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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 268162 KLASSE 21 d. GRUPPE- M 268162 CLASS 21 d. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Dezember 1909 ab. Längste Dauer: 13. November 1924.Patented in the German Empire on December 12, 1909. Longest duration: November 13, 1924.

Drehfeld-Induktionsgeneratoren, deren Stator- und Rotorkreise durch Kollektoren oder Frequenzwandler aneinandergeschlossen sind, und deren Periodenzahl eingestellt oder geregeltRotary field induction generators, their stator and rotor circuits through collectors or frequency converters are connected to one another, and their number of periods is set or regulated

S werden kann, zeigen zwei Eigenschaften, die nicht für alle Verwendungszwecke erwünscht sind.S may exhibit two properties that are not desirable for all uses are.

Einerseits ist die Frequenz der abgegebenen Wechselströme bei konstant gehaltener Ubersetzung zwischen Rotor- und Statorwicklung fast konstant. Sie schlüpft mit zunehmender Strombelastung nur sehr wenig gegen ihren Leerlaufswert, während es oft erwünscht ist, beispielsweise zur Pufferung von Motoren, stärkeren Abfall der Frequenz mit der Belastung zu haben.On the one hand, there is the frequency of the alternating currents output while the ratio is kept constant between rotor and stator winding almost constant. As the current load increases, it slips very little against hers Idle value, while it is often desired, for example for buffering engines, to have a greater drop in frequency with exposure.

Andererseits sinkt bei selbsterregten Generatoren das Hauptfeld der Maschine ein wenig mit der Belastung, ganz ähnlich wie es von ,Gleichstromdynamos her bekannt ist, und wie es speziell für Drehfeldgeneratoren im Patent 263586 näher erläutert ist. Die Stärke des Feldabfalles mit zunehmender Belastung richtet sich im wesentlichen nach der Größe der Streuung des Generators und kann bei ungünstigen Verhältnissen oder starker Überlastung sogar bis zum völligen Außertrittfallen der Selbsterregung fortschreiten. Auch bei günstigen Verhältnissen ist es meist wünschenswert, mit möglichst konstantem Generatorfelde zu arbeiten, damit bei plötzlichen Stößen keine zu geringe Sicherheit gegen das Verlieren des Feldes besteht.On the other hand, with self-excited generators, the main field of the machine drops a little with the load, very similar to what is known from DC dynamos, and how it is specifically explained in more detail for rotating field generators in patent 263586. The strength of the Field drop with increasing load depends essentially on the size of the Variation of the generator and can occur under unfavorable conditions or severe overload progress even to the point of complete dropping out of self-excitement. Even under favorable conditions it is usually desirable to have a generator field that is as constant as possible to work so that there is no insufficient security against losing the field in the event of sudden impacts.

Beide Aufgaben sollen durch die nachfolgend beschriebene Erfindung gelöst werden, die eine Kompoundierung des Drehfeld-Induktionsgenerators bewirkt, sowohl hinsichtlich • seines Feldes als besonders seiner Periodenzahl. Die Kompoundierung soll durch eine gegenseitige Übertragung der Arbeitsspannungen zwischen Stator- und Rotorwicklung hervorgerufen werden, die beispielsweise durch eine Anordnung nach Fig. 1 erzielt wird.Both tasks are to be achieved by the invention described below, a compounding of the rotating field induction generator causes, both with regard to • its field and especially its number of periods. The compounding should be achieved through a mutual transfer of the working voltages caused between stator and rotor winding, for example by an arrangement according to Fig. 1 is achieved.

Es bedeutet dort g den Drehfeld-Iriduktionsgenerator, t einen Nebenschlußtransformator zur Regulierung der Periodenzahl und s einen Serientransformator, der zur Spannungsübertragung und zum Energieaustausche zwischen Stator und Rotor dienen soll.There it means g the rotating field induction generator, t a shunt transformer for regulating the number of periods and s a series transformer which is intended to be used for voltage transmission and energy exchange between stator and rotor.

Um einen Energiefluß zwischen den beiden Wicklungen des Serientransformators zu ermöglichen, muß dafür gesorgt werden, daß ein Feld in ihm besteht, das zeitlich senkrecht auf der Richtung der Vektoren der Arbeitsströme steht. Dieses Feld, auf dessen Erzeugung später eingegangen wird, induziertTo allow energy to flow between the two windings of the series transformer, it must be ensured that there is a field in it that is perpendicular to time stands on the direction of the vectors of the working currents. This field, the generation of which will be discussed later, induces

eine elektromotorische Kraft e_s in beiden j Wicklungen, und zwar in entgegengesetzten ι Richtungen, wenn die Arbeitsströme derart | durch den Transformator geführt werden, daß I sie sich gegenseitig aufgeben. , Der Einfachheit wegen sollen alle Überlegungen auf Maschinen mit gleichen effektiven Amperewindungen in Rotor- und Statorkreisen bezogen werden.an electromotive force e _s in both j windings, in opposite ι directions when the working currents | be passed through the transformer that I give up on each other. For the sake of simplicity, all considerations should be related to machines with the same effective ampere-turns in the rotor and stator circuits.

ίο Nennt man die Frequenz der Statorströme w, die der Rotorströme v, die sekundliche Drehzahl des Generators η und die Zahl seiner Polpaare p, dann stehen diese Größen in der bekannten Beziehungίο If you name the frequency of the stator currents w, that of the rotor currents v, the secondary speed of the generator η and the number of its pole pairs p, then these quantities are in the known relationship

(1.) p η = u) -f v, (1.) p η = u) -f v,

wenn. man alle Größen bei Übersynchronismus positiv rechnet. Um die Wirkungsweise des Serientransformators zu erkennen, müssen die Spannungsgleichungen für die Stator- und Rotorkreise aufgestellt werden. Dabei sollen die Ohmschen Widerstände und Streuungen, die beide nur sekundäre Wirkungen ausüben, unberücksichtigt bleiben.if. all sizes are calculated positively with oversynchronism. To understand how the To recognize series transformer, the voltage equations for the stator and Rotor circles are set up. The ohmic resistances and scatter, both of which have only secondary effects are not taken into account.

Bezeichnet man das Hauptfeld des Generators mit Φ, seine effektive Windungszahl mit w, die äußere Netzspannung mit E und das Übersetzungsverhältnis des regelbaren Nebenschlußtransformators mit ü, dann ergeben sich für die Statorspannung des Generators die WerteIf the main field of the generator is designated with Φ, its effective number of turns with w, the external mains voltage with E and the transformation ratio of the controllable shunt transformer with ü, then the values for the stator voltage of the generator result

e_st — E — e_s = ww Φ e _s t - E - e _s = ww Φ

und für die Rotorspannungand for the rotor tension

(3·) e_r — η E -f e_s = ν w Φ.(3) e _r - η E -f e _s = ν w Φ.

Durch einfache Zwischenrechnungen erhält man aus den drei Gleichungen für die Frequenz der Statorströme den AusdruckThe three equations for the frequency are obtained by simple intermediate calculations the stator currents the expression

-pn-pn

11 — -ι + a \ E 11 - -ι + a \ E

und wenn man den Wert der Statorfrequenz, der ohne eingeschalteten Serientransformator bestehen würde, mit w₀ bezeichnet, dann wird die Frequenzänderung gegeben durchand if the value of the stator frequency that would exist without the series transformer switched on is denoted by w ₀ , then the frequency change is given by

Drückt man demnach dem Serientransformator ein bestimmtes Feld von außen auf, dann kann man bei beliebiger Stellung des Nebenschlußtransformators die Frequenz ändem. Macht man das Feld abhängig vom Belastungsstrome, dann erzielt man einen automatischen Frequenzabfall mit der Belastung/also eine Frequenzkompoundierung. Gleichzeitig mit der Periodenzahl ändert sich auch die Stärke des Hauptfeldes Φ im Generator.If you press a certain field onto the series transformer from the outside, then you can change the frequency at any position of the shunt transformer. If the field is made dependent on the load current, then an automatic frequency drop is achieved with the load / that is a frequency compounding. Simultaneously with the number of periods changes the strength of the main field Φ in the generator.

Der Versuch zeigt dies ohne weiteres, theoretisch ist es nur unter Berücksichtigung der Maschinenwiderstände zu erläutern. Wünscht man das Feld eines Drehfeld-Induktionsgenerators mit Selbsterregung bei allen Strombelastungen annähernd konstant zu halten, dann kann man durch die Wirkung eines derartigen Kompoundtransformators den natürlichen Feldabfall gerade aufheben. Außerdem ist, wie beschrieben, eine Änderung der Frequenz bis zu beliebigem Grade erzielbar.The experiment shows this without further ado, theoretically it is only taking into account the To explain machine resistances. If you want the field of a rotating field induction generator to be kept approximately constant with self-excitation at all current loads, then, through the action of such a compound transformer, the natural Just pick up field waste. In addition, as described, there is a change in frequency achievable to any degree.

Ändert man die Richtung der Magnetisierung im Kompoundtransformator, dann tritt natürlich eine Steigerung der Frequenz anstatt eines Abfalles ein.If you change the direction of magnetization in the compound transformer, then occurs of course an increase in frequency instead of a decrease.

Um eine automatische Kompoundierung zu erzielen, ist es erforderlich, das Feld im Serientransformator von dem Belastungsstrome abhängig zu machen. Das erfolgt auf einfachste Weise dadurch, daß man die primären und sekundären Arbeite - Amperewindungen jedes Schenkels des Kompoundtransformators einander nicht direkt entgegenwirken läßt, sondern ihnen eine bestimmte Phasenverschiebung gegeneinander gibt, so wie es im Diagramm der Fig. 2 dargestellt ist. Das Kompoundierungsfeld Φ_Α des Transformators und daher auch die Kompoundspannung e_s ist dann bei konstantem magnetischen Widerstände direkt proportional dem Arbeitsstrome.In order to achieve automatic compounding, it is necessary to make the field in the series transformer dependent on the load current. This is done in the simplest way by not allowing the primary and secondary work - ampere turns of each leg of the compound transformer to counteract each other directly, but instead giving them a certain phase shift from one another, as shown in the diagram in FIG. The compounding field Φ _{Α of} the transformer and therefore also the compound voltage e _s is then directly proportional to the working current at constant magnetic resistance.

Die Phasenverschiebung der Amperewindungen kann man auf bekannte Weise entweder durch Verschiebung der Stromphasen gegeneinander hervorrufen, beispielsweise durch Bürstenverschiebung oder ein äquivalentes Mittel zur Phasendrehung, oder eine gemischte Phasenwicklung auf den Tränsformatorschenkeln, beispielsweise eine Stern-Dreieckschaltung oder eine äquivalente kombinierte Schaltung. Man kann den. Kompoundtransformator auch als Drehfeldtransformator ausführen, bei dem durch Rotorverdrehung eine richtige Stärke der Kompoundierung eingestellt wird.The phase shift of the ampere turns can be done in either known manner cause by shifting the current phases against each other, for example by Brush shift or an equivalent means of phase rotation, or a mixed one Phase winding on the transformer legs, for example a star-delta connection or an equivalent combined circuit. One can. Compound transformer too run as a rotary field transformer, in which a correct strength due to rotor rotation the compounding is discontinued.

Das Kompoundierungsverfahren ist unabhängig von der besonderen Schaltungsweise des Drehfeldgenerators. Man ist auch nicht darauf angewiesen, seinen Rotor mit Gleichstromwicklung und Kollektor zu versehen, sondern kann die Periodenumformung, wie im Patent 263586 beschrieben, auf ganz beliebige Weise vornehmen. In Fig. 3 ist beispielsweise dargestellt, wie ein kompoundierter Drehfeldgenerator betrieben werden kann, wenn ein besonderer synchron angetriebener Kollektorfrequenzwandler f zum Umformen der Periodenzahlen von Stator- und Rotorkreisen benutzt wird. Auch die besondereThe compounding process is independent of the particular switching method of the rotating field generator. You don't have to rely on equipping your rotor with a direct current winding and collector, but you can perform the period conversion in any desired way, as described in patent 263586. 3 shows, for example, how a compounded rotating field generator can be operated if a special synchronously driven collector frequency converter f is used to convert the number of periods of stator and rotor circuits. Also the special one

Schaltung und Antriebsart dieses Frequenzwandlers ist ohne direkten Einfluß auf die Wirkungsweise der Kompoundierung.The circuit and drive type of this frequency converter has no direct influence on the Effect of compounding.

Claims

Patent-to sayings:

i. Method for compounding rotating field induction generators, their frequency is regulated according to patent 263586, characterized by a transmission dependent on the load on the generator the working voltages between stator and rotor circuits.

2. Device for practicing the method according to claim i, characterized by a series transformer of any type and circuit, its windings are traversed by the stator and rotor working currents.

1 sheet of drawings.