DE192050C

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Publication number: DE192050C
Application number: DENDAT192050D
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Description

In

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

192050 KLASSE 21 <?. GRUPPE

JENS LASSEN LA COUR in EDINBURGH.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Februar 1907 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

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auf Grund der Anmeldung in England vom 28. Februar 1906 anerkannt.

die Priorität

Es ist allgemein bekannt, daß die Spannung einer synchronen Wechselstrommaschine konstant gehalten werden kann, indem man die Erregung von der Belastung der Maschine abhängig macht. Das einfachste würde sein, hierfür einen rotierenden Umformer zu verwenden, der synchron mit der Wechselstrommaschine läuft. Dieser Umformer wird dann durch eine Kombination von Haupt-Schluß- und Nebenschlußtransformatoren, oder durch einen Kompoundtränsformator in bekannter Weise gespeist. _

Diese Anordnung hat bekanntlich den Nachteil, daß der Umformer leicht pendelt und außer Tritt kommt. Um dies zu vermeiden, hat man den Umformer mit der Welle der Wechselstrommaschine gekuppelt (vgl. das Schweizer Patent 18484). Dies gibt aber zum Energieaustausch zwischen Wechselstrommaschine und Erregermaschine Veranlassung, wenn man nicht den Umformer ohne körper- ;, liehe Pole und ohne Erregerwicklung ausführt.

Fig. ι stellt eine solche bekannte Anordnung schematisch dar für einen Dreiphasengenerator.

L sind die Sammelschienen oder die drei Leitungen des Dreiphasennetzes.

I, II und III sind die drei Phasen der Statorwicklung G.

Xn Serie mit dieser sind die Primärwicklungen des Serientransformators HT₁, HT₂ und HT₃ geschaltet. In Nebenschluß zu diesen Primärwicklungen sind die drei Widerstände R₁, R₂ und R_s geschaltet. Diese dienen zur Regulierung der Größe und Phase der primären Ströme in den drei Hauptstromtransformatoren. Die drei Primärwicklungen des Nebenschlußtransformators NT₁, NT₂ und NT_B sind an die Sammelschienen gelegt. Die sekundären Wicklungen des Nebenschluß- und des Hauptstromtransformators sind in Serie geschaltet und durch Bürsten und Schleifringe mit der Ankerwicklung des Drehfeldumformers verbunden. Der Umformer wird von. der Welle der Hauptmaschine getrieben. Der umgeformte Strom wird von den Bürsten B abgenommen und fließt durch die Erregerwicklung GF des Wechselstromgenerators. Die sekundären Wicklungen, die hier in Stern geschaltet sind, sind deswegen über den Kommutator und die Erregerwicklung
geschlossen.

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Und r₃ sind Regulierwiderstände zur

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Einstellung der Stärke der Kompoundierung. To ist der Eisenkern des stillstehenden Stators des Drehfeldumformers.

Anstatt einen besonderen Nebenschlußtransformator zu benutzen, kann man auch eine Hilfswicklung auf dem Generator verwenden

und somit einen Transformator sparen. Man kann aber auch ohne Hilfswicklung· auskommen, indem man an deren Stelle einen Teil der Hauptwicklung verwendet. Zu diesem Zwecke verbindet man das eine Ende der sekundären Wicklung des Hauptschlußtransformators mit einem geeigneten Punkt der Hauptwicklung des Generators G und das andere Ende mit der Ankerwicklung des Drehfeldumformers.

Diese Anordnung besitzt aber den Nachteil, daß, im Falle die Wechselstrommaschine viele Pole besitzt, die Erregermaschine mittels Zahnräder, die öfter zu Geräusch und Schwierigkeiten Veranlassung geben, angetrieben werden muß, da dieselbe sonst wegen der hohen Polzahl zu groß und teuer ausfallen würde. Bei Verwendung eines Kaskadenumformers anstatt eines Drehfeldumformers kann man die Zahnradübersetzung entbehren.

Selbstverständlich wird der Kaskadenumformer genau so wie der Drehfeldumformer am besten ohne körperliche Pole und ohne Gleichstromerregung ausgeführt. Ein solcher Kaskadenumformer besteht somit aus einem . gewöhnlichen Induktionsmotor, mechanisch gekuppelt mit einem Umformer ohne körperliche Pole und ohne Gleichstromerregung, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Läuferwicklung R ist parallel zu der Gleichstromwicklung A geschaltet.

S bedeutet die Ständerwicklung, die als eine Dreiphasenwicklung dargestellt ist.

Die Läuferwicklung R ist vielphasig dargestellt. C ist der Kommutator, mit dem die Armaturwicklung verbunden ist und auf dem die Bürsten B, von denen der Strom für die Erregung der Wechselstrommaschine abgenommen wird, schleifen.

Dieser Kaskadenumformer soll die Stelle des vorbeschriebenen Drehfeldumformers einnehmen. Deswegen sind alle anderen Verbindungen für die Kompoundierung dieselben wie in Fig. i.

Das Schema ist für ein zweipoliges System gezeichnet. , Man kann aber die Polzahl an beiden Seiten, der Wechselstrom- und der Gleichstromseite erhöhen, gerade so wie bei dem gewöhnlichen Kaskadenumformer. Dadurch, daß der Umformer ohne körperliche Pole und ohne Gleichstromerregung ausgeführt wird, besitzt er natürlich keine synchronisierende Kraft, aber da er mit der Welle der Wechselstrommaschine direkt gekuppelt ist, braucht er auch keine synchronisierende Kraft, um sich auf der richtigen Geschwindigkeit .zu halten. Die Erregung wird vollständig bewirkt vom Wechselstrom, was möglich ist, weil das durch die Wechselströme erzeugte Feld im Räume stillsteht, wenn der Umformer mit synchroner Geschwindigkeit läuft.

Weil keine Anlaßvorrichtung nötig ist, so kann die Läuferwicklung auch als Ringwicklung ausgeführt werden.

Die in die Ständerwicklung hineingeführte Leistung wird bekanntlich teils in elektrische Leistung anderer Spannung und Periodenzahl in der Läuferwicklung umgeformt und teils in mechanische Leistung an der Welle verwandelt. Andererseits wird die' elektrische Energie der Läuferwicklung einfach mit Hilfe des Kommutators in Gleichstrom umgewandelt, während die mechanische Arbeit benutzt wird, um die Gleichstromseite wie einen Gleichstromgenerator zu treiben.

Da aber, wenn man die Verluste außer Betracht läßt, eine genaue Kompoundierung erhalten wird, wenn der ganze Wechselstrom einfach in Gleichstrom umgeformt wird, und da, wie oben erwähnt, keine synchronisierende Kraft nötig ist, so kann man auch die besondere Gleichstromwicklung weglassen und dadurch das System bedeutend vereinfachen.

Nach vorliegender Erfindung wird also der Umformerteil nun in der möglichst einfachen Form ausgebildet, nämlich als Kommutator mit einer geeigneten Zahl von Bürstenspindeln, und die ganze Maschine besteht aus einem Induktionsmotor mit einem vielphasigen und mechanisch angetriebenen Läufer, dessen Phasen in geeigneter Weise mit einem Kommutator verbunden sind.

Natürlich erhält der Kommutator, da er nur mit der Läuferwicklung verbunden ist, ebensoviel Lamellen, wie Läuferspulen vorhanden sind, wie in Fig. 3 für ein zweipoliges System angegeben ist.

Die Bezugszeichen sind dieselben wie in der ioo vorigen Figur. Die Läuferwicklung ist als Ringwicklung dargestellt/

Bei dieser Anordnung ist die Anzahl der Bürstenspindeln auf dem Kommutator unabhängig von der Polzahl des Induktionsmotors, jedoch entspricht sie der Polzahl, für die der in Wegfall kommende Gleichstromanker gewickelt sein müßte. Eine Erhöhung der Polzahl der Gleichstrom seite bedeutet eine Erhöhung der Anzahl Burstenspindeln. Bei einem gewöhnlichen Kaskadenumformer ist bei gegebener Tourenzahl und Periodenzahl die Summe der Polzahlen der Wechsel- und der Gleichstromseite konstant und ebenso ist, wenn die Gleichstromseite weggelassen wird, die Summe der Polzahl und der Anzahl der Bürstenspindel konstant. Hieraus folgt, daß man die Ständer- und Läuferwicklung für jede verlangte Polzahl wickeln und dann die Anzahl der Bürstenspindeln entsprechend, bestimmen kann. Dadurch ist man imstande, den Erregerumformer mit weniger Polen als

der Generator bauen zu können, ohne eine
Zahnradübersetzung zu benutzen, um die Geschwindigkeit hinaufzusetzen.

Claims

Patent-An SPRU ch:

Anordnung zur Kompoundierung synchroner Wechselstrommaschinen mittels
eines mit der Welle der Synchronmaschine direkt gekuppelten Umformers, der
entweder von den sekundären Wicklungen
eines Kompoundtransformators oder von

den sekundären Wicklungen einer Kombination eines Hauptschluß- und eines Nebenschlußtransformators gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer ein Kaskadenumformer ohne körperliche Pole, ohne Gleichströmerregung und ohne besondere Gleichstromankerwicklung ist, so daß dessen Umformerteil nur aus einem Kommutator mit einer der Polzahl des wegfallenden Gleichstromerzeugers entsprechenden Anzahl Bürstenspindeln be-. steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

BERLIN. GEDRUCKT IN CEB REICHSDRUCKEREI.