größe regelt. In diesem Falle ruft die zwischen Bürsten A und B (Fig. 3) geschaltete Wicklung stets ein Moment konstanter Größe hervor, so daß bei entsprechender Dimensionierung die zweite Wicklung wegfallen kann.When switching the friction-compensating winding system, the auxiliary brushes can still be omitted in a special case, namely when the "Autodyne" automatically regulates the voltage U according to a constant value. In this case, the winding connected between brushes A and B (FIG. 3) always produces a moment of constant magnitude, so that the second winding can be omitted with appropriate dimensioning.

Wenn bisher von einem die Reibung kompensierenden Moment die Rede war, wurde immer vorausgesetzt, daß dessen Größe konstant ist. Dies trifft jedoch nur insofern zu, als die Netzspannung konstant ist. Es sei vorausgesetzt, daß diese anwächst. In diesem Falle wächst auch das kompensierende Moment, und zwar mit dem Quadrat der Spannung, an, d. h. in einer Proportion U21 = (Uh -I- d Uh),. Falls, ohne einen großen Fehler zu begehen, geschrieben wird, daß erzielt man das Ergebnis, daß die Kompensation genügend genau gemacht werden kann, falls ein zusätzliches Moment hervorgerufen wird, das wenigstens auch einen d Uh proportionalen Teil besitzt. Dies ist leicht zu erreichen, z. B. mit einer »Autodyne« nach Fig. 2 oder 12, falls ein Teil der Spannung Usz oder des Stromes isz mit Hilfe eines Gleichrichters aus der Spannung Uh erhalten wird. Wächst nämlich Uh an, entsteht eine d Uh proportionale Durchflutungsänderung, welche ein verzögerndes Moment hervorruft und somit die erwähnte Kompensation vermindert.Whenever a moment that compensates for friction has been mentioned up to now, it has always been assumed that its magnitude is constant. However, this is only true insofar as the line voltage is constant. It is assumed that this increases. In this case, the compensating moment also increases with the square of the voltage, ie in a proportion U21 = (Uh -I- d Uh). If, without making a major mistake, it is written that one achieves the result that the compensation can be made sufficiently accurate if an additional moment is produced which also has at least a part proportional to d Uh. This is easy to achieve, e.g. B. with an "Autodyne" according to Fig. 2 or 12, if part of the voltage Usz or the current isz is obtained from the voltage Uh with the aid of a rectifier. If Uh increases, there is a change in the flow rate proportional to d Uh, which causes a delaying moment and thus reduces the compensation mentioned.

Bisher war davon die Rede, daß z. B. im Falle der Verlangsamung des Rotors und der Entstehens der Spannung +d U eine Durchflutungsänderung -d0 entsteht, welche den Rotor wiederum beschleunigt. Das Zusammenwirken dieser beiden Erscheinungen vermag pendelartige Schwingungen hervorzurufen. Um diese zu unterbinden, muß in der Maschine auch ein Dämpfungssystem wirken. Als solches können sämtliche Wicklungssysteme in Betracht kommen, die zwecks Kompensation der Reibung, wie z. B. gemäß den Fig. 3; 10, 11, oder für eine Statorerregung gemäß Fig. 17 ohnehin verwendet werden. Bei diesen induziert der Hauptfluß bei der Drehung Ströme von einer solchen Richtung, daß sie die Schwingungen dämpfen.So far it has been said that z. B. in the case of slowing down the Rotor and the emergence of the voltage + d U a flow change -d0 occurs, which in turn accelerates the rotor. The interaction of these two phenomena can cause pendulum-like vibrations. To prevent this, in the machine also has a damping system. As such, all winding systems come into consideration, to compensate for the friction, such. B. according to Fig. 3; 10, 11, or for a stator excitation according to FIG. 17 can be used anyway. In these, the main flow induces currents from such a direction as it rotates, that they dampen the vibrations.

In gewissen Fällen ist es zum Erhöhen der Dämpfung zweckmäßig, zusätzliche achterförmige Dämpfer 1 zu verwenden, welche an sämtlichen Halbpolen 2 gemäß Fig. 19 a und 19b angeordnet sind.In certain cases it is useful to increase the attenuation by adding additional Eight-shaped damper 1 to be used, which on all half poles 2 according to Fig. 19 a and 19 b are arranged.

In gewissen Fällen kann die Dämpfung auch dadurch erzielt bzw. gesteigert werden, daß das Dämpfungsmoment durch diejenigen zusätzlichen Ströme hervorgerufen wird, die in irgendeiner der Wicklungen dadurch entstehen, däß bei Änderung der Drehgeschwindigkeit der Welle sich die Größe des von einem auf derselben Welle angebrachten Hilfsgenerator der erwähnten Wicklung zugeführten Stromes verändert.In certain cases, the damping can also be achieved or increased in this way be that the damping torque caused by those additional currents which arise in any of the windings by changing the The speed of rotation of the shaft is the same as that of one mounted on the same shaft Auxiliary generator of the mentioned winding current supplied changed.

Die Dämpfung der »Autodyne«, in welcher außer dem 2p-poligen Fluß 0", noch ein zusätzlicher 4p-poliger Fluß wirkt, erfolgt wie bei der gewöhnlichen »Autodyne« durch die über den Kommutator kurzgeschlossenen 2p-poligen Statorwicklungen (z. B. das Statorerregersystem nach Fig. 17). Da in diesen der zusätzliche 4p-polige Fluß keine Spannungen induzieren kann, können sie die Flußänderung nicht hemmen.The attenuation of the "Autodyne", in which besides the 2p-pole flux 0 ", an additional 4p-pole flux acts, takes place as with the usual one "Autodyne" through the 2p-pole stator windings short-circuited via the commutator (e.g. the stator excitation system according to FIG. 17). Since in these the additional 4p-pole If the flow cannot induce tensions, they cannot inhibit the change in flow.

An Hand der bisherigen Erörterungen wurde stets vorausgesetzt, daß der Luftspalt unter sämtlichen Halbpolen überall gleich groß ist. Es ist aber manchmal zweckmäßig, den unter den Halbpolen Il und III befindlichen Luftspalt der Maschine nach Fig. 16 kleiner zu wählen, als denjenigen unter den Halbpolen I und IV. Dadurch verzweigt sich der Längsfluß 0' gegebener Größe nicht in zwei gleiche Teile - wie dies in Fig. 16 veranschaulicht wird -, sondern dessen größerer Teil passiert die Halbpole II und III, wodurch die Kurzschlußspannung E, zwischen den Bürsten B und D und damit der Wirkungsgrad der Maschine wesentlich zunimmt.On the basis of the previous discussions it has always been assumed that the air gap under all half-poles is the same everywhere. However, it is sometimes advisable to choose the air gap of the machine according to FIG. 16 located under the half poles II and III smaller than that under the half poles I and IV this is illustrated in FIG. 16 - but the greater part of it passes through the half-poles II and III, as a result of which the short-circuit voltage E, between the brushes B and D and thus the efficiency of the machine increases significantly.

Bisher wurde vorausgesetzt, daß bei einer Änderung des Winkels ß bei den «Autodynen« nach den Fig. 1 bis 15 der Fluß 0", durch den oberen und rechtsseitigen Quadrat des den Rotor darstellenden Kreises hindurchgeht. Dies ist tatsächlich zweckmäßig, da in diesem Falle, wie dies durch Fig. 20 gezeigt wird, der Motorwechselstrom Il, welcher dem generatorischen Gleichstrom 1 entspricht, auf die Netzspannung Uh bezogen, voreilt und somit den Netzleistungsfaktor verbessert.So far it has been assumed that, with a change of angle ß with the "Autodynen" according to FIGS. 1 to 15 of the river 0 ", passing through the upper and right-hand square of the rotor representing the circuit. This is actually useful, because in this case As shown by FIG. 20, the motor alternating current II, which corresponds to the generator direct current 1, referred to the mains voltage Uh , leads and thus improves the mains power factor.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electrical constructed in the manner of a single armature converter Machine with a mounted on the rotor, via slip rings to the alternating current network connected AC winding and possibly one or more stator windings, which are connected to at least two brushes of the commutator, characterized in that that the interaction between the total flow of the stator windings, which is made up of the difference between at least two individual flows, of which one by a reference variable and the other by an indirect or direct negatively fed back actual value derived from the DC voltage is, and the excitation flow caused by the alternating voltage, which is automatic in space can take any position and its direction with the direction of the eventual The excitation flow caused by the stator windings collapses The magnitude and direction of the DC output voltage changes.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the change in direction of the main river voltage changes occurring on the commutator on the winding or on the Windings are fed back, which cause the control flow changes, so that in the event of acceleration or deceleration of the rotor and the corresponding Change of direction of the main flow such, slowing down or accelerating the rotor Control flow impulses arise through their action in the event of evocation The rotor is automatically synchronized with the corresponding damping torques.

3rd machine according to claim 1, characterized in that in addition to the voltage, its magnitude as a result of by the faster or slower rotation of the synchronous rotation Rotor caused change in the main flow direction is changed, such positive or negative voltage is added, the change of which with the help of the change the size of an additional flow inducing the same takes place.

4. Machine according to claim 3, characterized in that the number of poles of the additional flux differs from that of the main river.

5. Machine according to claim 4, characterized in that that the number of poles of the additional flux is 4p and at the same time that of the main flux 2p.

6. Machine according to claim 5, characterized in that on the rotor part a 4p-pole loop winding and 4p brushes are arranged on the commutator.

7. Machine according to claim 4, characterized in that the additional flow with With the help of windings installed in the stator and carrying the load direct current arises. B.

Machine according to claim 7, characterized in that the working voltage is removed from two such brushes of the commutator, between which the voltage induced by the main flow and that induced by the additional flow Voltage are in the opposite direction.

9. Machine according to claims 1 and 2, characterized in that any physical Appearance is used, which in the event of its change cause a change in the flow rate is able to.

10. Machine according to claims 1 and 2, characterized in that that the practical compensation of the internal moments through special compensation windings takes place, through the flow of which in the rotor compensation currents are caused, which cause a power with the internal tension of the rotor (Fig. 3 and 4).

11. Machine according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the the Excitation that evokes flux and rotates in space with it Currents are generated in the excitation winding system arranged on the stator flow.

12. Machine according to claims 1, 2 and 3, characterized in that except for the flow causing the flow and that in any compensation windings the resulting flux on the stator still has one or more control windings are arranged, the flow of which also in the stationary state such an additional Control torque that affects the shape of the static characteristics of the machine acts by disturbing the equilibrium of the moments acting on the shaft.

13. Machine according to claims 1 and 2, characterized in that the control change in the transient state with the help of a single, along any axis arranged winding is created.

14. Machine according to claim 12, characterized in that that the flow, which is dependent on the reference variable, is generated with that of the actual variable Flooding coincides in one axis.

15. Machine according to claim 14, characterized characterized in that the fluxes by changing the size of the current in two different axes act.

16. Machine according to claims 1, 2 and 3, characterized marked that .sie any of its own parameters - z. B. their load current or their voltage - automatically stabilized or regulated.

17. Machine after the Claims 1, 2 and 3, characterized in that the parameter is one known per se Amplifier device is supplied.

18. Machine according to claims 1, 2 and 3, characterized in that on its commutator except for the two main brushes also at least one with the same an angle of 90 electrical degrees auxiliary brush is attached.

19. Machine according to claim 18, characterized in that that two special load currents are emitted via the brush.

20. Machine according to claim 11, characterized in that on its stator one of the output voltage powered winding system attached is which between the the same feeding brushes - similar to a shunt winding - induce the same voltage and also a winding system fed by the voltage U ', which between A voltage U 'is induced in the brushes feeding the same, with directions and Sizes of the flows are chosen so that the induced voltages and the Supply voltages become equal (Fig. 9).

21. Machine according to claim 10, characterized characterized in that to compensate for the friction on the stator one of the tension U fed and one fed by the voltage U ', appropriately dimensioned Winding system are attached, in which the direction of the flow is in such a way that the winding system according to claim 30 in the direction of rotor rotation is shifted by 90 electrical degrees without switching off the brushes (Fig. 3).

22. Machine according to claim 1, characterized in that constructively each pole consists of two half poles.

23. Machine according to claim 22, characterized in that that the axis of all 4p half-poles belonging to the 2p poles coincides with the axis of the subsequently forms an angle of 90 electrical degrees.

24. Machine according to claims 11 and 22, characterized in that fed windings are accommodated on certain half-poles lying diagonally to each other from the electrical point of view, the flux caused by the same between the brushes induces the same voltage proportional to the voltage Uf-U 'with which the brushes feed the windings mentioned, the other half-poles which are also diametrically opposed to each other from an electrical point of view contain those windings which, between the brushes feeding the same, induce the same voltage proportional to the voltage U-U 'with which these windings are fed by the brushes (Fig. 10 a).

25. Machine according to claim 10, characterized in that on from the electrical facial. point diagonally to each other half-poles which are arranged by those brushes fed windings between which a voltage proportional to the voltage U @ - U ' works, and on the other half-poles also diametrically to each other from the electrical point of view the windings fed by those brushes, between which one the voltage U- U 'proportional voltage works, while the direction of their flow through results in such a way that the winding system according to claim 24 in the direction of rotation of the rotor by 90 electrical degrees, that is to the subsequent half pole; is translated without the windings being switched off by the brushes.

26. Machine according to claims 10 or 11, characterized in that the auxiliary brushes generated effect is replaced by external switching measures and thereby these auxiliary brushes become superfluous.

27. Machine according to claims 10 and 11, characterized in that that to produce the voltage U 'not the auxiliary brushes of the same machine, but the auxiliary brushes of another auxiliary machine placed on the rotating shaft of the main machine serve the same kind.

28. Machine according to claim 10, characterized in that that this is caused by the harmonics of the excitation flow acting in the longitudinal axis and internal moment caused by the harmonics of the armature fluxes with the help of a such moment is compensated, which by the load current in a in the transverse axis of the machine, caused in series winding becomes (Fig. 4).

29. Machine according to claim 15, characterized in that the voltage U is automatically regulated to a constant size, including to compensate for the Frictional torque, fed by the voltage U, in the transverse axis of the machine attached winding is used.

30. Machine according to claim 10, characterized in that that the compensation torque caused by the windings according to claims 21 and 25 When the grid voltage increases, it becomes greater than the frictional torque, on off one or more windings that are wholly or partly fed by the mains voltage existing winding system causes the compensation of the mentioned torque difference.

31. Machine according to claim 1, characterized in that the brief control change is passed on with the help of an amplifier.

32. Machine according to claim 1, characterized characterized in that the voltage or current differences to be fed back with the help of of an amplifier.

33. Machine according to claim 13, characterized characterized in that the output voltage is realized by an amplifier.

34. Machine according to claim 13, characterized in that the reference variable by an amplifier is realized.

35. Machine according to claim 14; characterized, that at least one of the windings acting in two different directions is theirs Receives power through an amplifier.

36. Machine according to claim 12, characterized in that that one or more control windings receive the current through amplifiers.

37. Machine according to claims 18 and 19, characterized in that it is used as an auxiliary exciter is used.

38. Machine according to claims 1O and 11, characterized in that that the damping torques necessary for damping are caused by those currents are, which in the windings of the change in rotational speed by the relative rotation of the flux can be induced.

39. Machine according to claim 2, characterized characterized in that the damping torque is caused by a current which is proportional to the speed of the shaft and by one sitting on the same shaft Speedometer machine is generated.

40. Machine according to claim 2, characterized by the Use of figure-of-eight-shaped windings for the purpose of damping.

41. Machine according to claim 2, characterized in that such a change in flow occurs which, on the impulse of the control flow based, leads and thereby causes a damping.

42. Machine according to claim 2, characterized characterized in that using a known circuit with a transformer or condenser, the change in the control flow shifted forward in time will.

43. Machine according to claim 1, characterized in that in the for causing the flow rate change proportional to the reference variable applied and, related to the same, leading size change is caused with the help whose attenuation flow changes in the machine.

44th machine according to claim 23, characterized in that the cross sections of the stator and rotor yokes are dimensioned in such a way that the necessary flow size at β = 0 ° and β = 90 ° is the same as at β = 45 °, where β is the phase shift angle of the excitation flux means opposite the longitudinal axis (Fig. 2).

45. Machine according to claim 22, characterized characterized in that as a result of the induced by the cross flow in the yokes Ampere-turn consumption of the flow passing through the communication zone thereby is destroyed that with the help of a certain underexcitation in the rotor an opposite Compensation current of appropriate size is caused.

46. Machine according to claim 22, characterized in that the compensation current which arises as a result that the magnetic resistance of the machine in the directions of the two main axes is different, through one fed by the commutator brushes, in the direction of the a: Main axis lying winding is compensated.

47. Machine according to claim 1, characterized in that the river is in a position that the im DC load current flowing in the rotor causes overexcitation.

48th machine according to claim 8, characterized in that for a given output voltage the size of the load current by changing the flow through the windings Claim 7 can be changed.

49. Machine according to claims 7 and 8, thereby characterized in that at a given voltage the magnitude of the load direct current by changing the circuit of the windings attached to the half-poles according to FIG can be changed.

50. Machine according to claim 3, characterized in that the no-load output voltage is set in that the maximum voltages mentioned corresponding position of the rotary flux with the help of flowing in the stator windings Current is set.

51. Machine according to claim 8, characterized in that those air gaps in which the 2p-pole flux and the 4p-pole flux in the same Direction, are wider than those in which the two rivers mentioned act in opposition to each other.

52. Machine according to claim 3, characterized in that that the form of the steady-state relationship between the voltage and the load current can be adjusted with the aid of currents flowing in the stator windings. Documents considered: German Patent No. 719 714; British U.S. Patent No. 158,894; Austrian patent specification No. 100 416.