DE250333C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

ATENTSCHRIFT

-M 250333 KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. April 1910 ab.

Aus der französischen Patentschrift 369676 ist es bekannt, daß kompensierte Mehrphasenmaschinen von der dort beschriebenen Konstruktion, bei denen jeder Pol von zwei Phasen erregt wird, als Generatpren angetrieben, sich selbst erregen und dabei bei konstanter Tourenzahl Ströme verschiedener Periodenzahl liefern können (S. 3, Zeile 5 bis 45).

Die Einstellung verschiedener Periodenzahlen kann man dadurch erreichen, daß man das Windungsverhältnis der beiden Phasen auf einem Pol oder die Reaktanzen und Widerstände im Erregerkreise ändert. Im allgemeinen wird bei dieser Regelung mit der Periodenzahl die Spannung verändert. Wenn man also konstante Spannung bei veränderlicher Periodenzahl erhalten will, so muß man bei jeder Verstellung der Periodenzahl die Spannung auf den früheren Wert nachregeln, so daß der Regelungsvorgang sehr verwickelt wird. Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, auf einfachem elektrischen Wege eine unabhängige Regelung der Periodenzahl und Spannung zu ermöglichen, ohne die Windungszahlen der Erregerwicklungen zu verändern. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Erregerwicklungen eines Pols an solche Spannungen gelegt werden, daß durch Regelung (z. B. mit Hilfe eines Widerstandes) im Kreise einer Wicklung ini wesentlichen nur die Periodenzahl bei konstanter Spannung verändert wird, während durch die andere Wicklung im wesentlichen nur die Spannung eingestellt wird. Dieses ist dadurch möglich, daß man die beiden Wicklungen an Spannungen legt, die einen bestimmten Winkel miteinander bilden. Das Weitere soll an Hand von Beispielen und Diagrammen erläutert werden.

Fig. ι gibt die Anordnung für einen zweiphasigen kompensierten Kollektorgenerator mit Trommelwicklung und Nebenschlußerregung. Die Feldwicklung der Achse 1 besteht aus zwei Wicklungen von gleicher Windungszahl (dieses ist der Einfachheit halber angenommen, ist aber nicht unbedingt notwendig), von denen W₁ an der Spannung derselben Achse, die Wicklung W₂ an der Spannung der Achse 2 liegt; entsprechend sind auch die Wicklungen der Achse 2 geschaltet. Arbeitet die Maschine als selbsterregter Generator, so läßt sich die Periodenzahl bei unveränderter Spannung dadurch ändern, daß man die Widerstände in den Wicklungen ändert, welche von den räumlich um 90 ° gegen die Achse der betreffenden Wicklung verschobenen Bürsten erregt werden, also die Widerstände R'₂ und i?"-( der Fig. 1; die beiden anderen Widerstände bleiben für die Periodenzahlregelung unverändert; dagegen läßt sich durch sie dann der Wert der Spannung einstellen. Die Periodenzahl fällt mit dem Wachsen der Wider-

stände R'₂ und /?"-, und wird bei Unterbrechung der Kreise gleich o, d. h. die Maschine liefert dann Gleichstrom. Das Diagramm der Fig. 2 zeigt die Richtigkeit dieser Behauptungen; es ist für eine Phase z. B. die Phase ι aufgestellt; die Windungszahlen der einzelnen Wicklungen sind gleich angenommen. N₁ ist der Kraftfiuß der Achse i. Wir nehmen vorläufig Leerlauf der Maschine an. Die Rotationsspannungen OE₁ und OZi₂ fallen dann mit den entsprechenden Klemmenspannungen zusammen. Od = e sei nach Größe und Richtung die E. M. K., welche von dem Kraftnuß N₁ in jeder der beiden Erregerwindungen der Achse 1 bei irgendeiner Periodenzahl c induziert wird. Damit nun Gleichgewicht herrscht, muß erstens die resultierende magneto-motorische Kraft der beiden Wicklungen in die Richtung von OE₁ fallen und die dieser Spannung entsprechende Größe haben. Dieses folgt aus der Bedingung, daß bei Kollektormaschinen das resultierende Erregerfeld in Phase mit der Rotationsspannung sein muß. Zweitens müssen die Spannungen in den Wicklungen den Bürstenspannungen das Gleichgewicht halten. Da die Windungszahl aller Wicklungen gleich ist, kann man die Erregerströme als Maß der magneto-motorischen Kräfte einführen. Es sei i_r = OK der Erregerstrom, welcher der Rotationsspannung E₁ entspricht. Die Ströme in den Windungen W₁ und w₂ ergeben sich dann auf folgende Weise. Die Spannung Od = e subtrahiert sich algebraisch in der Wicklung W₂ von der Klemmenspannung E₂ (in der Figur ist Zi₂ f = e abgetragen), Of ist der Rest gleich dem Ohmschen Spannungsverlust i₂ r₂ in dem Kreise der Wicklung W₂. In der Wicklung W₁ wird die Spannung e = E_xg geometrisch mit OZi₁ zusammengesetzt und gibt als Ohmschen Spannungsverlust den Vektor Og = i_x r_v Da nun der Strom i₂ in die Richtung von OE₂ fällt, ergibt das Dreieck KhO unmittelbar die beiden Ströme i₂= Kh und I₁ = hO.

Soll jetzt bei konstanter Klemmenspannung die Periodenzahl verändert, z. B. vergrößert werden, so verkleinern wir den Widerstand in dem Kreise w₂ und lassen den Widerstand' im Kreise W₁ konstant (in den Erregerkreisen der Achse 2 ist selbstverständlich dementsprechend zu verfahren). Der resultierende Strom i,- muß konstant bleiben; ferner müssen die früher angegebenen Gleichgewichtsbedingungen erfüllt sein. Die Richtungen von i₂ r₂ und e bleiben dieselben, und es bewegen sich somit die Punkte g und h auf den Geraden E₁L und PK. Es sei z. B. die doppelte Periodenzahl (=2c) zu erreichen, dann wird, da der Kraftfluß konstant gleich TV bleibt, die induzierte E. M. K. der Wicklungen doppelt so groß, also gleich O d' = e' — 2 β.

Den Ohmschen Spannungsverlust im Kreise W₁ erhalten wir dann aus dem Dreieck E' g' O zu g'O, der Strom im Kreise W₁ ist i\ — h'O, die Beziehung

h'O hO ^l

wird durch den konstanten Widerstand im Erregerkreis W₁ erfüllt. Ferner hat man

i ι . J f) f TT pi

2 2 — / — '2

i\ — h'k;

daraus ist r\ bestimmt. Wir sehen, r'₂ ist kleiner als r₂. Also ist in der Tat die Bedingung erfüllt, daß bei konstanter Spannung die Periodenzahl sich verdoppelt hat. Durcia Einstellung des Regelungswiderstandes im Kreise W₁ und des entsprechenden in der Achse 2 läßt sich dann die Größe der Spannung einstellen.

Fig. 3 zeigt das Verfahren auf eine dreiphasige Maschine angewendet. Hier wird für die beiden Erregerwicklungen jeder Achse die Sternspannung derselben Achse und die verkettete der beiden andern verwendet, also wieder senkrecht aufeinander stehende Spannungen, wie im zuerst behandelten Falle. In der Zeichnung ist die Schaltung nur für eine Phase vollständig angegeben und ist für die andern entsprechend zu ergänzen.

Das Diagramm, Fig. 4, erläutert den Regelungsvorgang. Die Bezeichnungen entsprechen der Fig. 2 und die an diese letztere geknüpften Betrachtungen sind also ohne weiteres auch hier gültig. Das hier beschriebene Verfahren ist nicht auf die Anwendung von Widerständen zur Regelung beschränkt. Man kann mit Vorteil auch regelbare Transformatoren verwenden, die primär an die Bürsten, sekundär an die Erregerwicklungen angeschlossen werden. Die Anordnung bleibt sonst im wesentlichen dieselbe, wie sie in den Fig. ι und 3 dargestellt ist. Die Veränderung der Periodenzahl bei konstanter Spannung erfolgt dann dadurch, daß die Spannung an denjenigen Wicklungen geregelt wird, die von den um 90 ° gegen die Wicklungsachse verschobenen Bürsten erregt werden. Das Diagramm bleibt im wesentlichen dasselbe, nur ist jetzt r₂ konstant, OE₂ dagegen veränderlich ; einer Verkleinerung von r₂ entspricht eine Vergrößerung der Spannung.

Streng gelten die angegebenen Diagramme nur für Leerlauf, praktisch lassen sie sich auch auf den Belastungsfall übertragen, so daß auch dort durch eine Wicklung im we-, sentlichen die Periodenzahl geregelt wird, während durch die andere die Spannung eingestellt wird. Soll auch bei Belastung eine streng unabhängige Regelung erfolgen, so kann man diese dadurch erreichen, daß man den

Spannungsabfall durch eine Kompoundwicklung oder andere Mittel kompensiert. Das Verfahren läßt sich natürlich auf beliebige Phasenzahlen ausdehnen. Bei Einphasenmaschinen kann man zwei oder mehrere Maschinen entsprechend kombinieren; indem sie wechselseitig mit den entsprechenden Phasen erregt werden.

Die in der beschriebenen Weise geschalteten Kollektormaschinen können z. B. mit Vorteil als Anlaßmaschinen für kollektorlose Motoren, oder als Erregermaschinen für solche Anlaßmaschinen verwendet werden.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zur Regelung der Periodenzahl und der Spannung bei selbsterregten Ein- und Mehrphasenkommutatorgeneratoren, bei denen jeder Pol durch zwei Wicklungen erregt wird, die an zwei gegeneinander in der Phase verschobene Spannungen gelegt sind, insbesondere bei Anlaßmaschinen für kollektorlose Motoren oder deren Erregermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Spannungen einen Winkel von 90 ° miteinander bilden, und daß durch die Regelung im Kreise der einen Wicklung im wesentlichen nur die Spannung, bei Regelung im Kreise der anderen Wicklung im wesentlichen nur die Periodenzahl geändert wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Dreiphasenmaschinen die erste Wicklung an die Sternspannung, die zweite an die verkettete. Spannung gelegt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.