DE254426C

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Publication number: DE254426C
Application number: DENDAT254426D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Jüi 254426 KLASSE 2\d. GRUPPE

auf konstante Spannung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Juli 1911 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

20. März 1883

die Priorität

14. Dezember 1900 auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 27. Juli 1910 anerkannt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ma^ schine, welche ihre Spannung sowohl bei in weiten Grenzen veränderlicher Geschwindigkeit, wie auch bei stark wechselnder Belastung selbsttätig praktisch konstant hält.

Dies wird dadurch erreicht, daß der Hauptmaschine die Erregung durch besondere Hilfsbürsten geliefert wird, welche unter dem . Einfluß von zwei einander entgegenwirkenden magnetischen Systemen stehen. Dabei ist das eine System sehr stark gesättigt und erzeugt daher ein fast konstantes Feld, während das andere System schwach gesättigt ist und sein Feld mit der zu regelnden Spannung ändert. Wenn aus irgendwelcher Ursache die Spannung an den Hauptklemmen der Maschine zu steigen beginnt, so wächst auch das Feld des ungesättigten Magnetsystemes, während das Feld des gesättigten Magnetsystemes sich nur wenig ändert, so daß die durch die Differenz dieser Felder induzierte und das Erregerfeld der Hauptbürsten speisende Spannung zwischen den Hilfsbürsten stark abfällt und die Hauptspannung demnach praktisch auf ihrer normalen Höhe bleibt.

Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit getrenntem Erregerteil. Hier bedeuten A A die Feldmagnete der Hauptmaschine und B den Anker, b b die Kommutatorbürsten der einen und b₁ b₁ die der anderen Polarität. Diese Bürsten speisen den Nutzstromkreis, dessen Spannung konstant gehalten werden soll. B₁ ist der Anker der Erregermaschine mit Kornmutatorbürsten b₂ b₂, welche die Hauptpole A A speisen. Der Anker B₁ steht unter dem Einfluß von zwei Polsätzen A₁ A₁ und A₂ A₂. Die Pole A₁A₁ sind von entgegengesetzter Polarität und können von einer beliebigen Gleichstromquelle aus erregt werden. In der Zeichnung ist die Erregerwicklung dieser Pole als in Reihe mit der Erregerwicklung der Pole A₂ A₂ liegend und an den Stromkreis C angeschlossen dargestellt.

Von den Polen A₂ A₂ hat jeder die entgegengesetzte Polarität wie der benachbarte PoIA₁. Das Feld der Pole A₁A₁ ist stark gesättigt, was durch größere Windungszahl ihrer Erregerwicklung angedeutet ist, und ist daher fast konstant, das Feld der Pole A₂ A₂ wechselt dagegen mit der Spannung des Stromkreises C seine Stärke. Demzufolge werden zwischen den Bürsten b₂ b_% zwei entgegengerichtete diesen Feldern proportionale Spannungen induziert, deren eine konstant und deren andere mit der Nutzspannung veränderlich ist. Dies ist im Diagramm Fig. 4 dargestellt, worin auf der Abszissenachse 0-2 die Werte der Spannung des Nutz-

Stromkreises C oder des dieser proportionalen Erregerstromes der Pole A₁ und A₂ und auf der Ordinatenachse 0-3 die entsprechenden magnetischen Flüsse dieser Pole aufgetragen sind. Die Kurve 0-4 bzw. die Gerade o-t sind die Magnetisierungskurven der gesättigten Pole A₁ bzw. der ungesättigten Pole A₂. Der normale Arbeitszustand der Maschine entspricht der punktiert ausgezogenen Ordinate 5-6. In diesem Bereich ist die Sättigung der Pole A₂ bereits so groß, daß ihr Fluß praktisch konstant ist. Die zwischen den Bürsten b₂ b., induzierte Spannung ist proportional der Differenz der der Abszisse 0-6 entsprechenden Ordinaten der Kurven 0-4 und 0-1, d. h. ist proportional dem kleinen Abschnitt der punktierten Linie 5-6 zwischen diesen beiden Magnetisierungskurven.

Wenn nun die Spannung des Nutzstromkreises aus irgendeiner Ursache ein wenig an-Avächst, so wächst entsprechend auch der Erregerstrom der Magnetpole A₁ und A₂. Infolgedessen verschiebt sich die punktierte Linie 5-6 in Fig. 4 ein wenig nach rechts.

Aber bereits bei einer sehr geringen Verschiebung dieser Linie nach rechts nimmt die Länge des zwischen der Kurve 0-4 und der Kurve ο-1 enthaltenen Teiles dieser Linie so stark ab, daß die Spannung zwischen den Erregerbürsten dadurch erheblich vermindert wird, und die dadurch bedingte Abnahme der Hauptpolerregung der Spannungserhöhung der Hauptmaschine entgegenwirkt. In ähnlicher Weise führt auch eine unerhebliche \⁷erminderung der Spannung des Nutzstromkreises bereits eine wesentliche Vergrößerung der Erregerspannung der Hauptmaschine herbei. Dies ergibt eine sehr empfindliche und genaue Regelung, wobei die Spannung innerhalb eines weiten Regelungsbereiches fast vollkommen unabhängig von der Drehzahl und von der Belastung bleibt.

Die beiden Teile der Maschine, der den Hauptstrom und der den Erregerstrom erzeugende, können miteinander vereinigt werden. Eine solche Vereinigung zeigt Fig. 2.

Gemäß diesei- sind die Pole A A ähnlich wie vier Pole einer sechspoligen Maschine angeordnet, wobei die den Bürsten b b gegenüberliegenden Pole die eine Polarität und die den Bürsten b₁ b₁ gegenüberliegenden Pole die andere Polarität haben. Ist für den Anker beispielsweise eine Trommelwicklung gewählt, so liegen die Bürsten in der Regel — bei gabelartigen Stirnverbindungen der Spulenseiten — physikalisch gegenüber den Polmitten, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Bürsten b„ b₂ dienen hier wie in Fig. 1 nur zur Speisung der Pole A A. Die Pole A₁A₂ dienen zur Erzeugung der Spannung zwischen diesen Bürsten, und ihre Erregerspulen sind angeordnet ebenso wie in Fig. 1.

Da bei einem mehrpoligen Anker jeder Pol nur auf den benachbarten Teil des Ankers — d. h. auf den Teil, welcher an die dem Pole gegenüberliegenden Bürsten angeschlossen ist — einwirkt, so wird in einem Teile des Ankers B die Spannung zwischen den Bürsten b₂ b₂ für die Erregung der Maschine erzeugt, während der übrige Teil der Ankerwicklung den Hauptstrom für den Nutzstromkreis erzeugt.

Bei einer mehrpoligen Anordnung" ist es nicht unbedingt notwendig, daß jeder Erregerbürste immer j e zwei Pole A₁ und A₂ entsprechen. Statt dessen kann man gegenüber einer Erregerbürste b₂ nur den Pol A₁ und gegenüber der anderen Erregerbürste nur den Pol A₂ anordnen.

Eine derartige Einrichtung zeigt Fig. 3. Diese Einrichtung hat im Vergleich mit der vorigen den Vorteil einer kleineren Anzahl der Pole und der Erregerspulen, aber auch zugleich den Nachteil einer etwas ungünstigeren Kommutation. Das letztere beruht darauf, daß bei der Anordnung gemäß Fig. 2, wenn der Anker sich z. B. gegen den Uhrzeiger dreht, die Stromwendung an den Erregerbürsten b₂ b₂ unter den Spitzen der gesättigten Pole A₁, also im konstanten Feld vor sich geht, während dies bei der Anordnung gemäß Fig. 3 in bezug auf die Stromwendung in der Nähe der Pole A₂ nicht der Fall ist.

Die vorliegende Erfindung ist natürlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann z. B. die Anordnung gemäß Fig. 1 auch für Selbstregelung der Wechselstrommaschinen verwendet werden. Dann ist die Hauptmaschine ein Wechselstromerzeuger, und der Erregerstrom der Gleichstromerregermaschine wird hierbei nicht unmittelbar dem Nutzstromkreis entnommen, sondern muß natürlich zuerst unter Zwischenschaltung eines Umformers oder Gleichrichters beliebiger Bauart gleichgerichtet werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Regelung von Dynamomaschinen veränderlicher Drehzahl und Belastung auf konstante Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung einer die Hauptdynamomaschine erregenden Hilfsdynamomaschine durch ein stark gesättigtes Polsystem und ein diesem entgegenwirkendes, schwach gesättigtes Polsystem erzeugt wird, in der Weise, daß der Kraftfluß des ersteren Polsystems immer größer bleibt als der mit der zu regelnden Spannung sich ändernde Kraftfluß des letzteren Polsystems.
2. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom der Erregermaschine dem Nutzstromkreise unmittelbar oder mittelbar entnommen wird.
3. Ausführungsform nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspulen der Erregermaschine untereinander in Reihe liegen.
4. Ausführungsform nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch Vereinigung des den Hauptstrom erzeugenden und des den Erregerstrom erzeugenden Teiles in einer Maschine.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.