DE193772C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

-JKS193772-KLASSE 21 d. GRUPPE -JKS193772- CLASS 21 d. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Januar 1907 ab.Patented in the German Empire on January 25, 1907.

Bei Einankerumformern der bisher bekannten Arten ist die Wechselstromspannung von der Gleichstromspannung abhängig, denti die Feldwicklung f (Fig. i), welche in der Gleichstromwicklung c des Läufers in Richtung an den Kollektorbürsten a a die Gleichstromspannung e_g hervorruft, erzeugt auch die Wechselstromspannung e_w, welche an bestimmten Punkten der Wicklung c über ίο Schleifringe und Bürsten b abgenommen wird. Führt man nun in der einfachsten Weise den Umformer mit Nebenschlußerregung f aus, so ändert sich die Erregung des Umformers bei wechselnder Belastung auf der Gleichstromseite. Hierbei wird die Wechselstromspannung e_w von den Belastungsschwankungen auf der Gleichstromseite beeinflußt, und jeder Spannungsverlust an der Gleichstromseite macht sich auch auf der Wechseiso stromseite fühlbar. So war es bisher nicht möglich, Einankerumformer exakt zu kompoundieren, besonders wenn sie von der Gleichstromseite aus angetrieben wurden.In single armature converters of the previously known types, the alternating current voltage is dependent on the direct current voltage, denti the field winding f (Fig. I), which in the direct current winding c of the rotor in the direction of the collector brushes aa causes the direct current voltage e _g , also generates the alternating current voltage e _w , which is removed at certain points of the winding c via ίο slip rings and brushes b. If you now run the converter with shunt excitation f in the simplest way, the excitation of the converter changes when the load on the direct current side changes. Here, the alternating current voltage e _{w is influenced} by the load fluctuations on the direct current side, and any voltage loss on the direct current side can also be felt on the alternating current side. So it was not previously possible to compound single armature converters exactly, especially if they were driven from the direct current side.

Gemäß der Erfindung wird es nun möglich gemacht, nach Belieben die Wechselstromspannung von der Gleichstromspannung unabhängig zu machen, das Verhältnis der beiden Spannungen willkürlich einzustellen oder zu regeln oder den Umformer zu kompoundieren, indem die Wechselstromspannung entweder unabhängig von der Belastung des Umformers oder in Abhängigkeit von der Belastung, z. B. der Belastung auf der Gleichstromseite, durch ein mittels Gleichstrom erzeugtes Feld beeinflußt, wird, welches derart angeordnet ist, daß es die E. M.K. bzw. die Gegen-E. M. K. auf der Gleichstromseite des Umformers nicht beeinflußt.According to the invention it is now made possible to adjust the alternating current voltage at will to make it independent of the direct current voltage, to set the ratio of the two voltages arbitrarily or to regulate or compound the converter by the AC voltage either regardless of the load on the converter or depending on the load, z. B. the load on the direct current side, by a field generated by means of direct current is influenced, which is arranged so that it affects the E. M.K. or the counter-E. M. K. on the DC side of the converter is not affected.

In der Richtung der Gleichstrombürsten ist schon im allgemeinen das vom Gleichstrom im Läufer erzeugte sogenannte Ankerfeld vorhanden. Dieses Feld kann nun in der erforderlichen Weise durch eine Feldwicklung g beeinflußt werden, deren wirksame Achse im wesentlichen in die Richtung der Gleichstrombürsten fällt, so daß unter den Gleichstrombürsten bei der Rotation der Läuferwicklung im Felde der Wicklung g keine elektromotorische Kraft oder Gegenkraft erzeugt wird. Die Wicklung g ist regelbar und kann deshalb nach Bedarf dazu benutzt werden, das durch den die Bürsten a a durchfließenden Gleichstrom in der Läuferwicklung erzeugte Ankerfeld zu unterstützen oder ganz oder teilweise aufzuheben oder überzukompensieren.In the direction of the direct current brushes, the so-called armature field generated by the direct current in the rotor is generally already present. This field can now be influenced in the required manner by a field winding g , the effective axis of which essentially falls in the direction of the direct current brushes, so that no electromotive force or counterforce is generated under the direct current brushes when the rotor winding rotates in the field of winding g. The winding g is adjustable and can therefore be used as required to support the armature field generated in the rotor winding by the direct current flowing through the brushes aa, or to completely or partially cancel or overcompensate it.

Das Feld in der Richtu'ng der Gleichstrombürsten, welches im wesentlichen nur die Wechselstromspannung, nicht aber die Gleichstromspännung beeinflußt, kann nun dadurch von der Belastung des Umformers unabhängig gemacht werden, daß man durch eine Serienkompensationswicklung k (Fig. 3) das Ankerfeld aufhebt und die Wicklung g von einer von der Belastung unabhängigen Spannung aus speist.The field in the direction of the direct current brushes, which essentially only influences the alternating current voltage but not the direct current voltage, can now be made independent of the load on the converter by canceling the armature field by means of a series compensation winding k (Fig. 3) the winding g feeds from a voltage independent of the load.

Im allgemeinen wird bei Mehrphasenumformern die Wicklung k sehr klein ausfallen, da die Wechselstromamperewindungen die Gleichstromamperewindungen einander entgegenwirken und sich nahezu kompensieren. Das Feld m der Richtung der Gleichstrombürsten α α kann nun durch _ entsprechende Einstellung der Erregung der Wicklung oder durch Drehung der Bürstenachse gegen dieIn general, in the case of multiphase converters, the winding k will turn out to be very small, since the alternating current ampere windings counteract the direct current ampere windings and almost compensate one another. The field m of the direction of the direct current brushes α α can now by _ appropriate setting of the excitation of the winding or by rotating the brush axis against the

ίο Feldachse geändert werden. Hierdurch wird die Wechselstromspannung beeinflußt, und man kann mittels einfacher Feldregelung die Wechselstromspannung in weiten Grenzen regeln.ίο Field axis can be changed. This will affects the AC voltage, and you can use simple field control the Regulate AC voltage within wide limits.

Die Wechselstromspannung ist aber nicht allein eine Funktion des Feldes in der Richtung a α, sondern sie ist eine Funktion des resultierenden Feldes, welches das Feld in Richtung α α und das senkrecht zur Bürstenachse α α stehende Feld als Komponenten hat. Um nun bei Änderung der Gleichstromspannung die Wechselstromspannung konstant zu halten, muß man die Wicklungen f und g so erregen, daß das resultierende Feld unverändert bleibt. Will man dagegen die Gleichstromspannung konstant halten und die. Wechselstromspannung ändern, so muß man die Erregung der Wicklung / unverändert halten und die Erregung der Wicklung g allein ändern.The alternating current voltage is not only a function of the field in the direction a α, but it is a function of the resulting field, which has the field in the direction α α and the field perpendicular to the brush axis α α as components. In order to keep the alternating current voltage constant when the direct current voltage changes, the windings f and g must be excited in such a way that the resulting field remains unchanged. If, on the other hand, you want to keep the direct current voltage constant and the. Change alternating current voltage, one must keep the excitation of the winding / unchanged and change the excitation of the winding g alone.

Den " Spannungsabfall, welcher durch den Belästungsstrom auf der Gleichstromseite hervorgerufen wird, kann man gemäß Fig. 3 dadurch kOmpoundieren, daß. man in die Achse der Wicklung f noch eine zweite vom Belästungsstrom durchfiossene Wicklung h legt und derart schaltet, daß sie die Wicklung f unterstützt, also bei steigendem Gleichstrom das die Gleichstromspannung bestimmende Feld stärkt.The "voltage drop which is caused by the Belästungsstrom on the direct current side, can be shown in FIG. 3 compounding in that, seen in the axis of the coil f is a second durchfiossene from Belästungsstrom winding h sets and switched such that it f, the winding supports, i.e. when the direct current increases, it strengthens the field that determines the direct current voltage.

Will man vermeiden, daß gleichzeitig auch das die Wechselstromspannung beeinflussende resultierende Feld größer wird, so muß das Feld in Richtung der Wicklung g ebenfallsIf you want to avoid that the resulting field influencing the alternating current voltage also becomes larger at the same time, the field in the direction of the winding g must also be

unter Einfluß des Belastungsstromes geschwächt werden. Man kann diese Schwächung dadurch erreichen, daß man eine Kompensationswicklung k verwendet, welche weniger Windungen besitzt als die völlige Kompensation des Ankerfeldes erfordert.are weakened under the influence of the load current. This weakening can be achieved by using a compensation winding k which has fewer turns than the complete compensation of the armature field requires.

Die Wicklungen f und g können je nach Bedarf abhängig oder unabhängig voneinander geregelt werden.The windings f and g can be controlled depending on or independently of one another as required.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß, wie bisher vorausgesetzt, die Wicklungen f und g von Spannungen, gespeist werden, welche von der Belastung unabhängig sind. Hierbei ist folgender in Fig. 4 dargestellter Fall bemerkenswert.It is not absolutely necessary, as previously assumed, that the windings f and g are fed by voltages which are independent of the load. Here, the following case shown in FIG. 4 is noteworthy.

In der Richtung der Bürsten α α ist die Wicklung g mit der Kompensationswicklung zu einer Wicklung k vereinigt und vom Belastungsgleichstrom durchflossen. Sie wirkt als Überkompensationswicklung. Das Feld in der Richtung ihrer Achse ist also eine Funktion des Belastungsstromes. In der elektrisch senkrecht auf der Achse der Bürsten α α stehenden Achse sind zwei Wicklungen vorgesehen. Die Wicklung/ liegt im Nebenschluß zum Anker, die Wicklung h in Reihe zu diesem. Die Wicklung h soll hierbei nur einen geringen Eisenquerschnitt umfassen, so daß schon bei einem verhältnismäßig kleinen Belastungsstrom ein hoher Grad der Sättigung erreicht wird. Wenn man auf der Gleichstromseite diesem Umformer Strom entnimmt, so wird durch die Wicklung h der Spannungsabfall so lange ausgeglichen, bis das infolge der Eisensättigung erzeugte Hauptstrom feld nicht mehr zunimmt. Von da an wird ein Spannungsabfall eintreten, in dessen Folge die Erregung der Wicklung / kleiner werden muß. Die Wicklung k wird aber bei wachsendem Strom mehr erregt, und das resultierende Feld, welches die Höhe der Wechselstromspannung bestimmt, wird bei entsprechender Abstimmung der Wicklungen/" und k mit fast konstanter Stärke sich immer mehr in die Richtung der Bürsten α α drehen. Schließt man die Gleichstromseite vollständig kurz, so wird die Gleichstromspannung gleich Null. Das senkrecht auf der Büchsenachse α α stehende Feld wird jedoch nicht gleich Null, da die erregende Kraft der vom Kurzschlußstrom durchflossenen Wicklung h übrigbleibt. Sie ist jedoch so gering, daß sie gerade zur Erzeugung einer E. M. K. ausreicht, welche den Kurzschlußstrom hervorzubringen imstande ist. In der Richtung der Bürsten α α ist die volle erregende Kraft der Wicklung Ar wirksam, und das durch sie hervorgerufene Feld erzeugt vorwiegend die Wechselstrom-Gegen-E. M. K. im Anker. Durch geeignete Wahl der Verhältnisse läßt sich nun erreichen, daß bei konstant bleibender Wechselstrom - E. M. K. der auf der Gleichstromseite entnommene Strom einen gewissen Betrag zu überschreiten nicht imstande ist, und daß er innerhalb weiter Grenzen bei Veränderung des äußeren Widerstandes und der Klemmenspannung praktisch konstant gehalten werden kann.In the direction of the brushes α α , the winding g is combined with the compensation winding to form a winding k and the DC load current flows through it. It acts as an overcompensation winding. The field in the direction of its axis is therefore a function of the load current. In the axis which is electrically perpendicular to the axis of the brushes α α , two windings are provided. The winding / is shunted to the armature, the winding h in series with this. The winding h should only have a small iron cross-section, so that a high degree of saturation is achieved even with a relatively small load current. If current is drawn from this converter on the direct current side, the voltage drop is compensated for by the winding h until the main current field generated as a result of the iron saturation no longer increases. From then on, a voltage drop will occur, as a result of which the excitation of the winding / must decrease. However, the winding k is more excited as the current increases, and the resulting field, which determines the level of the alternating current voltage, will rotate more and more in the direction of the brushes α α if the windings / ″ and k are matched accordingly. Closes If the direct current side is completely short, the direct current voltage is equal to zero. The field perpendicular to the bushing axis α , however, does not equal zero, since the exciting force remains of the winding h through which the short-circuit current flows Generation of an EMF is sufficient, which is able to produce the short-circuit current. In the direction of the brushes α α , the full exciting force of the winding Ar is effective, and the field caused by it mainly generates the alternating current back EMF in the armature Conditions can now be achieved that with constant alternating current - EMF that on the direct current side withdrawn current is not able to exceed a certain amount, and that it can be kept practically constant within wide limits with a change in the external resistance and the terminal voltage.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2 der Zeichnung, und zwar für den Fall, daß der infolge der Gleichstrombelastung sonst bei Einankerumformern auftretende Spannungsabfall auf der Wechselstromseite kompoundiert werden, soll. Mit α α sind wieder die Gleichstrombürsten bezeichnet, Senkrecht zur Achse dieser Bürsten ist die iao Nebenschlußfeldwicklung / angeordnet; der Wechselstrom wird der Ankerwicklung c A further embodiment is shown in FIG. 2 of the drawing, specifically for the case in which the voltage drop on the alternating current side which otherwise occurs in single armature converters as a result of the direct current load is to be compounded. The direct current brushes are again designated with α α , the generally shunt field winding / is arranged perpendicular to the axis of these brushes; the alternating current is the armature winding c

mittels Schleifringen und Bürsten b entnommen und beispielsweise einem Beleuchtungsnetz über einen Transformator t zugeführt, während die Gleichstrombürsten λ α an der als Akkumulatorenbatterie dargestellten Gleichstromzentrale liegen.removed by means of slip rings and brushes b and fed, for example, to a lighting network via a transformer t , while the direct current brushes λ α are connected to the direct current center shown as a storage battery.

Die Polzahl der Nebenschlußwicklung / entspricht der durch die Stellung der Bürsten α α bestimmten Polzahl der Gleichstromwicklung c des Rotors. Die Kompoundierung des Spannungsabfalles wird gemäß der Erfindung mittels einer Gleichstromserienwicklung g bewirkt, welche indessen derart angeordnet ist, daß sie auf die zwischen den Bürsten^ α auftretende E. M. K. keinen Einfluß hat. Sie wird beispielsweise mit halber oder doppelter Polzahl der Wicklung f bzw. c ausgeführt. Damit jedoch die Wicklung g auf die Wechselstromseite des Umformers einen Einfluß hat, erhält der Läufer außer der Gleichstromwicklung c noch eine Wechselstromwicklung d von derselben Polzahl wie die Serienwicklung g. Auf diese Weise wird bei größerer Belastung des Umformers, also bei Zunahme des die Bürsten α α durch-, fließenden Gleichstromes, in der Wechselstromwicklung d eine zusätzliche Spannung induziert, welche den sonst auftretenden Spannungsabfali ausgleichen kann, ohne daß die an den Gleichstrombürsten α α auftretende Gegen-. E. M. K. beeinflußt wird.The number of poles of the shunt winding / corresponds to the number of poles of the direct current winding c of the rotor determined by the position of the brushes α α. The compounding of the voltage drop is effected according to the invention by means of a direct current series winding g , which, however, is arranged in such a way that it has no influence on the EMF occurring between the brushes α. It is designed, for example, with half or double the number of poles in winding f or c . However, so that the winding g has an influence on the alternating current side of the converter, the rotor receives, in addition to the direct current winding c , an alternating current winding d with the same number of poles as the series winding g. In this way, the converter thus with increase of the brushes α α-through, flowing direct current is at a greater load, in which alternating-current winding d, an additional voltage induced which can compensate for the Spannungsabfali otherwise occur without the α to the DC brush α occurring Against-. EMF is influenced.

Claims

Patent Claims:

i. Procedure for the independent regulation of the alternating current voltage compared to the direct current voltage in single armature converters, characterized in that the regulation takes place by changing a field generated by means of direct current, whose number of poles or position relative to the axis of the direct current brushes is arranged so that it is in the direct current winding of the machine in the axis. the DC brushes essentially does not produce any electromotive force.

2. Converter for performing the method according to claim 1, characterized in that that the direct current flows through the field winding from the Working current of the direct current side of the converter or a current proportional to it flows through it.

3. Converter according to claim 2, characterized in that the working current The field winding through which it flows is set to compound the AC voltage of the converter.

4. Converter according to claim 1 or the subclaims, characterized in that that the excitation of the additional field winding simultaneously with the field strength in the perpendicular to the axis of the DC brush lying axis is made variable in such a way that the resulting Field remains constant.

5. Converter according to claim 1, characterized in that the field control according to claim 4 the change in the excitation influencing the direct current saving , is made dependent on the direct current load that the DC voltage is compounded.

6. Converter according to claim 1 or the dependent claims, characterized in that that the additional controllable field winding as a series compensation winding is used to cancel the field generated by the direct current in the armature.

7. Converter according to claim 1 or the subclaims, characterized in that that a component of the main field is used as an additional field by converting the DC brushes around can be adjusted to a corresponding angle with respect to the main field.

1 sheet of drawings.