DE132439C

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Publication number: DE132439C
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PATENTAMT.PATENT OFFICE.

- M 132439 KLASSE 21 d. :ll - M 132439 CLASS 21 d. : ll

Die vorliegende Erfindung geht von der Thatsache aus, dafs die Rückwirkung des Ankers einer Wechselstrommaschine auf das Magnetfeld innerhalb jedes Wechsels schwankt, dafs dieselbe für den wattlosen Strom wesentlich anders ausfällt als für den Wattstrom, und dafs die Zahl und Belastung der Phasen von wesentlichem Einflufs ist. 'Die Rückwirkung verändert die wirksamen Ampere-' windungen, beeinflufst die Streuung und ver-. ursacht Verluste. Es ist demnach anzustreben, die Rückwirkung durch eine Gegenwirkung aufzuheben, welche dem Charakter der veränderlichen Wirkung der Ankerströme angepafst ist, um so nicht nur möglichst constante Spannung, sondern auch Beseitigung der anderen Uebelstände zu erhalten.The present invention is based on the fact that the reaction of the An alternator's armature on the magnetic field fluctuates within each alternation, that it turns out significantly different for the wattless current than for the wattless current, and that the number and burden of the phases are of essential influence. 'The retroactive effect changes the effective ampere turns, influences the spread and ver. causes losses. It is therefore desirable to achieve a reaction through a counteraction to cancel, which is adapted to the character of the variable effect of the armature currents is not only as constant a tension as possible, but also the elimination of the others To maintain evils.

In den Fig. 1 und 2 ist zunächst die Verschiedenheit der Rückwirkung in zwei Hauptstellungen gegeben. Dieselben stellen einen Magnetpol der Wechselstrommaschine dar, über dem sich der Anker in der Pfeilrichtung (nach rechts) bewegt. Fig. 1 bezieht sich auf das Strommaximum des Wattstromes, Fig. 2 auf dasjenige des wattlosen Stromes. Wie die Pfeile für die Richtung der Hauptmagnetisirung, für die Ankerströme und für die Magnetisirung der Rückwirkung angeben, erzeugt der Wattstrom eine ringförmige Magnetisirung, der nacheilende wattlose Strom eine directe Schwächung des Magnetismus. Tritt für den Wattstrom die Lage der Fig. 2 ein, so ist er Null; das Gleiche gilt von dem wattlosen Strom in der Lage Fig. .1, das heifst, in den beiden letztgenannten Fällen verschwindet die Rückwirkung. In FIGS. 1 and 2, first of all, there is the difference the retroactive effect in two main positions. The same represent a magnetic pole of the alternator, over which the anchor moves in the direction of the arrow (to the right). Fig. 1 relates to that Current maximum of the watt current, Fig. 2 to that of the wattless current. As the Arrows for the direction of the main magnetization, for the armature currents and for the magnetization indicate the reaction, the watt current produces a ring-shaped magnetization, the lagging one wattless electricity a direct weakening of magnetism. Kick for the watt power the position of FIG. 2, it is zero; the same is true of the wattless electricity in the Position Fig. 1, that is, in the last two cases mentioned, the reaction disappears.

Wird nicht einphasiger, sondern mehrphasiger Strom verwendet, so tritt eine tiefgreifende Veränderung des Vorganges der Rückwirkung ein. Wird z. B. Dreiphasenstrom erzeugt, so ruft zwar jeder Phasenstrom eine schwankende Wirkung, wie eben beschrieben, hervor, aber das gleichzeitige Vorhandensein der drei Ströme hat zur Folge, dafs die Gesammtrückwirkung nahezu (bis auf etwa 13 vom Hundert) constant ist und praktisch der eines Gleichstromes gleicht.If not single-phase, but rather multiphase current is used, a profound one occurs Change in the process of retroactive effect. Is z. B. Three phase electricity generated, each phase current causes a fluctuating effect, as just described, but the simultaneous presence of the three currents results in the total reaction is almost constant (up to about 13 percent) and practically the equals a direct current.

Es ist daher üblich, bei Drehstrom die Rückwirkung als constant zu behandeln und, falls dieselbe aufgehoben werden soll, ihr die Wirkung eines Gleichstromes entgegenzusetzen. Es liegt dabei nahe, z. B. den Erregerstrom der Maschine selbstthätig zu steigern oder diese Steigerung indirect dadurch vorzunehmen, dafs man die Magnetisirung der Erregermaschine durch einen Hülfsgleichstrom verstärkt.It is therefore customary to treat the reaction as constant with three-phase current, and if so the same is to be abolished, to oppose it with the action of a direct current. It is obvious, z. B. to automatically increase the excitation current of the machine or this Increase indirectly by making the excitation machine magnetized reinforced by an auxiliary direct current.

Die vorliegende Erfindung hält nun an der Thatsache fest, dafs ein einzelner Wechselstrom eine schwankende Rückwirkung giebt, die nicht durch Gleichstrom beseitigt werden kann, während z. B. Drehstrom bei nahezu gleicher Belastung aller Phasen diesen Ersatz der Wirkung durch Gleichstrom gestattet, dafs dagegen bei Mehrphasenstrom, sobald die Ströme nicht gleich grofs sind oder gleich wirken (wie bei gleichzeitiger Entnahme von Zweiphasenstrom und Einphasenstrom), die Rückwirkung eine schwankende ist und daher nur durch periodische Ströme ihre Aufhebung erreicht werden kann. Umgekehrt ist es nicht nöthig, den Wechselstrom, welcher zur Erzeugung der Hülfswirkung benutzt werden soll, in Gleichstrom um-The present invention now maintains that a single alternating current gives a fluctuating reaction which cannot be removed by direct current, while z. B. three-phase current with almost the same load on all phases this replacement of the effect permissible by direct current, but with multiphase currents, as soon as the currents are not equal are large or have the same effect (as with simultaneous withdrawal of two-phase current and Single-phase current), the reaction is fluctuating and therefore only through periodic Currents their abolition can be achieved. Conversely, it is not necessary to use the alternating current which is to be used to generate the auxiliary effect, converted into direct current

zuformen, wenn nicht Ein-, sondern Mehrphasenströme erzeugt werden, die bei Uebcreinanderlagerung dieselbe Wirkung haben wie ein Gleichstrom. Hierbei werden also rotircnde Umformer oder Motorgeneratoren und dergl. zur Erzeugung eines Gleichstromes vollständig entbehrlich.to form, if not single, but multiphase currents are generated, which are caused by overriding have the same effect as a direct current. So here are rotating Converters or motor generators and the like. To generate a direct current completely dispensable.

Die Erfindung benutzt daher das bekannte Mittel, Wechselströme ohne Verwendung magnetischer Maschinen durch einen Commutator in periodische gleichgerichtete Ströme zu verwandeln, dazu, um bei Mehrphasenstrom eine Hülfswirkung zur Aufhebung der Rückwirkung zu erzeugen, die bei gleicher Belastung der Phasen einen Gleichstrom ersetzt, bei ungleicher aber dein Charakter des Hauptstromes entspricht.The invention therefore uses the known means, alternating currents without the use of magnetic To convert machines into periodic rectified currents by means of a commutator, in order to produce an auxiliary effect to cancel the reaction in the case of multi-phase current, which is the same with the same load Phases replace a direct current, but if they are unequal, your character of the main current is equivalent to.

Dies ergiebt bei Dreiphasenstrom die Αητ bringung von drei getrennten Hiilfsspulen auf den Magneten der Drehstrommaschine.With three-phase current, this gives the Αητ Attachment of three separate auxiliary coils to the magnets of the three-phase machine.

Werden dagegen drei gleiche Ströme aus der Drehstrommaschine entnommen oder kann ihre Ungleichheit vernachlässigt werden, so läfst sich die Hülfswirkung auch auf den Magneten der Erregermaschine anbringen, indem dieselbe drei Spulensysteme erhält, welche von den periodischen Strömen durchflossen werden.If, on the other hand, three identical currents are drawn from the three-phase machine or can If their inequality is neglected, the auxiliary effect can also be applied to the magnet attach to the exciter by receiving three coil systems, which are from the periodic currents are flowed through.

Um die Phasenverschiebung gemäfs Fig. ι und 2 zu berücksichtigen, kann das Mittel angewendet werden, dafs an den Polen Hülfsspulen angebracht werden (Fig. 3), die nicht den ganzen Pol, sondern nur einen einseitigen Theil desselben umfassen, wie sich sinngemä'fs ergiebt, und zwar läfst sich die in der Figur rechts gezeichnete Seite mit Vortheil um so mehr in die Polfläche hineinrücken, je weniger wattloser Strom.vorhanden ist. Die magnetisirende Wirkung der Hülfsspule ist durch einen ge-. bogenen Pfeil angedeutet. Diese Anordnung, bei der die Hülfsspule beliebig angebracht werden kann, z. B. in einer oder mehreren Nuthen des Poles oder aufserhalb desselben, läfst sich natürlich bei jeder Phasenzahl anwenden. To the phase shift according to FIG and 2, the means can be used that auxiliary coils at the poles be attached (Fig. 3), not the whole pole, but only one sided Part of it, as can be seen analogously, and that can be seen in the figure on the right The less wattless the less wattless, the more the drawn side move into the pole face Electricity. Is available. The magnetizing effect of the auxiliary coil is caused by a. curved arrow indicated. This arrangement, in which the auxiliary coil is attached at will can be, e.g. B. in one or more slots of the pole or on top of it, can of course be used for any number of phases.

In den Fig. 4 und 5 ist der eben beschriebene Theil der Erfindung schematisch wiedergegeben. The part of the invention just described is shown schematically in FIGS.

Fig. 4 zeigt eine vierpolige Maschine nebst Commutator. Der dem Verbraucher V zugeführte Strom.. .fliefst als periodischer Strom durch die Hülfsspule H, nachdem er durch den Commutator. gleichgerichtet ist. Es ist dabei eine'Phasenverschiebung von φ =.· 45 ° angenommen und der Deutlichkeit wegen nur einer der (mehrphasigen) Ströme berücksichtigt. Bei Dreiphasenstrom liegen zwei weitere Spulensysteme im Anker und ebenso sind zwei weitere Commutatoren erforderlich. An Stelle der einen Spule H sind je drei für jeden Pol zu denken, deren Lage sich aus Fig. 3 und 4 ergiebt. Die drei Spulen jedes Poles können in einen Bund gewickelt werden.4 shows a four-pole machine together with a commutator. The current supplied to the consumer V ... flows as a periodic current through the auxiliary coil H after it has passed through the commutator. is rectified. A phase shift of φ =. · 45 ° is assumed and, for the sake of clarity, only one of the (multi-phase) currents is taken into account. In the case of three-phase current, there are two further coil systems in the armature and two further commutators are also required. Instead of the one coil H , three should be thought of for each pole, the position of which can be seen from FIGS. 3 and 4. The three coils of each pole can be wound in a bundle.

Die ebenfalls vereinfachte Fig. 5 läfst erkennen, wie der von den Hauptklemmen K der Maschine kommende Drehstrom durch drei Transformatoren T₁ T₂ Τ_Ά (oder einen .Drehstromtransformator) zu drei Commutatoren (von denen nur der erste — 1 — gezeichnet ist) und von da durch die drei Spulensysteme 1, 2, 3 auf der Erregermaschine fliefst, wo die drei Ströme »zusammen« wie Gleichstrom wirken.The also simplified Fig. 5 shows how the three-phase current coming from the main terminals K of the machine through three transformers T ₁ T ₂ Τ _Ά (or a three-phase transformer) to three commutators (of which only the first - 1 - is drawn) and from there through the three coil systems 1, 2, 3 on the exciter, where the three currents "work together" like direct current.

In vielen Fällen genügt es nicht, eine normale Phasenverschiebung zu berücksichtigen, sondern es ist erwünscht, eine Anpassung an veränderliche Betriebsverhältnisse zu erhalten. Da die Rückwirkung nach Fig. 2 viel gröfser ausfällt, als nach Fig. 1, so wird hierzu das Mittel gewählt, die Wirkung eines Transformators, dessen Primärkreis vom Hauptstrom durchflossen und dessen Secundärstrom in den erwähnten Commutator geleitet wird, von Hand oder selbstthätig entsprechend dem Grade der Phasenverschiebung zu verändern. Dies kann geschehen, indem in bekannter Weise der magnetische Schlufs, die Windungszahl oder die gegenseitige Lage der -Spulen des Transformators u.s. w. verändert wird, und die Verstellung kann selbstthätig erfolgen, indem irgend eine bekannte Vorrichtung, welche mit einer Strom- und einer Spannungsspule versehen ist (Fig. 6), die genannte Verstellung so bewirkt, dafs der Hülfsstrom um so stärker wird, je mehr wattlosen Strom der Hauptstrom enthält. 'Wenn beispielsweise bei der Anordnung Fig. 6 der Hauptstrom, welcher von K aus durch die untere Spule von W fliefst, wattlos ist, so findet zwischen dieser und der oberen Spannungsspule keine Anziehung statt,, und das Gewicht des Schlufseisens des Transformators T geht herab, so dafs in T starke Transformationswirkung eintritt. Ist der Hauptstrom dagegen Wattstrom, so wird das Schlufseisen durch die Anziehung bei W hochgezogen und die Transformation in T verringert. ' ...In many cases it is not sufficient to take into account a normal phase shift, but rather it is desirable to obtain an adaptation to changing operating conditions. Since the reaction according to FIG. 2 is much greater than that according to FIG. 1, the means selected for this are the action of a transformer, the primary circuit of which is traversed by the main current and the secondary current of which is passed into the commutator mentioned, by hand or automatically according to the To change the degree of phase shift. This can be done by changing the magnetic circuit, the number of turns or the mutual position of the coils of the transformer, etc. (Fig. 6), the above-mentioned adjustment is effected in such a way that the auxiliary current becomes stronger, the more wattless current the main current contains. If, for example, in the arrangement of FIG. 6 the main current which flows from K through the lower coil of W is wattless, there is no attraction between this and the upper voltage coil, and the weight of the closing iron of the transformer T is reduced so that a strong transformation effect occurs in T. If, on the other hand, the main current is watt current, the drawbar is pulled up by the attraction at W and the transformation in T is reduced. '...

Claims

Patent Claims:

i. Device to reduce the voltage drop, multi-phase alternating current machines, in which, as with single-phase alternating current machines, pulsating Auxiliary exciter windings through which the flow flows are used, which come from the main current can be obtained with or without the interposition of transformers with rectification of the waves, characterized in that that there are so many separate auxiliary bobbins or auxiliary bobbin groups on the Magnetic poles of the alternator are arranged as phases are present, for the purpose of being an almost constant

Strengthening of the magnetization with uniform action of the phases, on the other hand a fluctuating reinforcement with unequal action of the same.
Modification of the device according to claim ι with almost uniform. .Effect of the phases, characterized in that the auxiliary coils are arranged on the magnets of the excitation machine, for the purpose of achieving an almost uniform amplification of the magnetization of the same in accordance with the load on the alternating current machine, without converting the amplifying current into direct current.
Design of the device according to claim 1, characterized in that the auxiliary windings on the magnetic poles of the alternating current machine are arranged in such a way that all or some of them do not encompass the whole pole but only a one-sided part of it.

4. In the device according to claim 1, the replacement of the usual AC transformers by transformers, in which the effect of the primary winding on the secondary as a function of the phase shift of the main current is brought against its voltage, thereby characterized that by hand or by a substantially of a current and a voltage coil, of where one is at rest, while the other is mobile, an existing facility Movement is initiated, which the over-. transformation ratio of the transformer in known way by changing the magnetic circuit, the number of turns or the mutual position of the coils so changed that the transformation effect and thus the strength of the auxiliary magnetizing currents the more wattage there is, the more it is reduced.

1 sheet of drawings.