DE154131C

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Publication number: DE154131C
Application number: DENDAT154131D
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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT,

154131 KLASSE 21 d.

Vorliegende Erfindung betrifft eine Erregermaschine für asynchrone, sowie für synchrone Wechselstrommaschinen, welche die gleichen Vorteile wie die bekannten Erregermaschinen von Boucherot und Leb lan c besitzt. Die neue Erregermaschine besteht aus einem gewöhnlichen Gleichstromdyuamoanker mit Komutator und einem Ständer, der ebenfalls eine den Gleichstromankerwickelungen entsprechende Wickelung mit Kollektor besitzt. Auf dem Kollektor des umlaufenden Ankers .schleifen zur Abnahme des Erregerstroms für den Generator gleichweit voneinander abstehende feste Schleifbürsten (A B C in Fig. i), während dem feststehenden Induktorkollektor mittels gleichweit voneinander abstehender Bürsten (a b c, Fig. i), welche synchron mit der Welle der zu erregenden Wechselstrommaschine gedreht werden, erregender Strom zugeführt wi-d.

l^Tig. ι veranschaulicht schematisch eine zweipolige Erregermaschine für Drehstromgeneratoren, bei welcher die Ständerwickelungen und Ankerwickelungen so entblößt sind, daß sie selbst als Kollektoren dienen können.

Der Anker R wird mit einer beliebigen, jedoch wesentlich unveränderlichen Geschwindigkeit angetrieben, welche verschieden sein kann von der des zu erregenden Generators. Die beweglichen Schleifbürsten abc werden übereinstimmend mit der Welle der Wechselstromerzeugermaschine umgedreht. Würde allgemein 2 P die Polzahl der Wechselstromerzeugermaschine und 2 p die des Ständerkollektors der Erregermaschine bezeichnen, so muß man zwischen der Welle der Wechselstrommaschine und der die beweglichen Schleifbürsten abc tragenden Welle eine Übersetzung einschalten, welche die Geschwin-

p
digkeit im Verhältnis von — erhöht.

Der Läufer der Wechselstromerzeugermaschine ist im allgemeinen gerade so gewickelt wie bei Induktionsmotoren mit Schleifringen. Den drei Schleifringen (Fig. 2), unter der Annahme eines für Drehstrom gewickelten Läufers, wird der Erregerstrom von den drei Bürsten ABC der Erregermaschine geliefert. Den umlaufenden Schleifbürsten abc der Erregermaschine werden dem von der Wechselstrommaschine gespeisten Leitungsnetze entnommene Ströme zugeführt.

Bezeichnet bei zweipoligem Generator und zweipoliger Erregermaschine

N die Wechselzahl im Leitungsnetze,

TV₁ die Geschwindigkeit der Wechselstrommaschine, so wird die (positive oder negative) Schlüpfung der asynchronen Wechsel-Strommaschine durch den Unterschied N-N₁ gemessen.

Dann müssen die in den Läufer der Wechselstrommaschine einzuführenden Ströme die Wechselzahl N-N^ haben.

Die dem Leitungsnetze entnommenen und den Schleif bürsten abc zugeführten mehrphasigen Ströme würden, falls die Bürsten

fest ständen, ein mit der Geschwindigkeit N umlaufendes Induktorfeld erzeugen. Läßt man aber die Schleifbürsten abc mit der Geschwindigkeit N im entgegengesetzten Sinne dieses Feldes umlaufen, so beträgt die Geschwindigkeit des Induktoi'feldes im Räume N-N₁. Mithin erhalten die im Anker R der Erregermaschine induzierten Ströme, gleichviel wie groß die Umlaufgeschwindigkeit des

ίο letzteren ist, die Wechselzahl N- N₁ und sind zur Speisung des Läufers der Wechselstrommaschine geeignet.

Der Ständer S der Erregermaschine empfängt die Ströme vom Leitungsnetze entweder über Nebenschlußtransformatoren oder über Serientransformatoren oder beide zugleich. Fig. 2 veranschaulicht eine bekannte Schaltung der Transformatoren.

Unter der Annahme, daß die Wechselstromerzeugermaschine mit unveränderlicher Geschwindigkeit angetrieben wird, kann die Erregung des Ständers S so geregelt werden, daß die Spannung der Wechselstrommaschine selbsttätig unverändert bleibt, gleichviel, wie groß die Induktionsbelastung oder die induktionsfreie Belastung der Wechselstrommaschine ist.

Bei einer synchron laufenden Wechselstrommaschine vermindert sich die Anzahl der Ringe zur Zuführung des Erregerstromes auf zwei, d. h. der Anker der Erregermaschine gibt Gleichstrom ab. Die Fig. 3 zeigt diese Anordnung in der Anwendung auf eine Einphasensynchronmaschine.

In diesem letzten Fall müssen zur Erzeugung des Erregerfeldes außer den Schleifbürsten α b, welche den Strom dem Leitungsnetze .entnehmen und in den Ständer der Erregermaschine einführen, noch zwei um 90⁰ von den Schleifbürsten a b abstehende, ebenfalls umlaufende Schleif bürsten ef angeordnet werden, welche untereinander kurzgeschlossen sind.

Die Speisung des Ständers erfolgt über Transformatoren, deren Leistung V1000 derjenigen der Wechselstrommaschine nicht überschreitet. In allen Fällen fällt also der Kollektor des Ständers s sehr klein aus und ist die Kommutierung des zugeführten Wechselstromes ganz unbedenklich.

Unabhängig von der Polzahl 2, ρ des Feldes der Erregermaschine kann der Kollektor des Ständers mit geeigneten Mordeyverbindungen eine beliebige Polzahl haben. Man könnte ihn übrigens stets zweipolig machen, wenn nur die beweglichen Schleifbürsten ρ mal schneller in Umdrehung versetzt wurden. Offenbar kann dieser Kollektor bei Anwendung hinreichend langer Verbindungsdrähte vom Ständer der Erregermaschine entfernt, in die Nähe der Ankerwelle der Wechselstrommaschine gesetzt und die Bürsten mit dieser gekuppelt werden. Dabei ist zu beachten, daß der Teil, welcher übereinstimmend mit der Welle der Wechselstrommaschine umgetrieben werden muß, nur ein bewegliches Schleifbürstengestell von sehr schwachem Durchmesser zu sein braucht und daß die in der Nähe der Welle der Wechselstrommaschine anzubringenden Teile sich auf einen sehr kleinen Kollektor beschränken.

Ein Vorteil der Erregermaschine nach vorliegender Erfindung ist auch der, daß die Erregermaschine ohne Rücksicht auf die Umdrehungszahl, für welche sie gebaut werden soll, eine beliebig kleine Polzahl erhalten kann. Daraus ergibt sich, daß der Anker mit sehr kleinen Wechselzahlen arbeiten kann, so daß man einen Kollektor mit einer großen Anzahl von Segmenten für jeden Pol bauen kann. Für eine gegebene, zwischen den Schleifbürsten ABC zu entwickelnde Spannung erhält man daher nur einen geringen Spannungsunterschied zwischen zwei benachbarten Lamellen, und die Kommutierung an dem Anker R wird dadurch sehr erleichtert.

Claims

Patent-Anspruch :

Erregermaschine für synchrone und asynchrone Wechselstromerzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Ständer mit einer Gleichstromwickelung nebst Kommutator versehen ist und über umlaufende Bürsten und Schleifringe vom Netz gespeist wird, während die Erregerströme dem induzierten, mit beliebiger konstanter Geschwindigkeit angetriebenen Gleichströmanker mittels Kommutators und feststehender Bürsten entnommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.