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Qi ία Wi'l-i cIm?H e&b> U'a-m-ij Qi ία Wi'l-i cIm? H e &b>U'a-m-ij

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVl 211689-KLASSE 21 <?. GRUPPE- JVl 211689-CLASS 21 <?. GROUP

CARL A. LOHR in CHICAGO.CARL A. LOHR in CHICAGO.

Drehstrommaschine mit Drehfelderregung.Three-phase machine with rotary field excitation.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Oktober 1907 ab. Patented in the German Empire on October 27, 1907.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wechselstrommaschinen, bei denen der Energiestromkreis nur auf einem der Maschinenteile, vorzugsweise dem Ständer, angebracht ist und deren Erregung durch Wechselstrom bewirkt wird.The present invention relates to AC machines in which the power circuit is only attached to one of the machine parts, preferably the stand, and its excitation by alternating current is effected.

Bei den bisher vorgeschlagenen Maschinen dieser Art führt der Erregerstromkreis einen mehr oder weniger großen Teil der LastströmeIn the previously proposed machines of this type, the excitation circuit leads a more or less large part of the load currents

to des Generators, da der Last- oder Energiestromkreis und der Erregerstromkreis des Generators in einer gleichwertigen Beziehung zueinander sind wie der primäre und sekundäre Stromkreis eines Transformators. Die Anwendung von Wechselströmen niederer Frequenz für die Erregung solcher Maschinen erzielt günstigere Verhältnisse bezüglich der unerwünschten im Erregerstromkreis induzierten sekundären Ströme, erreicht aber keine prinzipielle Lösung des Problems, die sekundären Ströme im Erregerstromkreis zu beseitigen.to of the generator as the load or energy circuit and the excitation circuit of the generator in an equivalent relationship to each other are like the primary and secondary circuits of a transformer. The application of alternating currents of low frequency for the excitation of such machines achieves more favorable ratios with regard to the undesired secondary currents induced in the excitation circuit, but does not achieve any in principle Solving the problem of eliminating the secondary currents in the excitation circuit.

Nach vorliegender Erfindung sollen nun diese sekundären Ströme im Erregerstromkreis dadurch beseitigt werden; daß der Erreger-Stromkreis in zwei gleiche oder ähnliche Teile geteilt, diese beiden Teile auf Ständer und ■ Läufer des Generators angebracht und in einer solchen Weise mit Wechselstrom erregt werden, daß die in den einzelnen Maschinenteilen erzeugten Felder in entgegengesetzter Richtung umlaufen. Wird der Läufer nun mit einer Geschwindigkeit, die gleich der doppelten Drehzahl eines der Erregerfelder ist, in der Richtung der Drehung des anderen Drehfeldes angetrieben, so werden sich die beiden von den einzelnen Teilen des Erregerstromkreises erzeugten Felder zu einem gemeinsamen Felde vereinigen. Die beiden Teile des Erregerstromkreises bilden dann, elektrodynamisch betrachtet, einen synchronen Induktionsgenerator, wie dieser als Motor von Tesla und Ferraris im Jahre 1888 angegeben wurde (s. z. B. amerikanische Patentschrift 381968 von Tesla, Fig: 17). Dadurch, daß der Energiestromkreis des Generators nur auf einem der Generatorteile angebracht ist, unterscheidet sich der vorliegende Generator von der in der amerikanischen Patentschrift 781706 von Ziehl beschriebenen Konstruktion, bei welcher der Energiestromkreis auf beiden Teilen untergebracht wird. Trotzdem aber nur ein Energiestromkreis vorhanden ist, wird wie bei der Ziehischen Maschine die dem synchronen Induktionsgenerator eigene hohe Tourenzahl ermöglicht und dabei der Vorteil erreicht, daß die die Energieströme führende Wicklung, weil sie nur auf dem feststehenden Teil des Generators angebracht ist, für hohe Spannungen ausgeführt werden kann, während die über Schleifkontakte verbundene, auf dem Läufer angebrachte Wicklung nur die zur Erregung nötigen Ströme zusammen mit der auf dem Ständer angebrachten Erregerwicklung führt.According to the present invention, these secondary currents should now be in the excitation circuit be eliminated thereby; that the excitation circuit in two equal or similar parts divided, these two parts attached to the stand and ■ rotor of the generator and in one be excited with alternating current in such a way that the individual parts of the machine generated fields rotate in the opposite direction. Will the runner now with a speed that is equal to twice the speed of one of the excitation fields in which Driven in the direction of rotation of the other rotating field, the two are driven fields generated by the individual parts of the excitation circuit to a common Unite fields. The two parts of the excitation circuit then form, electrodynamically considered a synchronous induction generator like this one as the motor of Tesla and Ferraris in 1888 (see e.g. American patent specification 381968 from Tesla, Fig: 17). Through this, that the energy circuit of the generator is only attached to one of the generator parts, The present generator differs from that in the American patent 781706 described by Ziehl, in which the energy circuit is accommodated on both parts. But still There is only one energy circuit, like the pulling machine, the synchronous one Induction generator enables its own high number of revolutions and thereby achieves the advantage that the winding leading the energy flows, because it is only attached to the stationary part of the generator, for high Tensions can be executed while the connected via sliding contacts, on the Rotor attached winding only the currents necessary for excitation together with the The excitation winding attached to the stator leads.

Die Ausführung der Erfindung ist aus den Zeichnungen ersichtlich, auf denen Fig. 1 den Generator mit in Reihe geschalteten Erregerwicklungen veranschaulicht, während in Fig. 4 die beiden Teile des Erregerstromkreises parallel geschaltet sind. Fig. 3 ist ein Diagramm, welches in Verbindung mit der nachstehenden Erklärung die Unterdrückung der im Erreger-The embodiment of the invention can be seen from the drawings in which Fig. 1 shows the Generator illustrated with excitation windings connected in series, while in Fig. 4 the two parts of the excitation circuit are connected in parallel. Fig. 3 is a diagram which, in connection with the following explanation, the suppression of the pathogen

Stromkreis induzierten sekundären Spannungen und Ströme erläutern soll. Fig. 2 ist ein Schaltungsschema des in Fig. 1 dargestellten Generators. Fig. 5 und 6 veranschaulichen die Konstruktionen von Fig. 1 und 2 mit Auslassung der dort gezeigten besonderen Erregermaschine. In diesem Fall wird der Erregerstrom durch Induktion von der Netzspannung erhalten.Circuit induced secondary voltages and currents are intended to explain. Fig. 2 is a Circuit diagram of the generator shown in FIG. 1. Figures 5 and 6 illustrate the constructions of FIGS. 1 and 2 with the omission of the particular exciter machine shown there. In this case, the excitation current is obtained by induction from the mains voltage.

. In Fig: ι bezeichnet α den Ständer des Wechselstromgenerators und b den Läufer desselben. Der Ständer trägt eine dreiphasige Erregerwicklung d₁ i_% d_s und der Läufer eine ebensolche Wicklung e_x e₂ e₃. Die beiden Erregerwicklungen sind miteinander in Reihe über die Verbindungen g verbunden und diese Verbindungen so angeordnet, daß die von den beiden Erregerwicklungen erzeugten Drehfelder in entgegengesetzter Richtung umlaufen. Die Lauf er wicklung ist, wie in der Zeichnung gezeigt, über Schleifringe und Bürsten mit der Ständererregerwicklung verbunden. Auf dem Ständer α des Generators ist ferner die Energiewicklung C₁ C₂ C₃ angebracht, welche eine in Sternschaltung verbundene, in den Klemmen t_x L₁ t_z endende Dreiphasen wicklung darstellt. Die zur Erregung verwendeten Drehströme werden in einer Erregermaschine h erzeugt, welche den Erregerstrom nach den Wicklungen d und e über die Verbindungen g leitet.. In Fig: ι α denotes the stator of the alternator and b the rotor of the same. The stator carries a three-phase excitation winding d ₁ i _% d _s and the rotor has a similar winding e _x e ₂ e ₃ . The two excitation windings are connected to one another in series via the connections g and these connections are arranged in such a way that the rotating fields generated by the two excitation windings rotate in opposite directions. As shown in the drawing, the running he winding is connected to the stator exciter winding via slip rings and brushes. On the stator α of the generator, the energy winding C ₁ C ₂ C _{3 is also} attached, which is a star connection, in the terminals t _x L ₁ t _z ending three-phase winding. The three-phase currents used for excitation are generated in an excitation machine h , which conducts the excitation current to windings d and e via connections g.

Die Arbeitsweise der Maschine ist daher folgende : Der Erreger h liefert Drehstrom in die auf beiden Teilen des Generators befindliehen Erregerwicklungen d und e. Der Generator wird nun mit- einer solchen Tourenzahl betrieben, daß die beiden Erregerfelder räumlich miteinander zusammenfallen, d. h. ein gemeinschaftliches Feld erzeugen. Offenbar muß zu diesem Zweck die Drehung des Läufers in der Drehrichtung des im Ständer erzeugten Feldes erfolgen und die Drehgeschwindigkeit muß doppelt so groß sein wie die des im Ständer erzeugten Feldes. Dann wird sich das Läuferfeld mit derselben Geschwindigkeit drehen wie das Ständerfeld und die Energiewicklung C₁ c₂ c₃ auf dem Ständer von dem gemeinschaftlichen Erregerfeld mit einer Frequenz geschnitten oder induktiv beeinflußt, welche der Frequenz des Erregerwechselstromes entspricht. Infolgedessen werden Spannungen von der Frequenz der Erregerstromquelle in der Energiewicklung induziert. - Wird nun die Energiewicklung c auf einen äußeren Widerstand geschlossen, d. h. arbeitet der Generator, unter Belastung, und fließen Belastungsströme in der Energiewicklung, so werden sich die von diesen Belastungsströmen in den einzelnen Erregerwicklungen d und e erzeugten sekundären Ströme aufheben, da ihre E. M. Ke. stets entgegengesetzt gerichtet sind, wie an der Hand des Diagramms (Fig. 3) gezeigt werden soll. Die von den Belastungsströmen ausgeübte Rückwirkung äußert sich dann nicht wie in einem Transformator in sekundären Strömen, sondern in einem zwischen Ständer und Läufer wirkenden Drehmoment, da sekundäre Ströme im Erregerstromkreis nicht Zustandekommen können.The mode of operation of the machine is therefore as follows: The exciter h supplies three-phase current to the exciter windings d and e located on both parts of the generator. The generator is now operated with such a number of revolutions that the two excitation fields coincide spatially with one another, ie they generate a common field. Obviously, for this purpose, the rotor must rotate in the direction of rotation of the field generated in the stator and the speed of rotation must be twice as great as that of the field generated in the stator. Then the rotor field will rotate at the same speed as the stator field and the energy _{winding C 1} c ₂ c ₃ on the stator cut or inductively influenced by the common excitation field at a frequency which corresponds to the frequency of the alternating exciter current. As a result, voltages from the frequency of the excitation current source are induced in the energy winding. - If the energy winding c is now inferred from an external resistance, i.e. if the generator is working under load, and load currents flow in the energy winding, the secondary currents generated by these load currents in the individual excitation windings d and e will cancel each other out, since their EM Ke . are always oppositely directed, as should be shown on the basis of the diagram (Fig. 3). The reaction exerted by the load currents is then not expressed in secondary currents, as in a transformer, but in a torque acting between the stator and rotor, since secondary currents cannot arise in the excitation circuit.

Die Vorgänge im Erregerstromkreis sind im folgenden an dem in Fig. 3 gegebenen Diagramm näher erklärt. ■ .The processes in the excitation circuit are shown below in the diagram given in FIG. 3 explained in more detail. ■.

Da bei der synchronen Geschwindigkeit des Generators die beiden von den einzelnen Erregerwicklungen erzeugten Drehfelder ein gemeinschaftliches Feld ergeben, wird auf jeden der beiden Teile des Erregerstromkreises die Hälfte der zur Hervorbringung des gesamten Feldes ' erforderlichen Amperewindungen entfallen. Wenn ferner, was vorausgesetzt wird, die beiden Teile der Erregerwicklung gleichmäßig über Ständer und Läufer verteilt sind, so wird jeder Leiter des einen Teiles in jedem Augenblick und in jeder Winkelstellung einen Strom führen, welcher in Größe und Richtung gleich ist dem Strome, welcher in dem in derselben Winkelstellung befindlichen Leiter des anderen Teiles fließt. Die Augenblickswerte des Stromes in Leitern verschiedener Winkelstellung sind dann natürlich verschieden, obwohl die Stromwerte in Leitern, welche aus der Feldachse verschoben sind, für jeden Winkel solcher Verschiebung konstant sind. Um eine graphische Darstellung zu erleichtern, wird die Annahme gemacht, daß das Erregerfeld im Räume stillsteht, und daß die beiden Generatorteile mit einer synchronen Geschwindigkeit und mit richtiger gegenseitiger Winkelstellung in entsgegengesetzten Richtungen umlaufen. Um diese Verhältnisse hervorzubringen, müßte offenbar der Ständer in' einer Richtung entgegengesetzt zu der seines Drehfeldes und ebenso der Läufer in einer zu seinem Drehfeld umgekehrten Richtung umlaufen. Nimmt man also als wirkliche Drehrichtung des Generators eine solche im Sinne des Uhrzeigers an, so müßte der Ständer mit der Hälfte der wirklichen Generatortourenzahl entgegen der Richtung des Uhrzeigers umlaufen, wie durch den im Ständerring (Fig. 3) gezeichneten Pfeil, angedeutet, ebenso müßte der Läufer in einer Richtung im Sinne des Uhrzeigers mit derselben Geschwindigkeit wie der Ständer umlaufen, wie durch den im Läufer angebrachten Pfeil angezeigt ist. Die Anordnung wäre dann gleichwertig mit einem Grammering α und einem Grammering b, welche mit der gleichen Geschwindigkeit, aber in entgegengesetzter Richtung in einem feststehenden Felde gedreht werden. Die Anordnung der beiden Teile der Erregerwicklung des beschriebenen Generators ist in der Tat so, daßSince the two rotating fields generated by the individual excitation windings produce a common field at the synchronous speed of the generator, each of the two parts of the excitation circuit will have half of the ampere turns required to produce the entire field. Furthermore, if, as is assumed, the two parts of the excitation winding are evenly distributed over the stator and rotor, then each conductor of the one part will carry a current at every moment and in every angular position, which is equal in magnitude and direction to the current which is in the head of the other part in the same angular position flows. The instantaneous values of the current in conductors of different angular positions are then of course different, although the current values in conductors which are displaced from the field axis are constant for every angle of such displacement. In order to facilitate a graphical representation, the assumption is made that the excitation field is stationary in the room and that the two generator parts rotate at a synchronous speed and with the correct mutual angular position in opposite directions. In order to bring about these relationships, the stator would obviously have to rotate in a direction opposite to that of its rotating field, and likewise the rotor in a direction opposite to its rotating field. If the real direction of rotation of the generator is assumed to be clockwise, then the stator would have to rotate counter-clockwise with half the real number of generator revolutions, as indicated by the arrow drawn in the stator ring (Fig. 3) the runner rotate in a clockwise direction at the same speed as the stand, as indicated by the arrow in the runner. The arrangement would then be equivalent to a gram ring α and a gram ring b, which are rotated at the same speed but in opposite directions in a fixed field. The arrangement of the two parts of the excitation winding of the generator described is in fact such that

analoge Verhältnisse hervorgebracht werden, da die Verbindungen zu den Teilen des Erregerstromkreises so angeordnet sind, daß ihre Felder in entgegengesetzten Richtungen umlaufen. Die Augenblickswerte des Stromes in Leitern (auf verschiedenen Generatorteilen), welche in derselben Winkelstellung sind, sindanalogous conditions are produced, as the connections to the parts of the excitation circuit are arranged so that their fields revolve in opposite directions. The instantaneous values of the current in Ladders (on different generator parts) which are in the same angular position

. gleich in Größe und Richtung, da dieselben ein gemeinsames Feld hervorbringen. Der. equal in size and direction, there the same create a common field. Of the

ίο Strom mag z. B. seinen Höchstwert in der durch die Linie r-s· angezeigten Winkelstellung haben. Insbesondere seien die Erregerströme in jedem Augenblick auf der rechten Seite der Ringe α und b vom Beobachter weg und die Erregerströme auf der linken Seite der Ringe α und b zum Beobachter hin gerichtet,ίο Electricity likes z. B. have their maximum value in the angular position indicated by the line rs ·. In particular, let the excitation currents on the right side of the rings α and b be directed away from the observer and the excitation currents on the left side of the rings α and b towards the observer,

. wie durch die Kreuze in den Leitern 2 und die vollgezeichneten Kreise, welche die Leiter 1 vorstellen, angedeutet ist. Die E. M. Ke., welche in Leitern induziert werden, die sich in derselben Winkelstellung p q befinden, wer-. as indicated by the crosses in the ladders 2 and the fully drawn circles which represent the ladder 1. The EM Ke. Induced in conductors that are in the same angular position pq are

. den daher ihren Höchstwert besitzen, aber in je zwei in entgegengesetzten Richtungen von der Linie p-q geschnittenen Leitern sich aufheben. Die induzierten E. M. Ke. in den Leitern 3 und 4, welche in dem betrachteten Augenblick in der Linie p-q liegen, werden daher die durch die · Kreuze und vollgezeichneten Kreise angedeutete Richtung haben.. which therefore have their maximum value, but cancel each other out in two conductors cut in opposite directions from the line pq. The induced EM Ke. in the conductors 3 and 4, which at the moment under consideration lie in the line pq , will therefore have the direction indicated by the crosses and fully drawn circles.

Die sekundären E. M. Ke. eilen dann übereinstimmend mit der Theorie den Erregerströmen, welche in dem zu demselben Generatorteil gehörenden Stromkreis verlaufen, um 90⁰ nach. Die Tatsache, daß die induziertenThe secondary EM Ke. Then, in accordance with the theory, the excitation currents, which run in the circuit belonging to the same generator part, lag behind by 90 ^° . The fact that the induced

E. M. Ke. in den beiden Teilen des Erreger-, Stromkreises einander entgegengesetzt, d. h.EM Ke. in the two parts of the excitation circuit opposite to each other, d. H.

um 180° verschoben sind, erklärt sich nun offenbar daraus, daß die beiden Generatorteile relativ zu dem gemeinsamen Erregerfeld in entgegengesetzten Richtungen sich drehen. Die zwischen den beiden Teilen des Erregerstromkreises bestehende Relativbewegung ist die Ursache, daß die sekundären E. M. Ke. in dem einen Teil des Erregerstromkreises gegen die in dem anderen Teil des Erregerstromkreises aufgehoben werden.are shifted by 180 °, is now explained apparently from the fact that the two generator parts are relative to the common excitation field in rotate in opposite directions. The one between the two parts of the excitation circuit existing relative movement is the cause that the secondary E.M. Ke. in one part of the excitation circuit against which are canceled in the other part of the excitation circuit.

Im nachstehenden sind noch die sekundären E. M. Ke., welche im Erregerstromkreis auf-' treten und welche in Leitern in einem belie-■50 bigen ■ Winkel zur Linie p-q erzeugt werden, in Betracht gezogen, und zwar z. B. die sekundären Spannungen oder E. M. Ke. in den Leitern in einer Linie t-u, welche mit p-q einen Winkel α einschließen. Die mit, der sekundären E. M. K. phasengleichen Erregerströme werden sich- dann in demselben Augenblick in der Linie v-w befinden, so daß die Linie v-w mit der Achse r-s denselben Winkel α einschließt, in welcher der Höchstwert der Erregerströme eintritt. Ist der Wert des Erregerstromes in den Leitern 1 gleich -\- 1, und demgemäß der Wert des Erregerstromes in den Leitern 2 gleich ■— 1, so wird der Erregerstrom in den Leitern 5 gleich -f- 1 cos a- und in den Leitern 6 gleich — 1 cos α sein. Ist die sekundäre E. M. K. im Läuferleiter 3 gleich •—· E, so ist die sekundäre E. M. K. im Ständerleiter 3 gleich -\- E. Die sekundäre E. M. K. im Läuferleiter 8 wird dann gleich + E cos α und die sekundäre E. M. K. im Ständerleiter 8 gleich —E cos α sein. Für einen Winkel α von etwa 30 °, wie in der Zeichnung angenommen ist, werden dann die sekundären E. M. Ke. in den Leitern 7 und 8 eine Richtung haben, wie durch Kreuz und Punkt angedeutet, und einen Wert gleich 0,866 des Höchstwertes. In der Winkelstellung u t sind die sekundären E. M. Ke. wiederum 90° nacheilend hinter dem Erregerstrom desselben Generatorteiles. In the following, the secondary EM Ke., Which occur in the excitation circuit and which are generated in conductors at any angle to the line pq , are taken into account. B. the secondary voltages or EM Ke. tu in the conductors in a line, which enclose an angle α with pq. The excitation currents in phase with the secondary emf will then be in the line vw at the same instant, so that the line vw with the axis rs encloses the same angle α at which the maximum value of the excitation currents occurs. If the value of the excitation current in conductors 1 is - \ - 1, and accordingly the value of the excitation current in conductors 2 is ■ - 1, then the excitation current in conductors 5 is -f- 1 cos a- and in the conductors 6 be equal to - 1 cos α . If the secondary EMF in the rotor conductor 3 is equal to • - · E, the secondary EMF in the stator conductor 3 is equal to - \ - E. The secondary EMF in the rotor conductor 8 is then equal to + E cos α and the secondary EMF in the stator conductor 8 is equal to -E be cos α. For an angle α of about 30 °, as is assumed in the drawing, the secondary EM Ke. in conductors 7 and 8 have a direction as indicated by the cross and point and a value equal to 0.866 of the maximum value. In the angular position ut the secondary EM are Ke. again trailing 90 ° behind the excitation current of the same generator part.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß irgendwelche Lastströme in dem Erregerstromkreis nur erzeugt werden können durch E. M. Ke., welche ebenfalls in Leitern gleicher augenblicklicher Winkelstellung dieselbe Riehtung haben, oder wenigstens durch solche E. M. Ke., welche in Leitern gleicher Winkelstellung verschieden sind. Bei dem beschriebenen Generator sind die in jedem Ständerund Läuferleiter gleicher Winkelstellung induzierten sekundären E. M. Ke. gleicher absoluter Größe, aber entgegengesetzter Richtung. Durch die Art der Verbindungen der beiden Teile des Erregerstromkreises ist also von vornherein ein Erregerstrom gleicher Phase und Richtung in verschiedenen zum Ständer und Läufer gehörigen Leitern gleicher Winkelstellung gewährleistet, so daß die in den beiden Teilen des Erregerstromkreises induzierten E. M. Ke. sich gegenseitig aufheben.From the above it can be seen that any load currents in the excitation circuit can only be produced by E. M. Ke., which are also similar in ladders momentary angular position have the same direction, or at least through such E. M. Ke., Which are different in ladders of the same angular position. With the one described Generators are the angular positions induced in every stator and rotor conductor at the same angle secondary E.M. Ke. same absolute size, but opposite direction. By the type of connection between the two parts of the excitation circuit is therefore a priori an excitation current of the same phase and direction in different conductors belonging to the stator and rotor with the same angular position guaranteed so that the E. M. Ke. cancel each other out.

In der Zeichnung veranschaulicht Fig. 4 dieselbe Anordnung wie Fig. 1, mit dem Unterschied, daß die beiden Teile des Erregerstromkreises parallel geschaltet sind. In Fig. 4 sind aber wiederum die Verbindungen g so angeordnet, daß in derselben Weise wie in Fig. 1 die in Ständer und" Läufer erzeugten Erregerfelder in entgegengesetzter Richtung umlaufen. Fig. 5 zeigt dieselbe Anordnung wie Fig. 1, mit dem Unterschied, daß die Erregermaschine no • der Fig. 1 weggelassen und die Erregung des Generators durch Induktion vom Wechselstromnetz erhalten wird. In Fig. 5 wird die Verbindung zwischen beiden Teilen des Erregerstromkreises durch die Leiter g bewirkt. Ähnlich ist in Fig. 6 die in Fig. 4 dargestellte Anordnung gezeigt, mit dem Unterschied, daß die Erregermaschine ebenfalls weggelassen ist. Die Verbindung der beiden Teile des Erregerstromkreises wird hier ebenfalls durch die Leitungen g bewirkt.In the drawing, FIG. 4 illustrates the same arrangement as FIG. 1, with the difference that the two parts of the excitation circuit are connected in parallel. In Fig. 4, however, the connections g are again arranged in such a way that, in the same way as in Fig. 1, the excitation fields generated in the stator and rotor rotate in the opposite direction. Fig. 5 shows the same arrangement as Fig. 1, with the difference 1 and the excitation of the generator is obtained by induction from the alternating current network. In FIG. 5, the connection between the two parts of the excitation circuit is effected by the conductor g. 4, with the difference that the excitation machine has also been omitted, the connection of the two parts of the excitation circuit is here also effected by the lines g .

Die Möglichkeit der Konstruktionen derThe possibility of the constructions of the

Fig. 5 und 6, welche durch Weglassung der Erregermaschine aus den Fig. ι und 4 her-• vorgehen, ergibt sich ohne weiteres aus der Überlegung, daß die in den Erregerwicklungen induzierten E. M. Ke. nur Erregerströme hervorrufen können, da die Erregerwicklungen vermöge der Verbindungen g für die Durchlassung von Lastströmen gewissermaßen verschlossen sind. Die Erregerströme in den Konstruktionen der Fig. 5 und 6 werden nun teilweise durch die Energiewicklung c und teilweise durch die Erregerwicklung β auf dem Läufer geliefert, die von der Energiewicklung gelieferten Erregerströme werden aber wiederum durch die Rückwirkung der Erregerwicklung d, welche eine Kompensationsspannung auf die Energiewicklung aufdrückt, in Phase zu den in der Energie wicklung fließenden Lastströmen, d. h. in Phase mit der Netzspannung gebracht. Bei Leerlauf führt der Erregerstromkreis die für die Erzeugung des Feldes notwendigen Erregerströme, während der Energiestromkreis einen in Phase zur Netzspannung fließenden entsprechenden Laststrom führt, so daß also der in der Energiewicklung fließende Laststrom die mechanische Energie, welche zur Rotation der Maschine und zur Rotation der Felder erforderlich ist, liefert, während der zur. Erhaltung der Felder erforderliche Erregerstrom in den Erregerwicklungen fließt. Dieser Erregerstrom dient ähnlich wie der Erregerstrom einer Gleichstrommaschine oder der Erregerstrom einer gleichstromerregten synchronen Wechselstrommaschine hur zur Erhaltung des Feldes, während die Bewegung des Feldes durch den synchronen Charakter der Maschine bedingt ist und daher auf mechanischem Wege erfolgt. Bei Belastung der Maschine wird der in den Erregerwicklungen fließende Erregerstrom im wesentlichen konstant bleiben, während der in der Energiewicklung fließende Laststrom entsprechend der Belastung der Maschine wächst. Eine völlige Freiheit des Erregerstromkreises von Lastströmen wird im allgemeinen wegen der magnetischen Streuung und anderer Umstände nicht vollkommen zu erreichen sein, indessen ist eine wesentliche Unterdrückung der Lastströme im Erregerstromkreis zu erhalten. 5 and 6, which proceed by omitting the exciter machine from FIGS. can only cause excitation currents, since the excitation windings are to a certain extent closed by virtue of the connections g for the passage of load currents. The excitation currents in the constructions of FIGS. 5 and 6 are now partly supplied by the energy winding c and partly by the excitation winding β on the rotor, but the excitation currents supplied by the energy winding are in turn caused by the reaction of the excitation winding d, which applies a compensation voltage to the Energy winding pushes in phase with the load currents flowing in the energy winding, ie brought into phase with the mains voltage. When idling, the excitation circuit carries the excitation currents necessary to generate the field, while the energy circuit carries a corresponding load current flowing in phase with the mains voltage, so that the load current flowing in the energy winding provides the mechanical energy that is necessary for the rotation of the machine and the rotation of the fields is required, supplies while the for. Maintaining the fields required excitation current flows in the excitation windings. This excitation current, similar to the excitation current of a DC machine or the excitation current of a synchronous AC machine with DC excitation, only serves to maintain the field, while the movement of the field is due to the synchronous character of the machine and therefore takes place mechanically. When the machine is loaded, the excitation current flowing in the excitation windings will remain essentially constant, while the load current flowing in the energy winding increases in accordance with the load on the machine. A complete freedom of the excitation circuit from load currents will generally not be completely achievable because of the magnetic scattering and other circumstances, however, a substantial suppression of the load currents in the excitation circuit is to be obtained.

In allen in den verschiedenen Figuren gezeigten Anordnungen kann der Generator auch als Motor arbeiten, insbesondere sind die in den Fig. 5 und 6 dargestellten Anordnungen zum Betrieb als Motor geeignet, da eine besondere Erregermaschine wegfällt.In all of the arrangements shown in the various figures, the generator can also work as a motor, in particular the arrangements shown in Figs suitable for operation as a motor, as a special exciter is not required.

Bezüglich der Konstruktionen der Fig. 5 ^p und 6 sei bemerkt, daß die Energiewicklung vorteilhaft gegen die auf demselben Maschinenteil angebrachte Erregerwicklung um 90 elektrische Grade versetzt angeordnet werden kann. Diese Versetzung hat dann im Sinne der Drehrichtung des Feldes zu erfolgen, wenn die Maschine als Motor, und in entgegengesetztem Sinne, wenn die Maschine als Generator arbeiten soll. Im Falle einer solchen Versetzung der Energiewicklung gegen die Erregerwicklung kann dieselbe Maschine ohne Änderungen in der Konstruktion als Motor sowohl wie als Generator betrieben werden, wenn die Schaltung so gemacht wird, daß beim Betrieb als Generator die Energiewicklung für umgekehrte Drehrichtung ans Netz angeschlossen und gleichzeitig die mechanische Drehrichtung der Maschine umgekehrt erfolgt wie beim Betrieb als Motor. Schließlich sei noch erwähnt, daß wegen der günstigeren Induktionsverhältnisse zwischen der Energiewicklung und der Erregerwicklung d₁ d₂d₃ als zwischen der Energiewicklung und der Erregerwicklung e_x e_% e₃ die letztere mit etwas mehr Windungen wie die Erregerwicklung (U₁ d₂ d_z ausgeführt werden soll.With regard to the constructions of FIGS. 5 ^p and 6 it should be noted that the energy winding can advantageously be arranged offset by 90 electrical degrees with respect to the excitation winding mounted on the same machine part. This offset has to take place in the sense of the direction of rotation of the field if the machine is to work as a motor, and in the opposite sense if the machine is to work as a generator. In the case of such a displacement of the energy winding against the excitation winding, the same machine can be operated as a motor as well as a generator without changes in the construction, if the circuit is made so that when operating as a generator, the energy winding for the opposite direction of rotation is connected to the mains and at the same time the mechanical direction of rotation of the machine is reversed as when operating as a motor. Finally, it should be mentioned that because of the more favorable induction ratios between the energy winding and the excitation winding d ₁ d ₂ d ₃ than between the energy winding and the excitation winding e _x e _% e _3, the latter has slightly more turns than the excitation winding (U ₁ d ₂ d _{z should be} executed.

Claims

Patent Claim:. ^8s

Three-phase machine with rotary field excitation, in which the three-phase network connected energy winding is attached to only one part of the machine, while the excitation winding consists of two identical or similar parts connected to one another via slip rings and brushes consists of which one on the. Stand, the other attached to the runner is, characterized in that the two parts of the excitation winding are connected to each other so that the through they generated rotating fields rotate in opposite directions. ·

1 sheet of drawings.