DE269982C

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Publication number: DE269982C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Ja 269982 KLASSE 21 d. GRUPPE

in BELFORT.

mit diesen liegende Hilfsmaschine.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. November 1911 ab.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleichen der Selbstinduktion in Gleichst rom wicklungen elektrischer Maschinen oder Apparate.

Es wird häufig gefordert, daß die in solchen Wicklungen erzeugten Stromschwankungen so rasch als möglich der Änderung der aufgedrückten Spannung folgen und nicht durch die Selbstinduktion der Wicklungen verspätet

ίο werden. Es handelt sich mit anderen Worten darum, für die Wicklung für jeden Augenblick die Beziehung

zwischen ihrer Spannung E, dem Widerstand r und dem Strom / anzustreben, unabhängig davon, wie rasch die Spannungsänderungen aufeinanderfolgen.

Die Verwirklichung dieses Gedankens ist für viele elektrische Maschinen von größter Bedeutung, beispielsweise für die Erregerwicklungen von Dynamomaschinen, auf welche die Spannungs- oder Geschwindigkeitsregler mit größtmöglicher Geschwindigkeit einwi rken sollen, die Kompoundwicklungen der Dynamomaschinen, die Erregerwicklungen von Anlaßgeneratoren, welche zur Speisung von Motoren bestimmt sind, deren Geschwindigkeit schnell geregelt oder deren Drehsinn umgekehrt werden soll (Walzwerksmotoren, Fördermaschinen usw.).

Die Erfindung gestattet, die Selbstinduktion einer Wicklung in beliebigen Grenzen auszugleichen. In der Zeichnung ist die Erfindung in Fig. ι schematisch dargestellt.

Zur Wicklung A, deren Selbstinduktion ausgeglichen werden soll, ist der Anker B einer kleinen Hilfsmaschine in Serie geschaltet. Die Erregerwicklung C der Hilfsdynamo B wird von der Primärwicklung eines Transformators F gespeist, dessen Sekundärwicklung mit einem starken Ohmschen Widerstand D in Serie liegt. Der Widerstand und die Selbstinduktion des Ankers B können im Vergleich zu denjenigen der Wicklung A vernachlässigt werden.

Der Sekundärstromkreis des Transformators F in Serie mit einem starken Ohmschen Widerstand D kann als offen angesehen und hinsichtlich des primären Stromkreises mit einer Selbstinduktion L¹ verglichen werden. Man kann daher mit großer Annäherung schreiben:

F —~ IL

dt

55

Es bedeutet dabei:

i den Strom in der Wicklung C,

L die Selbstinduktion der Wicklung A,

g eine gewisse Konstante.

Infolge des großen Widerstandes D wirken C und D zusammen wie ein Voltmeter, das die Klemmenspannung der Sekundärwicklung

von F und folglich einen Faktor mißt, der ungefähr der Spannung L¹ -^- entspricht. Infolge dieser Beziehung kann der Strom i auch in der Form h—j— ausgedrückt werden, wobei h eine Konstante ist. Durch eine sorgfältige Wahl der Konstanten des Ankers B, der Erregung C₁ des Widerstandes D und des

ίο Transformators F läßt sich die Konstante g im Wert und Vorzeichen so leicht wählen,

' daß

dt

beständig Null wird, so daß die Spannung gegeben ist durch

was angestrebt wurde.

Die Hilfsmaschine B kann als Maschine eines selbständigen, mit ungefähr gleicher Geschwindigkeit umlaufenden, Hilfsaggregates ausgebildet oder an das Wellenende einer Hauptdynamo gekuppelt werden, wobei die Wicklung A beispielsweise die Erregerwicklung einer Dynamomaschine darstellt. Neben der Wicklung C der Hilfsmaschine B können noch andere getrennt- oder zugeschaltete Erregerwicklungen vorhanden sein.

Schließlich kann man, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen, in besonderen Fällen die in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellte Anordnung treffen.

Der Transformator F könnte einfach durch einen Spartransformator ersetzt werden, dessen Übersetzungsverhältnis mittels einer einfachen Selbstinduktionsspule der Einheit entspricht. Man kann aber auch die Wicklung A selbst als Spartransformator ausgestalten, da ja der in dieser fließende Strom / dem in der Selbst-.induktionsspule auftretenden fast gleich ist.

Auf diese Weise kommt man zu der Anordnung nach Fig. 2, bei der kein in Serie mit der Wicklung A liegender Transformator mehr verwendet wird. Der Erregerstrom für B ist dabei unmittelbar an den Klemmen von A abgezweigt.

Der Transformator F und die Hilfsdynamo BC können in gewissen Fällen gleichfalls in einer Maschine vereinigt werden (Fig. 3). Da der Anker von B denselben Strom führt wie die Primärwicklung von F, so kann er gleich als Primärwicklung für den Transformator dienen, der die Erregerwicklung speist. Zu diesem Zwecke erhält die Maschine zwei miteinander und einem starken Ohmschen Widerstand D in Reihe liegende Erregerwicklungen H und G.

Hierbei hat die eine Erregerwicklung G die gleiche Achse wie die Bürsten der Maschine B und erhält infolgedessen eine vom Motor induzierte elektromotorische Kraft proportional

-—--, wobei / immer der Strom in der Wicklung A ist, deren Selbstinduktion ausgeglichen werden soll. Diese Wicklung G arbeitet also gerade wie die Sekundärwicklung des Transformators F in Fig. 1, während der Anker von B die Primärwicklung bildet.

Die zweite Wicklung H, die mit G in Reihe liegt und deren Achse um 90 ° gegenüber der Bürstenachse verschoben ist, induziert ihrerseits im Anker von B eine Spannung, welche

proportional —J— ist und durch entsprechende Regelung der Selbstinduktion der Wicklung A vollkommen ausgleicht.

Die Hilfsmaschine B arbeitet also als¹ Repulsionsmaschine und statt einer mit zwei verschiedenen Erregerwicklungen kann auch eine solche mit einer einzigen Wicklung verwendet' werden, deren Achse gegenüber der Bürstenachse um einen bestimmten Winkel verschoben ist. Die beschriebenen Anordnungen bieten gegenüber den bisher für den gleichen Zweck verwendeten bedeutende Vorteile. Der Erfindungsgedanke besteht im wesentlichen darin, daß in der Hilfsmaschine B eine Spannung erzeugt wird, die der Änderung —j- des Stro-

mes / in der Wicklung A proportional ist, in der die Selbstinduktion auftritt; durch eine entsprechende Regelung kann man erreichen, daß die von B erzeugte Spannung beliebig weit auch die elektromotorische Kraft der auszugleichenden Selbstinduktion aufhebt.

Der Ausgleich der Selbstinduktion erfolgt demnach stets dauernd und selbsttätig mit vollkommener Sicherheit, gleichviel nach welchem Gesetz man die Spannung E ändert und. ohne irgendwelche besondere Mittel, z. B. Hilfsunterbrecher, wie sie bei anderen Einrichtungen erforderlich sind.

Überdies erkennt man, daß die Erregerwicklung C der Hilfsdynamo B nach Eintritt des dauernden Betriebszustandes bei den Anordnungen nach Fig. 1 und 3 überhaupt nicht mehr Strom erhält. Bei Anordnung nach Fig. 2 ist der auftretende Dauerstrom seinem absoluten Wert nach wegen des großen Widerstandes D sehr schwach; ebenso ist er, im Vergleich zu dem Stromstoß, der jedesmal beim Regeln durch die Wicklung geht, wegen der starken Selbstinduktion der Wicklung A sehr gering. Infolgedessen bleibt auch in allen Fällen die während des Dauerbetriebes von der Hilfsdynamo B verbrauchte mechanische Leistung sehr klein. Diese wichtige Ersparnis an Leistung gestattet die Dynamo B in ihren Abmessungen weniger groß zu halten, da sie nur für eine Leistung berechnet zu werden

braucht, die geringer als der im Augenblick des kurzen Stromstoßes zu liefernde Höchstwert ausfällt. Im besonderen kann auch der Motor für den Antrieb der Hilfsdynamo von verhältnismäßig schwacher Normalleistung gewählt werden, da die beim Regeln des Stromes in A erforderliche zusätzliche Leistung leicht durch die Massenträgheit des »Motor-Hilfsdynamo-Aggregates« geliefert wird, die übrigens noch durch Anordnung eines Schwungrades vergrößert werden kann.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren ,zum Ausgleich der Selbstinduktion von Wicklungen durch eine in Reihe mit diesen liegende Hilfsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung dieser Maschine, in Serie mit einem Ohmschen Widerstand geschaltet ist und durch einen Reihentransformator proportional den Änderungen des die Wicklung durchsetzenden Stromes erregt wird, so daß die durch die Änderung der Erregung induzierte Spannung der Hilfsmaschine (vollständig oder teilweise) die E.M.K. der Selbstinduktion der zu regelnden Wicklung aufhebt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jene transformatorische Wirkung in die auszugleichende Wicklung verlegt wird, indem die Erregerwicklung der Zusatzmaschine über den erwähnten Ohmschen Widerstand zu der auszugleichenden Wicklung in Nebenschluß geschaltet wird.
3. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jene transformatorische Wirkung in die Hilfsmaschine verlegt wird, indem letztere als ein Repulsionsmotor mit zwei räumlich zueinander versetzten Erregerwicklungen ausgeführt wird, die über den erwähnten Ohmschen Widerstand in Reihe miteinander verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.