DE238592C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

M 238592 KLASSE 21 d. GRUPPE

Umlaufender Umformer.

Patentiert Im Deutschen Reiche vom 4. Dezember 1910 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein umlaufender Umformer, der großen Überlastungen ohne schädliche Lichtbogenbildung zwischen positiven und negativen Bürsten Widerstand leisten kann.

Wird eine dynamo-elektrische Maschine als Gleichstromerzeuger belastet, so bringt der Ankerstrom ein Querfeld zuwege, welches die magnetische Strömung an der Kante des

ίο Poles zu schwächen strebt, unter dem sich die Ankerspule zuerst bewegt, wenn sie den Pol erreicht. Diese Kante soll im folgenden als Vorderkante bezeichnet werden. Dagegen wird die Strömung an der Kante, unter der sich die Spule zuletzt bewegt, wenn sie den Pol verläßt, verstärkt. Diese Kante soll im folgenden die Hinterkante heißen. Wenn nun das Eisen der Vorderkante oder des Ankerzahnes unter ihr magnetisch gesättigt ist, so ergibt sich bei einer Abnahme der Strömung an der Vorderkante kein großes Anwachsen der gesamten magnetischen Strömung. Die totale Strömung über die ganze Polfläche kann sich vielmehr sogar verringern und damit auch die erzeugte Spannung. Wird eine Gleichstrommaschine kurzgeschlossen, so verursacht diese Schwächung des Feldes einen Spannungsabfall und der Strom erreicht nicht eine so hohe Stärke, als er es sonst tun würde. Diese Wirkung unterstützt beträchtlich die Verhütung einer Lichtbogenbildung von einem Bürstenhalter zum anderen, wenn ein Gleichstromerzeuger kurzgeschlossen wird. Bei umlaufenden Umformern dagegen ist die Verringerung der Spannung zwischen den Bürsten infolge der Verzerrung der magnetischen Strömung in den Polen beträchtlich geringer, da das Querfeld, welches durch den Gleichstrom hervorgebracht würde, bis zu einem gewissen Maße durch den Wechselstrom kompensiert wird. Maschinen dieser Art sind zudem im allgemeinen mit Dämpfringen oder Gittern versehen, welche die Polflächen umgeben, damit eine plötzliche Verzerrung der Strömung verhütet werde. Infolgedessen tritt die gewünschte Verringerung in der gesamten Feldströmung, wie sie oben beim Kurzschluß beschrieben wurde, nicht ein, und selbst dann nicht, wenn für einen Augenblick der Anker als Gleichstromerzeuger ohne Kompensation arbeitet.

Weiter ist bei Kurzschluß der Gleichstrombürsten eines umlaufenden Umformers, wenn die Maschine läuft, die daraus sich ergebende Verringerung der Spannung an den Wechselstromklemmen der Maschine infolge der Impedanz des Wechselstromkreises nicht imstande, die übermäßige Stromstärke auf der Gleichstromseite der Maschine zu verhüten, weil die lebendige Kraft des Rotors der Maschine genügend Energie hergibt, um die Maschine im Lauf als Gleichstromerzeuger für eine kurze Zeit zu halten. Die Maschine kommt deshalb leicht infolge des starken verzögernden Drehmomentes auf der Gleichstromseite außer Takt, wobei diese Gleichstromseite als bremsender Erzeuger wirkt.

Diese Übelstände sollen durch die vorliegende

Erfindung vermieden werden. Sie besteht darin, daß man einen jeden oder doch einige der Feldpole des umlaufenden Umformers mit Ringen oder Gittern aus leitendem Material umgibt, welche den hinteren Teil der Polfläche, nicht aber den vorderen Teil derselben umgeben. Ein Umformer dieser Konstruktion wird zweckmäßig mit einem beträchtlichen Betrag an Induktanz in dem Wechselstromkreis ausgestattet. Diese Induktanz wirkt im Verein mit der besonderen Anordnung der Polringe so, daß sie sowohl als Schutz für die Wechselstrom- wie für die Gleichstromseiten der Maschine dient, wie dies später auseinandergesetzt werden soll.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform dargestellt, und zwar in Fig. 1 schematisch in Seitenansicht ein Teil des umlaufenden Umformers, dessen Pole mit Ringen oder Gittern gemäß der Erfindung ausgerüstet sind. Zwei der Polvorsprünge des umlaufenden Umformers in Fig. 1, nämlich 1 und 2, haben ein gemeinsames Joch 3. Der Anker 4 besitzt den Kommutator 5 mit der positiven Bürste 6 und der negativen Bürste 7. Der Weg für die magnetische Strömung, die von den nicht gezeichneten Feldwicklungen herrührt, ist mit Fp bezeichnet. Die resultierenden Achsen der Quermagnetfelder, welche der Strom in den Ankerwicklungen erzeugt, sind mit OA bezeichnet, die Wege für diese magnetischen Strömungen mit Fa.

Jede Polfläche der Polvorsprünge 1 und 2 trägt einen Kurzschlußring oder ein Gitter 8 von gewöhnlicher Form aus leitendem Material, welches aber nur denjenigen Teil jeder Polfläche umgibt, unter dem sich ein Punkt des Ankers 4 zuletzt bewegt, wenn er den Pol verläßt. Jede Polfläche ist somit in zwei Teile geteilt, in den Teil a, welcher nicht von dem Gitter 8 umgeben ist, und in den Teil b, bei welchem dieses der Fall ist.

Die Wirkung der Vorrichtung ist nun die folgende:

Wenn der umlaufende Umformer unter normalen Verhältnissen läuft, so wird die Quermagnetisation, welche durch den Gleichstrom im Anker hervorgebracht werden würde, durch den Wechselstrom, der dem Anker zugeführt wird, ausgeglichen. Wenn aber infolge eines Kurzschlusses oder plötzlichen Abnehmens des Widerstandes des äußeren Wechselstromkreises die Maschine einen größeren Gleichstrom liefert, so kann dieses durch den Wechselstrom ausgeglichen werden, indem eine magnetische Kraft längs des Weges Fa hervorgerufen wird. Diese magnetomotorische Kraft strebt die Strömung durch den Teil b der Polfläche zu stärken, die aber durch den Teil α zu schwächen. Das leitende Gitter oder der Ring 8 dient nun aus wohlbekannten Gründen dazu, das Ansteigen der Strömung in dem Teil b zu verzögern. Da aber sich dem Wechsel der Magnetisierung des Teiles α nichts entgegensetzt, so wird dieser Teil unter dem Einfluß der Ankerreaktion geschwächt, ja er kann, wenn Kurzschluß mit genügend niederem Widerstand vorhanden ist, vollständig vernichtet oder gar in der Polarität umgekehrt werden. Ein Teil der Strömung vom Hauptpol streut unter diesen Umständen über Seitenwege wie Fe. Die Spannung, die an den Gleichstrombürsten erzeugt wird, wird somit beträchtlich verringert, wenn Kurzschluß auftritt, und der Strom kann nicht eine so große Stärke erreichen, wie es sonst wohl der Fall sein würde.

Wie zuvor auseinandergesetzt wurde, übt der starke Strom infolge eines Kurzschlusses auf der Gleichstromseite ein starkes verzögerndes Drehmoment auf den Rotor der Maschine aus, so daß diese außer Takt zu kommen bestrebt ist. Diesem Bestreben wird aber zu einem großen Teil durch den Gebrauch der Gitter 8 begegnet, da nicht nur der Strom durch den Kurzschluß durch sie verringert wird, sondern da auch, falls der Kurzschluß groß genug ist, um eine Umkehrung der Polarität der Teile α der Polflächen der Maschine hervorzurufen, kein großes Drehmoment auftritt, welches den Motor anzuhalten bestrebt ist. Denn die Teile α und b der Polflächen arbeiten sich in bezug auf ihre magnetischen Wirkungen entgegen.

In Fig. 2 ist dargestellt, wie ein umlaufender Umformer, der gemäß der Erfindung, also gemäß Fig. 1 gebaut ist, seine Gleichstrombürsten 6 und 7 mit einem Gleichstromverteilungskreis 9 verbunden hat, während seine Wechselstromschleifringe 10 über Induktanzen mit den Sekundärwicklungen der Transformatoren 13 verbunden sind. Die Primärwicklungen 14 dieser Transformatoren sind mit den Leitern eines Dreiphasenstromkreises 15 verbunden.

Der umlaufende Umformer, welcher die gewöhnlichen Feldwicklungen 16 besitzt, ist somit sowohl auf seiner Wechselstrom- wie auf seiner Gleichstromseite geschützt, da die Induktanzen 11 eine Grenze für den maximalen Strom über die Schleifringe 10 bilden, während die Gleichstromseite durch die Verwendung der Gitter oder Ringe 8 nach Fig. 1 geschützt wird. Gestalt und Abmessung der Gitter oder Ringe kann dabei auch so gewählt weiden, daß sie gleichzeitig in bekannter Weise als Amortiseure oder Dämpfer wirken.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Umlaufender Umformer, dadurch gekennzeichnet , daß entweder jeder oder

   doch einige Pole mit einem Ringe oder Gitter aus leitendem Materiale ausgestattet sind, welches nur denjenigen Teil der Polfläche umgibt, an welchem sonst die magnetische Strömung durch die Ankerreaktion verstärkt würde, während der übrige Teil der Polfläche von keinem solchen Ringe oder Gitter umgeben ist, zum Zwecke, zu erreichen, daß die Ankerreaktion nur eine Schwächung der Polstärke bewirken kann und somit eine übermäßige Stromstärke bei Kurzschluß verhütet.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.