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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

e 246666 KLASSE 21^. GRUPPE e 246666 CLASS 21 ^. GROUP

FRED NEWTON in LUTON, Engl.FRED NEWTON in LUTON, Engl.

oder Stromstärke.or amperage.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Juni 1911 ab.Patented in the German Empire on June 28, 1911.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln von elektrischen Generatoren, und zwar insbesondere von solchen, welche bei veränderlicher Geschwindigkeit eine konstante Spannung geben sollen. Die Erfindung ist indessen auch auf Generatoren anwendbar, welche einen konstanten Strom geben sollen.The invention relates to a method for regulating electrical generators, namely especially of those which have a constant voltage at a variable speed should give. The invention is, however, also applicable to generators which have a constant Should give electricity.

Die Erfindung beruht auf dem verschiedenen Verhalten von gesättigten und nicht gesättigtenThe invention is based on the different behavior of saturated and unsaturated

ίο magnetischen Feldern bei veränderlicher Erregung. Bekanntlich erhöht in einem magnetischen Kreis, dessen Eisen etwa gesättigt ist, eine Zunahme der Erregung den Kraftlinienfluß nur unbedeutend, während in einem ungesättigten magnetischen Kreis oder in einem Kreis, der zum großen Teil aus nicht magnetischem Material besteht, der Kraftlinienfluß sich annähernd mit der Erregung ändert. Erregt man nun zwei solche magnetische Kreise von derselben Spannungsquelle aus oder mit demselben Strom und richtet ihre Wicklungen so ein, daß für einen bestimmten Wert der Erregerspannurig oder des Erregerstromes die Kraftlinienflüsse in beiden Kreisen gleich stark sind, so hat bei niedrigeren Werten der Spannung oder des Stromes der gesättigte magnetische Kreis einen stärkeren Kraftlinienfluß als 'der ungesättigte, dagegen bei höheren Werten der Spannung oder des Stromes der ungesättigte magnetische Kreis einen stärkeren Kraftlinienfluß als der gesättigte. Der Unterschied in der Stärke der beiden Kraftflüsse ändert sich also in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Erregerspannung oder dem Erregerstrom und einem bestimmten Wert derselben.ίο magnetic fields with variable excitation. It is well known that in a magnetic circuit, the iron of which is more or less saturated, an increase in excitation makes the flux of the lines of force only insignificant, while in an unsaturated magnetic circuit or in a circuit that is in large part made up of non-magnetic Material exists, the flux of lines of force changes approximately with excitation. Excited we now have two such magnetic circuits from or with the same voltage source Current and arranges its windings in such a way that the excitation voltage for a certain value or the excitation current the force line flows are equally strong in both circles, so at lower values of the voltage or the current the saturated magnetic one has Circle has a stronger flux of lines of force than the unsaturated, but with higher values of the Voltage or current of the unsaturated magnetic circuit have a stronger flux of lines of force than the saturated one. The difference in the strength of the two power flows changes depending on the difference between the excitation voltage or the excitation current and a certain value of the same.

Gemäß der Erfindung werden zwei solcher Felder zur Regelung eines Generators benutzt. Soll dieser konstante Spannung geben, so werden die beiden Felder von der konstanten Spannung aus erregt und erzeugen in den bewegliehen Leitern des Generators eine E. M. K., welche benutzt wird, um die Erregung des Generators zu regeln. Jedes Feld kann eine besondere E. M. K. erzeugen, und die Differenz derselben kann zur Regelung der Erregung benutzt werden. Man kann aber auch, zunächst das eine Feld von dem anderen abziehen und die Differenz der Felder zur Erzeugung der·';.".-E. M. K. benutzen, die zur Regelung dienen soll. Läßt man jedes Feld für sich eine E. M. K. erzeugen und zieht man letztere nachher voneinander ab, so können beide Felder auf die gewöhnliche Ankerwicklung oder auf verschiedene Wicklungen mit gemeinsamem Kern oder endlich auf verschiedene Anker wirken. Handelt es sich um einen Generator, der konstanten Strom geben soll, so werden beide Felder durch den konstanten Strom erregt.According to the invention, two such fields are used to control a generator. If this is to give constant tension, the two fields are subject to constant tension from excited and generate an E.M.K. in the moving conductors of the generator, which is used to regulate the excitation of the generator. Each field can be special E.M.K., and the difference between them can be used to regulate the excitation will. But you can also first subtract one field from the other and Use the difference between the fields to generate the · ';. ".- E. M. K., which are used for regulation target. If you let each field generate an E.M.K. and then pull the latter apart from one another both fields can be on the usual armature winding or on different ones Windings with a common core or, finally, act on different anchors. Acts If it is a generator that is supposed to give constant current, both fields are passed through excited the constant current.

Auf den Zeichnungen sind eine Reihe von Ausführungsbeispielen dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei Generatoren, bei denen die Regelungsfelder auf den Anker des Generators selbst wirken. Fig. 3 zeigt die Charakteristiken der beiden Magnetfelder. Fig. 4 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform, bei welcher die Regelungsspannung auf eine Hilfsmaschine wirkt. Fig. 5 ist eine vierte Ausführungsform einer Maschine, bei welcher die Regelungsfelder auf den Anker des Hauptgenerators einwirken. In den Fig. 6 und 7 sind schematisch Anord-A number of exemplary embodiments are shown in the drawings. Fig. 1 and Fig. 2 show two generators in which the control fields are on the armature of the generator act yourself. Fig. 3 shows the characteristics of the two magnetic fields. Fig. 4 illustrates a third embodiment in which the control voltage is applied to an auxiliary machine works. Fig. 5 is a fourth embodiment of a machine in which the control fields act on the armature of the main generator. 6 and 7 are schematic arrangements

QvQv

nungen dargestellt, bei welchen die Regelungsfelder auf getrennte Anker einwirken. Die Fig. 8 und 9 schließlich zeigen eine Anordnung zur Erzeugung von konstanter Spannung bzw. von konstantem Strom, bei denen die Differenz der beiden Magnetfelder zur Erregung benutzt wird.are shown in which the control fields act on separate anchors. the Finally, FIGS. 8 and 9 show an arrangement for generating constant voltage or of constant current, in which the difference between the two magnetic fields is used for excitation will.

Der Generator gemäß Fig. 1 ist im Grunde genommen nur zweipolig, jedoch ist für die Zwecke der Erfindung jeder Pol in drei Stücke geteilt. Die äußeren Teile der beiden Pole sind mit ι und 2 sowie 3 und 4 bezeichnet. Von diesen sind 1 und 3 mit ihren Wicklungen so eingerichtet, daß sie bei weitem nicht gesättigt sind, und daß der Luftraum zwischen ihren inneren Stirnseiten und dem Anker größer ist als an den übrigen Polen. Infolgedessen verändert sich der Kraftfluß in diesen Polen bei einer Änderung der Erregerspannung gemäß der Kurve α in Fig. 3. Die Pole 2 und 4 haben dagegen anderen Querschnitt und andere Wicklungszahlen, so daß der Kraftfiuß in ihnen sich etwa nach der Kurve b in Fig. 3 ändert. Mit 5 und 6 sind die Hauptbürsten des Generators bezeichnet, von welchen der Strom für die im Nebenschluß geschalteten Wicklungen der Pole I, 2, 3 und 4 abgezweigt wird. Außer diesen Hauptbürsten sind noch vier Hilfsbürsten 7, 8 und 9, 10 vorgesehen, welche ebenso wie erstere in Wirklichkeit natürlich auf dem Stromwender schleifen und nicht auf dem Anker selbst, wie dies auf der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Die Bürsten liegen sämtlich zwischen den äußeren und mittleren Teilen der Pole. Die Mittelstücke 11, 12 jedes Poles haben eine Wicklung, die zwischen den Hilfsbürsten 7, 8 bzw. 9, 10, liegt.The generator according to FIG. 1 is basically only two-pole, but for the purposes of the invention each pole is divided into three pieces. The outer parts of the two poles are denoted by ι and 2 as well as 3 and 4. Of these, 1 and 3 are set up with their windings in such a way that they are by no means saturated, and that the air space between their inner end faces and the armature is larger than at the other poles. As a result, the flow of force changes in these poles with a change of the excitation voltage according to the curve α in Fig. 3. The poles 2 and 4, however, have other cross-sectional and other numbers of windings, so that the force flow in them b is about by the curve in Fig. 3 changes. The main brushes of the generator are denoted by 5 and 6, from which the current for the shunted windings of poles I, 2, 3 and 4 is branched off. In addition to these main brushes, four auxiliary brushes 7, 8 and 9, 10 are provided, which, like the former, of course in reality grind on the commutator and not on the armature itself, as is shown schematically in the drawing. The brushes all lie between the outer and central parts of the poles. The middle pieces 11, 12 of each pole have a winding which lies between the auxiliary brushes 7, 8 and 9, 10, respectively.

Der Generator wirkt in folgender Weise. Läuft er mit normaler Geschwindigkeit, so ist der Zustand der Pole 1, 2, 3 und 4 durch die Ordinate φ in Fig. 3 dargestellt, d. h. der Kraftfluß der Pole 1 und 4 sowie 2 und 3 ist gleich stark. Die Bürsten 7 und 8 führen daher gleiches Potential und ebenso die Bürsten 9 und 10.The generator works in the following way. If it runs at normal speed, the state of poles 1, 2, 3 and 4 is shown by the ordinate φ in FIG. 3, ie the power flow of poles 1 and 4 as well as 2 and 3 is equally strong. The brushes 7 and 8 therefore have the same potential and so do the brushes 9 and 10.

Infolgedessen fließt kein Strom durch die Wicklung der Pole 11 und 12, welche also nicht erregt werden. Nimmt die Geschwindigkeit des Generators ab, so daß sein Zustand z. B. durch die Ordinate q in Fig. 3 dargestellt wird, so ist offenbar der Kraftfluß des gesättigten Poles 4 erheblich stärker als der des nicht gesättigten Poles ι, und ebenso ist es mit den Polen 2 und 3. Infolgedessen führen die Bürsten 7 und 8 nicht mehr das gleiche Potential, sondern ein Strom fließt von 7 durch die Wicklung des Poles 11 zu S₁ und ebenso von 9 durch die Wicklung des Poles 12 nach 10. Der Pol 11 ist so gewickelt, daß dieser Strom in ihm einen Kraftfluß von gleicher Richtung wie in den Polen 1 und 2 erzeugt, so daß sich die drei Teilpole 1, 2 und ii unterstützen. In derselben Weise unterstützten sich dann auch die Teilpole 3, 4 und 12. Hierdurch wird das wirksame Hauptfeld des Generators so verstärkt, daß es den Spannungsabfall infolge der langsameren Geschwindigkeit wieder ausgleicht und somit an den Bürsten 5 und 6 die Spannung unverändert aufrechterhält.As a result, no current flows through the winding of poles 11 and 12, which are therefore not excited. If the speed of the generator decreases, so that its state z. B. is represented by the ordinate q in Fig. 3, the power flow of the saturated pole 4 is obviously considerably stronger than that of the unsaturated pole ι, and it is the same with the poles 2 and 3. As a result, the brushes 7 and 8 lead no longer the same potential, but a current flows from 7 through the winding of pole 11 to S ₁ and also from 9 through the winding of pole 12 to 10. Pole 11 is wound in such a way that this current flows in it with the same force Direction as generated in poles 1 and 2, so that the three partial poles 1, 2 and ii support each other. The partial poles 3, 4 and 12 then also support each other in the same way. This increases the effective main field of the generator so that it compensates for the voltage drop due to the slower speed and thus maintains the voltage unchanged on the brushes 5 and 6.

Steigt die Geschwindigkeit des Generators, bis sein Zustand z. B. durch die Ordinate r in Fig. 3 dargestellt wird, so wird umgekehrt der Kraftnuß in dem Pol 1 stärker als in dem Pol 4, und zwischen den Bürsten 7 und 8 fließt Strom in entgegengesetzter Richtung. Mithin wirken jetzt die Pole 11 und 12 den zu beiden Seiten benachbarten Polen entgegen und schwächen das wirksame Hauptfeld der Maschine. Sie verhindern also eine Steigerung der Spannung an den Bürsten 5 und 6, die sonst infolge der höheren Geschwindigkeit auftreten würde.If the speed of the generator increases until its state z. B. is represented by the ordinate r in Fig. 3, then conversely the power requirement in the pole 1 is stronger than in the pole 4, and between the brushes 7 and 8 current flows in the opposite direction. Poles 11 and 12 therefore now counteract the neighboring poles on both sides and weaken the effective main field of the machine. So you prevent an increase in the voltage on brushes 5 and 6, which would otherwise occur as a result of the higher speed.

In der Praxis reichen nun die bisher beschriebenen Maßnahmen nicht aus, um eine vollständig gleichmäßige Spannung zu erhalten, weil bei der Annäherung der Generatorspannung an ihren richtigen Wert die Kraftflüsse z. B. in den Polen 1 und 4 nahezu gleich werden, so daß der Erregerstrom der Pole 11 und 12 verringert wird. Jene Maßnahmen ergeben also nur einen teilweisen Ausgleich bei Geschwindigkeitsänderungen, und es ist nötig, den Ausgleich weiter auszubilden, damit man eine vollständige Konstanz der Spannung erhält. Zu diesem Zweck sind auf die Pole 1 und 3, einige Windungen aufgelegt, welche in Reihe mit den Wicklungen der Pole 11 bzw. 12 liegen. Der durch diese Zusatzwindungen erzeugte Strom reicht aus, um die erforderliche Ungleichheit zwischen den Polen 1 und 4 bzw. 2 und 3 zwecks Erzeugung des Stromes zwischen den Bürsten 7 und 8 bzw. 9 und 10 zu schaffen.In practice, the measures described so far are not sufficient to complete a maintain uniform voltage because when the generator voltage is approaching at their correct value the power flows z. B. become almost the same in poles 1 and 4, so that the excitation current of poles 11 and 12 is decreased. These measures only provide a partial compensation for changes in speed, and it is necessary to develop the balance further in order to obtain complete constancy of tension. To this Purpose are placed on the poles 1 and 3, some turns, which in series with the Windings of the poles 11 and 12 are located. Of the The current generated by these additional turns is sufficient to eliminate the required inequality between the poles 1 and 4 or 2 and 3 for the purpose of generating the current between the To create brushes 7 and 8 or 9 and 10.

Auf der Zeichnung ist die Ankerwicklung als Grammesche Ringwicklung dargestellt, sie kann aber natürlich auch eine Trommelwicklung sein. Bei Anwendung der Ringwicklung können die Pole ι und 4 oder 2 und 3 gegeneinander vertauscht werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sich die Ankerrückwirkung weniger bemerkbar macht, welche die Verteilung des Kraftflusses bei Belastung der Maschine beeinflußt und immerhin etwas die beabsichtigte Wirkung stört. Dieses Querfeld des* Ankers kann jedoch in jedem Falle durch eine Wicklung ausgeglichen werden, welche den Ankerstrom oder . einen Teil desselben führt und zwischen den Polen oder an den Stirnflächen der Pole in bekannter Weise anzubringen ist. Eine derartige Wicklung ist auf der Zeichnung nicht dargestellt, da eine Reihe von solchen Einrichtungen in brauchbarer Form bei den gewöhnlichen Generatoren ganz üblich sind, und weil jene Wicklungen hier nicht unbedingt nötig sind.In the drawing, the armature winding is shown as a Gram's ring winding, it can but of course also be a drum winding. When using the ring winding, the Poles ι and 4 or 2 and 3 are interchanged. This arrangement has the The advantage is that the anchor reaction is less noticeable, which affects the distribution of the The flow of force when the machine is loaded and at least something that is intended Effect disturbs. This transverse field of the * armature can, however, in any case be caused by a winding be compensated, which the armature current or. part of the same leads and is to be attached in a known manner between the poles or on the end faces of the poles. Such a winding is not shown in the drawing, as there are a number of such Facilities in usable form are quite common with ordinary generators, and because those windings are not absolutely necessary here.

Offenbar läßt sich die Erfindung ebensogutObviously, the invention works just as well

auch auf vielpolige Maschinen anwenden. Ferner brauchen die drei Teile eines Poles nicht vollkommen räumlich getrennt zu werden. Es läßt sich vielmehr auch ein einziger Pol mit Schlitzen von der nötigen Breite und Tiefe zur Aufnahme der erforderlichen Wicklungen vorsehen.also apply to multi-pole machines. Furthermore, the three parts of a pole do not need to be perfect to be spatially separated. Rather, a single pole with slots can also be used Provide the necessary width and depth to accommodate the required windings.

Wie aus dem Gesagten zu ersehen ist, sind, die wirksamen Teile des Feldes tatsächlich doppelt vorhanden. Es ist daher nicht unbe-As can be seen from what has been said, the effective parts of the field are in fact duplicated. It is therefore not un-

Ίο dingt nötig, jeden Pol in drei Teile zu zerlegen, sondern dem einen Pol können gewisse Wirkungen und dem anderen Pol die übrigen Wirkungen zugeteilt werden.Ίο it is necessary to divide each pole into three parts, on the one hand, certain effects can occur, and on the other, the other effects be allocated.

Gemäß Fig. 2 besitzt das Feld des Generators vier Pole. Der Pol 13 dient als gesättigter und der benachbarte Pol 14 als ungesättigter Pol. Ihm steht wieder zweckmäßig ein größerer Luftspalt gegenüber. Die beiden übrigen Pole 15, 16 dienen zur Hilfserregung und haben Wicklungen, welche zwischen den Bürsten 17, 18 liegen.According to Fig. 2, the field of the generator has four poles. The pole 13 serves as a saturated and the adjacent pole 14 as an unsaturated pole. A larger air gap is expediently available to him again opposite to. The other two poles 15, 16 are used for auxiliary excitation and have windings, which are between the brushes 17, 18.

Abgesehen von dieser verschiedenen Verteilung der Wirkungen auf die Pole, wodurch die Gesamtzahl der anzubringenden Pole verringert und der Kraftfluß im Anker anders verteilt wird, ist diese Anordnung der bereits beschriebenen durchaus ähnlich, so daß ihre Wirkung nicht weiter erörtert zu werden braucht. Die Reihen windungen zum Berichtigen der Hilfsspannung zwischen den Bürsten 17 und 18 liegen auf dem Pol 14. Ferner ist eine Windung zum Ausgleich der Ankerrückwirkung vorzusehen, aber nicht gezeichnet.Apart from this different distribution of the effects on the poles, thereby reducing the The total number of poles to be attached is reduced and the power flow in the armature is distributed differently is, this arrangement is quite similar to the one already described, so that its effect need not be discussed further. The rows coils to correct the Auxiliary voltage between brushes 17 and 18 lie on pole 14. A turn must also be provided to compensate for the armature reaction, but not drawn.

Will man aus irgendwelchen Gründen keine solche Potentialdifferenz zwischen den Hilfsbürsten 7, 8, 9, 10 oder 17, 18 haben, wie sie zur Erregung der Hilfsstücke der Pole erforderlich ist, so kann man diese Bürsten zur Abnahme eines Feldstromes für einen besonderen Erreger benutzen. Diese Anordnung ist in Fig. 4 in Verbindung mit der Ausführung gemäß Fig. 2 dargestellt. Der einzige Unterschied gegenüber letzterer besteht darin, daß die Bürsten 17, 18 nicht mehr Strom in die Wicklungen der Pole 15, 16 senden, sondern daß sie statt dessen den Erregerstrom für das Feld 19 einer Hilfsmaschine liefern, die natürlich mit dem Hauptgenerator auf derselben Welle sitzen kann und deren Anker 20 den Erregerstrom für die Pole 15, 16 liefert. Diese Anordnung ergibt eine empfindlichere Regelung.For whatever reason, one does not want such a potential difference between the auxiliary brushes 7, 8, 9, 10 or 17, 18 have like them to excite the auxiliary pieces of the poles is required, you can use these brushes for removal of a field current for a particular pathogen. This arrangement is shown in FIG. 4 in connection with the embodiment according to Fig. 2 shown. The only difference from the latter is that the brushes 17, 18 no longer send current into the windings of the poles 15, 16, but instead that instead they supply the excitation current for the field 19 of an auxiliary machine, which of course can sit with the main generator on the same shaft and its armature 20 the excitation current for poles 15, 16 delivers. This arrangement results in a more sensitive regulation.

In manchen Fällen kann es von Vorteil sein,In some cases it can be beneficial

zwischen gewissen Polen eine magnetisierbare Brücke vorzusehen, so daß der Kraftfluß bei hohen Geschwindigkeiten nicht über den umlaufenden Anker zu verlaufen braucht. Der Kraftfluß in diesen Brücken wird dann mittels der Erregung ebenso geregelt wie in den mittleren Teilen der Pole.to provide a magnetizable bridge between certain poles, so that the flow of force at need not run over the rotating anchor at high speeds. Of the The flow of force in these bridges is then regulated by means of the excitation in the same way as in the middle ones Share the poles.

Bei einem Trommelanker ist es bisweilen ferner von Vorteil, die Nebenschlußwicklung der gesättigten und ungesättigten Pole zwischen eine Haupt- und eine Hilfsbürste zu legen oder derart geschaltete Wicklungen mit Wicklungen zu kombinieren, welche in der beschriebenen Weise nur mit den Hilfsbürsten verbunden sind.In the case of a drum armature, it is sometimes also advantageous to use the shunt winding of the saturated and unsaturated poles between a main and an auxiliary brush or to combine such switched windings with windings, which in the described Way connected only with the auxiliary brushes.

Der Generator gemäß der Erfindung ist besonders für Zugbeleuchtung geeignet. Er läßt sich aber auch überall da mit Vorteil verwenden, wo man trotz veränderlicher Geschwindigkeit konstante Spannung zu erhalten wünscht, wie z. B. bei Generatoren, die durch Wind- oder Wasserräder u. dgl. angetrieben werden.The generator according to the invention is particularly suitable for train lighting. He let but can also be used to advantage wherever you can despite changing speed desires to maintain constant tension, e.g. B. in generators that are driven by wind or Water wheels and the like are driven.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist die Ausgleichswicklung auf das Joch gesetzt. 21 ist der gesättigte und 22 der nicht gesättigte Pol, während die Pole 23 und 24 fremde Erregung haben können oder nicht. Die Hilfsbürsten 25, 26 sind mit der Wicklung 27 auf dem Joch verbunden, das an der betreffenden Stelle verringerten Querschnitt hat, wodurch man jedes gewünschte. Maß der Sättigung erhalten kann.In the embodiment according to FIG. 5 the compensation winding is placed on the yoke. 21 is the saturated and 22 is the unsaturated Pole, while poles 23 and 24 may or may not have extraneous excitation. The auxiliary brushes 25, 26 are connected to the winding 27 on the yoke, which is at the relevant point has a reduced cross-section, making any desired. Degree of saturation can get.

Offenbär können die beiden Magnetfelder auf getrennte Leiter des Ankers wirken, indem man z. B. zwei Felder von verschiedener Polzahl und dementsprechend zwei verschiedene Ankerwicklungen mit entsprechender Polzahl anordnet. Ferner können die Felder auf räumlich vollständig getrennte Anker wirken, wie z. B. in Fig. 6 dargestellt ist. Hier bedeuten 28, 29 und 30 getrennte Anker, die auf derselben Welle sitzen. Der Anker 28 und sein Feld 31 bilden einen gesättigten magnetischen Kreis, während der Anker 29 mit seinem Felde 32 nicht gesättigt ist. Die beiden Felder 31 und 32 liegen zweckmäßig zwischen den Klemmen 33, 34, zwischen denen die konstante Spannung vorhanden sein soll, und die Klemme 33 ist an beide Maschinen angeschlossen. Die übrigen Klemmen der beiden Maschinen sind miteinander über die Feldwicklung 35 verbunden, die zu dem Anker 30 gehört, und dieser Anker liegt an einem Zwischenpunkt seiner Feldwicklung und der Klemme 34. Wenn dieser Maschinensatz mit der kritischen Geschwindigkeit läuft, ist das Feld 35 für den Anker 30 offenbar nicht erregt. Steigt oder fällt die Geschwindigkeit über den kritischen Wert, so wird das Feld,35 in dem einen oder anderen Sinne erregt, und der Generator 30 erzeugt eine E. M. K., welche derjenigen der Generatoren 28 und 29 entgegenwirkt oder sie unterstützt, so daß wieder die erforderliche konstante E. M. K. zwischen den Klemmen 33, 34 auftritt. Der Generator 30, 35 kann ganz klein gehalten werden, da er nur als Zusatzmaschine dient.Obviously, the two magnetic fields can act on separate conductors of the armature by z. B. two fields with different numbers of poles and accordingly two different armature windings with the corresponding number of poles. Furthermore, the fields can act on spatially completely separate anchors, such as. B. is shown in FIG. Here 28, 29 and 30 mean separate anchors on the same shaft sit. The armature 28 and its field 31 form a saturated magnetic circuit while the armature 29 with its field 32 is not saturated. The two fields 31 and 32 are appropriate between the terminals 33, 34, between which the constant voltage should be present should, and terminal 33 is connected to both machines. The remaining terminals of the two Machines are connected to one another via the field winding 35, which leads to the armature 30 belongs, and this armature is at an intermediate point of its field winding and the Terminal 34. If this machine set is running at the critical speed, that is Field 35 for armature 30 does not appear to be excited. If the speed rises or falls above the critical value, the field 35 is excited in one sense or another, and the generator 30 generates an E.M.K., which counteracts that of the generators 28 and 29 or it supports so that again the required constant E.M.K. between the terminals 33, 34 occurs. The generator 30, 35 can be kept very small, since it is only used as an additional machine serves.

Die Ausführung gemäß Fig. 7 stellt eine weitere Ausgestaltimg der Schaltung gemäß Fig. 6 dar. Hier sind im ganzen sechs Anker vorhanden, die wieder auf einer gemeinsamen oder auf mehreren gekuppelten Wellen sitzen können. Die Anker 36 und 36' laufen in einem gesättig-The embodiment according to FIG. 7 represents a further embodiment of the circuit according to FIG Fig. 6. Here are a total of six anchors, which again on a common or can sit on several coupled shafts. The armatures 36 and 36 'run in a saturated

ten, dagegen die Anker 37 und 37' in einem ungesättigten Felde. Die Felder dieser beiden Maschinenpaare werden durch zwei, in Reihe liegende Wicklungen 38, 38' erregt. Diese liegen zwischen den Leitern, zwischen welchen eine gleichbleibende Spannung aufrecht erhalten werden soll. Zwischen die Anker 36 und 36' bzw. die Anker 37 und 37' ist je ein weiterer Anker 40 bzw. 40' eingeschaltet. Die Felder der Anker 40 und 40' werden durch Wicklungen 39 bzw. 39' erregt, welche in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise je zwischen zwei Maschinen mit einem gesättigten und einem ungesättigten Felde geschaltet sind. Infolgedessen wirkt die Differenz der Spannungen der Anker 36 und 37 auf das Feld 39 des Ankers 40, und die Differenz der Spannungen der Anker 36' und 37' wirkt auf das Feld 39' des Ankers 40'. Diese Anordnung hat gegenüber der nach Fig. 6 den Vorteil, daß sich hier keine Felder bilden, welche sich nachher wieder aufheben.th, on the other hand the anchors 37 and 37 'in an unsaturated Field. The fields of these two pairs of machines are separated by two, in series lying windings 38, 38 'excited. These lie between the conductors, between which one constant tension should be maintained. Between the anchors 36 and 36 ' or the armatures 37 and 37 'are each a further armature 40 and 40' switched on. The fields the armature 40 and 40 'are excited by windings 39 and 39', which are shown in FIG evident way between two machines with one saturated and one unsaturated Fields are switched. As a result, the difference in the voltages of the armature 36 and 37 acts on the field 39 of the armature 40, and the difference in the voltages of the armatures 36 'and 37' acts on the field 39 'of the armature 40'. This arrangement has the advantage over that of FIG. 6 that no fields are formed here, which are canceled again afterwards.

Bei allen bisher beschriebenen Ausführungen wirken das gesättigte und ungesättigte Magnetfeld jedesmal unmittelbar auf umlaufende Leiter zur Erzeugung einer E. M. K., und die Differenz der beiden erzeugten E. M. K. wird zum Ausgleich der Erregung benutzt. Man kann aber auch die Differenz der Kraftflüsse zur Erzeu- - gung der Ausgleichs-Ε. M. K. benutzen. Eine in dieser Weise eingerichtete Ausführung ist in . Fig. 8 dargestellt, und zwar in Anwendung auf die Erregermaschine eines Hauptgenerators 41,In all of the designs described so far, the saturated and unsaturated magnetic fields are effective each time directly on the circumferential ladder to generate an E.M.K., and the difference of the two E.M.K. produced are used to compensate for the excitation. But you can also the difference between the force flows to generate the compensation Ε. Use M.K. One Execution set up in this way is in. Fig. 8 shown in application the exciter of a main generator 41,

42. Das Feld des Erregers besitzt hier zwei parallele Joche, von denen 43 gesättigt, dagegen 44 ungesättigt und zweckmäßig mit einem Luftspalt ausgeführt ist. Die Wicklungen der Joche42. The field of the exciter here has two parallel yokes, 43 of which are saturated, on the other hand 44 is unsaturated and expediently designed with an air gap. The windings of the yokes

43 und 44 liegen parallel (Fig. 8) oder in Reihe an den Klemmen des Hauptankers 42 und sind so eingerichtet, daß für gewöhnlich der Kraftfluß nur über die beiden Joche verläuft. Sind die Kraftflüsse in den Jochen 43 und43 and 44 are parallel (Fig. 8) or in series at the terminals of the main anchor 42 and are set up in such a way that the power flow usually only runs over the two yokes. Are the power flows in yokes 43 and

44 gleich stark, so durchsetzt ein gewisser Teil des Kraftflusses den Anker 45. Ändert sich aber die Geschwindigkeit der Anker 42 und 45, welche wieder auf einer gemeinsamen Welle sitzen mögen, so wird der Kraftfluß in 44 kleiner oder größer als in 43, und der 45 durchsetzende Kraftfluß ändert sich ebenfalls und nimmt die für die Regelung erforderliche Größe an, die elektromotorische Kraft des Ankers 45 wirkt der Spannung des Ankers 42 entgegen.44 equally strong, a certain part of the power flow passes through the armature 45. Changes but the speed of the armature 42 and 45, which again on a common Like the shaft, the flow of force in 44 becomes smaller or greater than in 43, and the 45 penetrating it Power flow also changes and takes the size required for regulation on, the electromotive force of the armature 45 counteracts the voltage of the armature 42.

Das Hauptfeld 41 kann mit beiden Ankern 42 und 45 oder auch allein mit letzterem in ReiheThe main field 41 can be in series with both anchors 42 and 45 or with the latter alone

. liegen. In letzterem Falle wird der. Bereich der Maschine durch die beiden Geschwindigkeiten begrenzt, bei welchen entweder die Differenz zwischen den Kraftlinien flüssen ihr Maximum hat oder die beiden Kraftflüsse gleich sind.. lie. In the latter case, the. Range of the machine through the two speeds limited at which either the difference between the lines of force flow their maximum has or the two power flows are equal.

Die Vorteile dieser Ausführung ergeben sich zunächst aus einem Vergleich mit der Anordnung nach Fig. 1. Bei letzterer erzeugt die Ankerrückwirkung einen Kraftlinienfluß in der Richtung von der Bürste 5 nach der Bürste 6, und dieses Querfeld erzeugt eine E. M. K. zwischen den Bürsten 7 und 8.The advantages of this embodiment emerge first from a comparison with the arrangement according to Fig. 1. In the latter, the armature reaction produces a Kraftlinienfluß in the direction from the brush 5 to the brush 6, and this transverse field generates an electromotive force between the brushes 7 and 8.

Mithin beeinflußt die Ankerrückwirkung unmittelbar die zum Erregen benutzte Ausgleichs-E. M. K. Bei der Anordnung nach Fig. 8 beeinflußt dagegen der durch die Ankerrückwirkung hervorgerufene Kraftlinienfluß in der Hauptmaschine den Erreger offenbar überhaupt nicht. Da ferner der Kraftlinienfluß infolge der Ankerrückwirkung in dem Erreger und das Hauptfeld des letzteren etwa im rechten Winkel stehen, so kann letzterer durch ersteren überhaupt nicht beeinflußt werden und übt mithin auch keine Wirkung auf die erregende E. M. K. aus.The anchor reaction therefore directly influences the compensation E used for excitation. M. K. In the arrangement according to FIG. 8, however, is influenced by the armature reaction evoked line of force flow in the main engine evidently affects the pathogen at all not. Furthermore, since the flux of the lines of force due to the armature reaction in the exciter and the main field of the latter are roughly at right angles, so the latter can pass through the former are not influenced at all and therefore also has no effect on the exciting E. M. K. from.

Wie. bei der ersteren Ausführung läßt sich auch bei allen übrigen eine genauere Regelung erzielen, indem man einen Ausgleichserregerstrom, d. h. den Erregerstrom der Zusatzmaschine in dem einen Falle und den Erregerstrom der Hauptmaschine in dem anderen Falle durch einige wenige Wicklungen schickt, welche auf dem Feld des ungesättigten magnetischen Kreises anzubringen sind. Offenbar läßt sich die gleiche Anordnung auch unmittelbar für den Hauptgenerator vorsehen. So könnte der Erregeranker 45 in Fig. 8 selbst der Anker eines Hauptgenerators sein.As. in the case of the former version, a more precise regulation can also be achieved with all the others achieve by applying a compensating excitation current, d. H. the excitation current of the additional machine in one case and the excitation current of the main engine in the other sends a few windings, which on the field of the unsaturated magnetic circuit are to be attached. Obviously, the same arrangement can also be used directly for the Provide main generator. The exciter armature 45 in FIG. 8 could itself be the armature of a Be the main generator.

Werden bei irgendeiner der beschriebenen Ausführungen das gesättigte und ungesättigte Feld mit Strom in Abhängigkeit vom Strome an Stelle von der Spannung der Hauptmaschine erregt, so erhalten sie diesen Strom konstant. Als Beispiel hierfür ist in Fig. 9 eine der Fig. 8 entsprechende Ausgestaltung dargestellt. Hier erregt allein der Anker 45 das Feld 41, und die Wicklungen der Joche 43, 44 liegen in Reihe mit dem Anker 42 und den Außenleitungen.Will in any of the embodiments described the saturated and unsaturated Field with current as a function of the current instead of the voltage of the main engine when excited, they receive this current constant. As an example of this, FIG. 9 shows one of FIG. 8 corresponding design shown. Here alone the armature 45 excites the field 41, and the Windings of the yokes 43, 44 are in series with the armature 42 and the external lines.

Obwohl —■ wie bereits gesagt — die vorliegenden Maschinen besonders für Zugbeleuchtung oder zum Antrieb durch Wind- oder Wasserräder geeignet sind, so· können sie auch als gewohnliche Generatoren oder Zusatzmaschinen in Kraftstationen verwendet und dann durchirgendwelche Maschinen angetrieben werden, welche mit nahezu gleichförmiger Geschwindigkeit laufen. Ihre Eigenschaften zeigen sich auch dann als wertvoll, weil ihre E. M. K. bei Änderungen der Belastung und der Ankerrückwirkung unverändert bleibt.Although - ■ as already said - the present Machines especially for train lighting or to be driven by wind turbines or water wheels are suitable, they can also be used as ordinary generators or auxiliary machines used in power stations and then powered by any machine which run at a nearly constant speed. Their properties show up also then as valuable because their E.M.K. in the event of changes in the load and the anchor reaction remains unchanged.

Claims

Patent Claims:

i. Method for regulating electrical generators to maintain a constant voltage or current strength, characterized in that the voltage to be regulated or the to Regulating current is used to produce two parts of a magnetic in normal operation Circle or two separate magnetic

table circles of different degrees of saturation equally strong, and so to excite, that one part (circle) is saturated, while the other part of the saturation limit is still considerably is removed, and that in the event of deviations from normal operations arising, differently strong power flows in those two parts (circles) either in their resulting effect of inducing a common electromotive Force or serve individually to generate two special electromotive forces through which the excitation of the generator or its exciter is regulated in the intended sense.

2. Arrangement for carrying out the method according to claim i, characterized in that that one of the two parts of the magnetic circuit or the one magnetic Circle contains a winding on 20 'which balances the main excitation electromotive force or the electromotive forces are switched so that the balancing effect is increased, for the purpose of making the regulation as sensitive as possible close.

3. Generator for carrying out the method according to claim 1, characterized in that that the saturated and unsaturated magnetic circuits are formed by yokes in series, while the anchor lies parallel to them, so that if the field strengths differ in the saturated and unsaturated yoke part, a differential force nut regulating the main field of the machine runs over the anchor.

For this purpose 2 sheets of drawings.