DE233736C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- Ja 233736 KLASSE 21c. GRUPPE ya, - Yes 233736 CLASS 21c. GROUP ya,

MAX DERI in WIEN.MAX DERI in VIENNA.

Aus einer Dynamomaschine bestehende, selbsttätig die Regelung und Arbeitsmaschinen bewirkende Vorrichtung.A device consisting of a dynamo machine that automatically controls the control and the working machines.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Mai 1909 ab.Patented in the German Empire on May 30, 1909.

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Wird ein Asynchronmotor, während er an eine Ein- oder Mehrphasenspannung von bestimmter Frequenz angeschlossen ist, um ein Geringes schneller als mit seinen Leerlauftouren gedreht, dann tritt bekanntlich in ihm ein Gleichgewichtszustand ein, bei. welchem zwischen Stator und Rotor kein Drehmoment vorhanden ist. Diese Gleichgewichtstourenzahl ist grundsätzlich von der Spannung unabhängigWill an asynchronous motor while connected to a single or multi-phase voltage of certain Frequency is hooked up to a little faster than with its idle tours rotated, then, as is well known, a state of equilibrium occurs in it. which between There is no torque in the stator and rotor. This equilibrium number of revolutions is basically independent of the voltage

ίο und wird nur durch die Frequenz bestimmt (Synchronismus). Wenn man die Drehung über jene Tourenzahl beschleunigt, entsteht ein negatives, und wenn man sie verzögert, ein positives Drehmoment, welches mit der Differenz der Touren über oder unter Synchronismus rasch, zunimmt.ίο and is only determined by the frequency (Synchronism). If you accelerate the rotation over that number of revolutions, it arises a negative torque, and if you delay it, a positive torque, which is the difference of tours above or below synchronism is increasing rapidly.

Ähnlich ist das Verhalten einer Nebenschlußmaschine, nur ist — gleichviel ob Gleich- oder Wechselstrom in Betracht kommt — ihre Gleichgewichtstourenzahl von keiner Frequenz abhängig und von der angelegten Spannung auch nur insoweit, als bei stärkerer Eisensättigung die Feldstärke sich nicht proportional mit der Spannung ändert. Innerhalb jener Sättigungsgrenze, bis zu welcher die beiden Größen proportional bleiben, wird die Gleichgewichtstourenzahl einer Nebenschlußmaschine durch die gegebenen Verhältnisse ihrer Konstruktion bestimmt, indem diese Tourenzahl von dem elektrischen Widerstand des Nebenschlusses und dem magnetischen Widerstand des Kraftflusses in einem Sinne, ferner von den Windungszahlen der Anker-, und Nebenschlußwicklung in entgegengesetztem Sinne abhängen würde, also lediglich von solchen Größen, welche mit den Kupfer- und Eisendimensionen der Maschine ein für allemal festgelegt sind. Mit stärkerer Sättigung kann man aber den Einfluß der Spannung auf diese Tourenzahl beliebig vergrößern.The behavior of a shunt machine is similar, only it is - no matter whether equal or Alternating current comes into consideration - its equilibrium number of revolutions of no frequency dependent and on the applied voltage only insofar as with stronger iron saturation the field strength does not change proportionally with the voltage. Inside that The saturation limit, up to which the two quantities remain proportional, becomes the equilibrium number of revolutions a shunt machine determined by the given conditions of its construction by this number of revolutions on the electrical resistance of the shunt and the magnetic resistance of the power flow in one sense, and also of the number of turns of the armature and shunt winding would depend in the opposite sense, that is, only on quantities that correspond to the copper and iron dimensions the machine are set once and for all. With greater saturation, however, one can see the influence of the voltage on this number of revolutions enlarge at will.

Man kann die Gleichgewichtstourenzahl willkürlich verändern 1. bei der Asynchronmaschine durch Änderung der Polzahl und 2. bei der Nebenschlußmaschine durch Änderung der Windungszahl oder durch Widerstände im Erregerstromkreise oder durch Änderung des magnetischen Widerstandes.The number of revolutions in equilibrium can be changed arbitrarily 1. in the case of the asynchronous machine by changing the number of poles and 2. in the case of the shunt machine by changing the Number of turns or by resistances in the excitation circuits or by changing the magnetic resistance.

Will man bewirken, daß das Drehmoment in Abhängigkeit von der Tourendifferenz in einem und dem anderen Sinne mehr oder minder rasch ansteigen, d. h. daß eine Tourenschwankung größere oder kleinere Zugkräfte auslösen soll, so erreicht man dies durch die Wahl verschiedener Spannungen und bei der Nebenschlußmaschine auch durch gemischte Erregung. If you want to cause the torque as a function of the tour difference in a and the other sense increase more or less rapidly, d. H. that a tour fluctuation should trigger larger or smaller tensile forces, this can be achieved by choosing different ones Tensions and, in the case of the shunt machine, also from mixed excitation.

Nach vorliegender Erfindung wird das dynamoelektrische Drehmoment, welches sich nach Maßgabe der Differenz zwischen den wirklichen und den Gleichgewichtstouren, zwisehen Stator und Rotor einer in Drehung befindlichen Maschine entwickelt, in folgender Weise wirksam gemacht und dazu benutzt, um die Geschwindigkeit oder die Leistung (Spannung, Druck, Menge usw.) von Maschinen oder Vorrichtungen zu regeln, welche Energie verbrauchen, liefern oder aufspeichern. Man verwendet als Regler eine Dynamomaschine vonAccording to the present invention, the dynamoelectric torque, which according to the difference between the real and the equilibrium tours Stator and rotor of a rotating machine developed in the following Made effective and used to measure the speed or power (voltage, Pressure, quantity, etc.) of machines or devices that consume energy, deliver or store. A dynamo machine is used as a regulator

der beschriebenen Charakteristik und setzt den Stator nur lose auf das Gestell oder auf die Welle, so daß jener mit dem Rotor konzentrisch verdreht werden kann, und verbindet den 5-Stat or kinetisch mit demjenigen Teile der Regelungsvorrichtung, dessen Lageveränderung die Energiezufuhr, die Steuerung oder Schaltung beeinflussen soll. Im Falle man auf ein rotierendes Organ der Regelungsvorrichtungthe described characteristics and only loosely places the stator on the frame or on the Shaft, so that that can be rotated concentrically with the rotor, and connects the 5-Stat or kinetic with that part of the control device whose position changes the energy supply, the control or switching is to influence. In the event of one on a rotating member of the control device

ίο (Exzenter, Schneckengetriebe u. dgl.) einwirken will, setzt man den Rotor der Reglermaschine lose auf seine Welle, ohne ihn festzukeilen, so daß infolge des Drehmomentes der Rotor gegen die Welle sich verdrehen kann, und verbindet Rotor und Welle mit denjenigen Teilen, deren gegenseitige Lage verändert werden soll. Bei letzterer Ausführungsform der Vorrichtung wird der Stator für sich fest angeordnet. Das Drehmoment wird dann am Rotor wirksam, indem es diesen zwingt, hinter der Drehung der Welle zurückzubleiben oder vor ihr vorzueilen, wodurch zwischen beiden die gewünschte Verschiebung am Umfange oder ■— bei schraubenförmiger Bewegung — auch in der Achsrichtung eintreten muß.ίο (eccentric, worm gear, etc.) act you want to put the rotor of the governor machine loosely on its shaft without wedging it, so that as a result of the torque, the rotor can rotate against the shaft, and connects the rotor and shaft with those Parts whose mutual position is to be changed. In the latter embodiment of the device, the stator is on its own firmly arranged. The torque then takes effect on the rotor by forcing it to to lag behind the rotation of the shaft or to advance in front of it, creating between the two the desired shift on the circumference or ■ - with a helical movement - also must occur in the axial direction.

Die Reglermaschine hält man beständig unter Strom, der entweder aus dem Leistungsbereiche der zu regelnden Maschine oder aus besonderen Stromquellen entnommen wird, und betreibt sie außerdem direkt oder mittels irgendwelcher Übersetzung oder Übertragung von der zu regelnden Maschine aus, damit sie ständig mit gleicher oder proportionaler Tourenzahl in Drehung erhalten werde.The regulator machine is kept constantly under current, either from the power range of the machine to be regulated or from is taken from special power sources, and also operates them directly or by means of any translation or transmission from the machine to be controlled so that they will always be kept in rotation with the same or proportional number of revolutions.

Die zur Regelung benutzbaren Zugkräfte entstehen entweder, wenn man die Frequenz bzw. die Spannung — letztere nur zwischen vom Sättigungsgrade bedingten Grenzen — und mit diesen die Gleichgewichtstouren konstant hält, währenddem die Rotortouren mit der zu regelnden Maschine veränderlich sind, oder wenn man die Frequenz bzw. die Spannung bzw. das Feld veränderlich macht und dadurch die Gleichgewichtstouren gegen die wirklichen Rotortouren verschiebt. Der erstere Fall eignet sich am besten zur Regelung der Geschwindigkeit von Maschinen, der letztere zur Regelung der Leistungen von Maschinen, von denen die betreffende veränderliche, die Gleichgewichtstouren beeinflussende Größe in bestimmtem Sinne und Verhältnisse abhängig gemacht werden.The tensile forces that can be used for regulation arise either when the frequency or the tension - the latter only between the limits determined by the degree of saturation - and with this keeps the equilibrium tours constant, while the rotor tours with the to regulating machine are variable, or if you change the frequency or the voltage or makes the field changeable and thereby the equilibrium tours against the real ones Rotor tours postponed. The former case is best for controlling the speed of machines, the latter to regulate the powers of machines, of which the relevant variable, the equilibrium tours influencing size in a certain Senses and relationships are made dependent.

Die Stellungen des verdrehbaren Teiles der Reglermaschine werden in dieser selbst oder in der mit ihr verbundenen Vorrichtung durch Anschlag oder durch federnde Hemmung begrenzt. Man kann auch den Stator gegen das Gestell bzw. den Rotor gegen die Welle veränderlich und abwechselnd bremsen, z. B.The positions of the rotatable part of the control machine are in this itself or limited in the device connected to it by a stop or by resilient inhibition. You can also change the stator against the frame or the rotor against the shaft and alternately brake, e.g. B.

elektromagnetisch durch dieselben Ströme, welche den Regler beeinflussen.electromagnetically through the same currents that affect the controller.

Als Beispiel für die Ausführung vorliegender Erfindung ist in Fig. 1 der Fall schematisch dargestellt, daß der Rotor R, nämlich der Anker A und der Kollektor C, einer Nebenschlußmaschine auf der Welle festgekeilt und mittels Antriebs U von der zu regelnden Maschine in Umdrehung gehalten wird. Der aus den Feldmagneten F mit den Bürstenträgern B bestehende Stator 5 ist am Maschinengestell nicht befestigt, sondern zu beiden Seiten auf Ansätzen der Lagerköpfe L, welche zu Zapfen D ausgebildet sind, gelagert, so daß der Stator sich um den Rotor konzentrisch mit diesem verdrehen kann, sobald ein Drehmoment zwisehen beiden entsteht. Die Bürsten und die Magnetspulen sind in Parallelschaltung mittels biegsamer Kabel, an deren Stelle auch Schleifkontakte benutzt werden können, an eine beliebige Stromquelle angeschlossen. Am Gehäuse des . Stators sitzt . ein Zahngetriebe Z, welches die Einstellung des Reglerorganes, Ventils, Schalters usw. für die zu regelnde Maschine vermitteln soll.As an example for the embodiment of the present invention, the case is shown schematically in Fig. 1 that the rotor R, namely the armature A and the collector C, a shunt machine is wedged on the shaft and kept rotating by means of drive U of the machine to be controlled . The stator 5, which consists of the field magnets F with the brush holders B , is not attached to the machine frame, but is mounted on both sides on projections of the bearing heads L, which are formed into pins D , so that the stator can rotate concentrically with the rotor as soon as a torque arises between the two. The brushes and the magnetic coils are connected in parallel to any power source by means of flexible cables, in the place of which sliding contacts can also be used. On the housing of the. Stator sits. a toothed gear Z, which is intended to convey the setting of the controller, valve, switch, etc. for the machine to be controlled.

In Fig. 2 ist beispielsweise an der Welle eines Wechselstromkollektormotors, der auf Tourenzahl durch Verstellen der' Bürsten geregelt werden soll, neben dem Kollektor C der mit Kurzschlußwicklung versehene Rotor R einer kleinen Asynchronmaschine aufgekeilt. Der Stator S sitzt mit dem einseitigen Gehäuse und der Büchse D verdrehbar auf der Welle und trägt gleichzeitig die Bürstenbolzen B. Der Stator ist an den Betriebsstrom angeschlossen, die Reglermaschine empfängt also die gleiche Frequenz wie der zu regelnde Hauptmotor. Je nach der Polzahl der ersteren Maschine wird die Tourenzahl des Wechselstrommotors durch Bürstenverschiebung geregelt, indem jedesmal eine Stellkraft wirksam wird, sobald die Umlaufsgeschwindigkeit der für beide Maschinen gemeinsamen Welle von der Synchrontourenzahl der Reglermaschine abweicht. Die Stellkraft bringt die Bürsten sofort in diejenige Lage, bei welcher der Motor mit der eben erforderlichen Zugkraft die bestimmte Tourenzahl erreicht. ■In Fig. 2, for example, on the shaft of an alternating current collector motor, which is to be regulated on the number of revolutions by adjusting the 'brushes, next to the collector C, the rotor R provided with a short-circuit winding of a small asynchronous machine is keyed. The stator S sits with the one-sided housing and the sleeve D rotatable on the shaft and at the same time carries the brush pin B. The stator is connected to the operating current, so the regulator machine receives the same frequency as the main motor to be controlled. Depending on the number of poles of the first machine, the number of revolutions of the alternating current motor is regulated by shifting the brush, in that an actuating force is activated each time the rotational speed of the shaft common to both machines deviates from the number of synchronous revolutions of the governor machine. The actuating force immediately brings the brushes into the position in which the motor reaches the specified number of revolutions with the tractive force just required. ■

Um mit einem allgemeinen Beispiele die Einrichtung und Wirkungsweise des Reglers nach der Erfindung zu erläutern, soll eine Stromerzeugungsanlage angenommen werden mit der Aufgabe, sowohl die Touren der Maschinen zwischen engen Grenzen als auch die Spannung im Netze möglichst gleichbleibend zu regeln. Zu jedem Maschinensatze werden zwei Reglermaschinen der Art nach Fig. 1 aufgestellt. Eine mit stärker gesättigten Magneten wird an die Netzspannung ■— unmittelbar oder mittels Transformators bzw. Umformers — angeschlossen und mit dem Regelungsorgan eines iao Widerstandsreglers für die Erregung der Hauptmaschine verbunden, um verschiedene Wider-In order to explain the device and mode of operation of the controller according to the invention with a general example, a power generation system is to be assumed with the task of regulating both the tours of the machines between narrow limits and the voltage in the network as consistently as possible. For each machine set, two regulating machines of the type shown in FIG. 1 are set up. One with more saturated magnets is connected to the mains voltage ■ - directly or by means of a transformer or converter - and connected to the control element of an iao resistance regulator for the excitation of the main machine in order to

stände im Erregerstromkreise der Hauptmaschine oder der Erregermaschine dieser einzuschalten, so lange, bis die gewünschte Spannung vorhanden ist. Durch diese Regelungsvorrichtung wird die Erregerspannung zwischen weiten Grenzen verändert, und zwar in gleichem Sinne wie die Leistung der Hauptmaschine. An letztere Spannung wird die andere Reglermaschine angeschlossen, derenstatus in the exciter circuit of the main machine or the exciter machine of this to be switched on, until the desired voltage is present. Through this control device the excitation voltage is changed between wide limits, in the same way as the power of the main engine. The other regulator machine is connected to the latter voltage

ίο Magnete schwach erregt sind, und diese wird mit der Stellvorrichtung für die Dampf- oder Wassereinströmung oder im allgemeinen für die Regelungsvorrichtung des Kraftmittelzuflusses der Kraftmaschine verbunden, gegebenen-ίο Magnets are weakly excited, and this will with the adjusting device for the steam or water inflow or in general for the control device of the fuel flow of the engine connected, given

falls unter Vermittlung eines Zwischengliedes, wie eines Servomotors o. dgl. Der erstere Regler kann die Spannung mit gewünschter Genauigkeit konstant halten; der letztere regelt die Touren zwischen den Grenzen, die von der Erregerspannung und dem Sättigungsgrade bei der kleinsten und der größten Energieleistung bestimmt werden.if with the mediation of an intermediate element, such as a servo motor or the like. The former controller can keep the voltage constant with the required accuracy; the latter regulates the Tours between the limits of the excitation voltage and the saturation level the smallest and the largest energy output can be determined.

Die Tourenregelung kann einheitlich für sämtliche Maschinen eines Kraft- oder Elektrizitätswerkes durch Nebenschlußmaschinen oder auch durch Wechselstrom-Asynchronmaschinen bewirkt werden, indem eine besondere gemeinsame Stromquelle, z. B. eine Batterie oder eine Gleichstrom, bzw. Wechselstrom erzeugende Maschine, deren elektrische Größen, besonders die Frequenz nach bestimmtem Erfordernis, eingehalten werden, an die einzelnen Reglermaschinen Strom abgibt. Ebenso kann man die Netzspannung einheitlich regeln, in-The tour regulation can be uniform for all machines of a power or electricity company by shunt machines or alternating current asynchronous machines by a special common power source, e.g. B. a battery or a direct current, or alternating current generating Machine whose electrical parameters, especially the frequency, according to certain requirements, are adhered to, delivers electricity to the individual regulating machines. You can also regulate the mains voltage uniformly,

dem man die betreffenden Reglermaschinen oder auch eine gemeinsame Reglermaschine von dieser Spannung direkt oder indirekt betätigen läßt.which one controls the relevant control machines or a common control machine can be operated directly or indirectly by this voltage.

Claims

Patent Claims:

■ i. Consisting of a dynamo machine, the automatic control of power and work machines causing device in which between the driven by the machine to be controlled rotor and the Stator no torque occurs at a certain number of revolutions of the rotor, characterized in that not alone Rotor and stator against each other, but also to a limited extent either with the stator rotor firmly seated on the shaft against the frame or, if the stator is stationary, the rotor can be rotated against the shaft stored and at least one of these parts is kinetically connected to a control member of the machine to be controlled.

2. Device for regulating the number of revolutions of engines according to claim i, characterized by an asynchronous machine connected to a constant Fre- 6c sequence is connected.

3. Device for regulating the number of revolutions of engines according to claim i characterized by a shunt machine connected to a constant voltage connected or switched into a constant current circuit.

4. Device for regulating the number of revolutions of engines according to claim i _; characterized by a shunt machine with weakly saturated magnets which is connected to a voltage which can be varied between limits or which is connected in a circuit with a current which can be varied between limits.

5. Device for power control of machines according to claim 1, characterized by an asynchronous machine that is connected to a frequency that depends on the power.

6. Device for power control of machines according to claim 1, characterized by a shunt machine with strongly saturated magnets, which are connected to one of the power. dependent voltage connected or switched into a circuit with amperage that depends on the power is.

7. Device for power control of machines according to claim 1, characterized by a dynamo, whose armature is connected to a constant voltage and whose field is connected to one of the Power-dependent amperage is excited.

8. Device for power control of machines according to. Claim 1 characterized by a dynamo, the armature of which is connected to a performance dependent in one sense. Voltage connected and whose field is excited with a current intensity that is dependent on the power in the opposite sense.

9. Device for regulating the number of revolutions of AC collector motors by means of adjusting the brushes according to claim 1, characterized in that an asynchronous machine rotating the brush holder is fed with a current of the frequency of the operating current.

1 sheet of drawings.