DE317353C

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Publication number: DE317353C
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Description

Im neuzeitlichen Dynamobau wie im gesamten Maschinenbau ist das Streben dahin gerichtet, eine möglichst hohe Leistung der Maschine auf die Gewichtseinheit zu erzielen.In modern dynamo construction, as in all mechanical engineering, the striving is there directed to achieve the highest possible performance of the machine on the weight unit.

Damit wird der weitere Vorteil einer billigen und wenig Raum beanspruchenden Maschine erreicht.This has the further advantage of a cheap and space-consuming machine achieved.

Die Leistung einer Dynamomaschine ist.vori der erregenden Kraft und dem Streuüngskoeffjzienten abhängig. Die erregende Kraft ist einerseits durch die Abmessungen der aufzubringenden Erregerwicklungen begrenzt, anderseits durch den Sättigungsgrad im Eisen, da mit der Erregung einer Maschine ihr Streuungskoeffizient größer wird und bei einem bestimmten Sättigungsgrad die Verluste durch die vergrößerte Streuung die höhere Erregung aufwiegen, diese also nutzlos ist. Man muß daher eine möglichst innige Verkettung der magnetisierenden mit den stromerzeugenden Windungen anstreben.The performance of a dynamo machine is before the exciting force and the dispersion coefficient addicted. The exciting force is on the one hand due to the dimensions of the to be applied Excitation windings are limited, on the other hand by the degree of saturation im Iron, since with the excitation of a machine its coefficient of dispersion increases and with a certain degree of saturation the losses due to the increased scattering outweigh higher excitement, so it is useless. One must therefore be as intimate as possible Strive to link the magnetizing with the power-generating windings.

Hierdurch ist die Höchstleistung einer Wechselstrom-Dynamomaschine begrenzt, bei der in gebräuchlicher Weise entweder das Feld umläuft und der Ankeri feststeht oder umgekehrt das Feld feststeht und der Anker umläuft. Es sind nun schon elektrische Maschinen bekannt geworden, die gleichzeitig als Gleichstrommäschinen und Wechselstrommaschinen benutzt werden könnet!, und bei denen ein und dieselbe Wicklung Gleichstrom und Wechselstrom führt. Beim gewöhnlichen Einankerumformer durchfließt der Gleichstrom und der Wechselstrom dieselben Armaturleiter. Bei der in Fig. .3 der deutschen Patent^ schrift 102498 angegebenen Schaltung einer Dynamomaschine wird mit einer einzigen Feldwicklung die Feldärmätur durch Gleichström und Wechselström gleichzeitig. erregt, und die umlaufende Ankerwicklung kann in bezug auf das eine Feld als Kurzschlußanker wirken und in bezug auf das andere Feld, wenn sie mit einem Kollektor verbunden wird, an bestimmten Stellungen Punkte ungleichen Potentials erzeugen, von denen man mit Hilfe von Bürsten einen Gleichstrom abnehmen kann. In der deutschen Patentschrift 113988 ist ein Verfahren zur gleichzeitigen Speisung einer und derselben Wicklung elektrischer Maschinen durch zwei voneinander unäbhängige Ströme beschrieben, nach dem alle notwendigen neutralen Punkte in das Wicklungsnetz selbst ,verlegt werden. Bei den vorgenannten Maschinen sind zwei elektrische Maschinen verschiedener Art, eine' Gleich-Strommaschine mit feststehender Erregerwicklung und umlaufendem Kollektoranker und eine Wechselstrommaschine mit Kurzschlußanker, ineinander gebaut. Wie bei diesen Maschinen wird auch bei der Maschine nach der Erfindung die Möglichkeit ausgenutzt, daß in ein und derselben Windung einer elektrischen Maschine ein Gleichstrom voneinem Wechselstrom überlagert wird. Bei der Maschine nach der Erfindung wird sowohl der feststehenden" wie auch der umlaufenden Wicklung in gleicher Weise als Erregerwicklungen Gleichstrom zugeführt und als Ar- ' beitswicklungen Wechselstrom entnommen-Zu diesem Zwecke wird der feststehende undThis limits the maximum output of an alternating current dynamo machine, in which either the field revolves and the anchor is fixed in the usual way or, conversely, the field is fixed and the armature rotates. Electrical machines have now become known which can be used as direct current machines and alternating current machines at the same time! And in which one and the same winding carries direct current and alternating current. With the usual single armature converter, the direct current and the alternating current flow through the same armature conductor. In the circuit of a dynamo machine specified in Fig. 3 of German Patent 102498, the field heater is simultaneously generated by direct and alternating currents with a single field winding. energized, and the rotating armature winding can act as a short-circuit armature with respect to one field and with respect to the other field, if it is connected to a collector, generate points of unequal potential at certain positions, from which a direct current is drawn off with the help of brushes can. In the German patent specification 11 3988 a method for the simultaneous supply of one and the same winding of electrical machines by two independent currents is described, according to which all necessary neutral points are laid in the winding network itself. In the aforementioned machines, two electrical machines of different types, a DC machine with a fixed excitation winding and rotating collector armature and an AC machine with a short-circuit armature, are built into one another. As with these machines, the machine according to the invention also makes use of the possibility that a direct current is superimposed on an alternating current in one and the same winding of an electrical machine. In the machine according to the invention, both the stationary and the rotating winding are supplied in the same way as excitation windings direct current and alternating current is drawn as work windings

der umlaufende Teil der Maschine bei gleicher Polzahl und gleichem Wicklungsschritt mit Wicklungen gleicher Windungszahl ausgeführt. Da jede Windung also in gleicher j Weise als magnetisierende und als strom- [ erzeugende Windung dient, wird die Förde- ' rung der innigen Verkettung der magnetisierenden und der stromerzeugenden Windungen im vollsten Maße erfüllt. Dadurch, daß diethe rotating part of the machine with the same number of poles and the same winding step Windings with the same number of turns. Since each turn is therefore in the same j Serves as a magnetizing and as a current- [generating winding, the conveying ' tion of the intimate interlinking of the magnetizing and the electricity-generating windings fulfilled to the fullest extent. Because the

ίο Wicklungen des feststehenden und des umlaufenden Teiles in gleicher Weise als Erreger- und Arbeitswicklung dienen, wird die Leistung der Maschine gegenüber einer gebräuchlichen Maschine mit einer induzierenden und¹ einer induzierten Wicklung theoretisch verdoppelt. Wie weit jedoch im Einzelfalle die praktische Leistung der neuen Maschine dieser theoretischen Leistung sich nähert, hängt davon ab, bis zu welchem Grade es gelingt, die Wärme abzuführen, die durch die Kupferverluste und die Eisenverluste entsteht. Obschon in beiden Wicklungen durch den Erregerstrom und¹ durch deö Arbeitsstrom Kupferverluste verursacht werden und . die Eisenverluste infolge der Verdoppelung der Sättigung gegenüber einer gewöhnlichen Maschine sich erhöhen, dürfte es bei den hohen Umfangsgeschwindigkeiten, wie sie bei Maschinen nach der Erfindung angewendet werden, nicht shwer sein, eine derart wirksame Kühlung durchzuführen, daß die Leistung gewöhnlicher Maschinen ganz erheblich übertroffen wird. Wie aber schon oben bemerkt, würde wegen der ungünstigen Streuungsverhältnisse bei solchen Maschinen mit einer Verdoppelung der Erregung in der Erregerwicklung nicht der gleiche Effekt erzielt werden können.
' Bei vielen elektrischen Maschinen, so bei Mittelfrequenzmaschinen zur Erzeugung von Schwingungen von 100 bis 10000 Perioden in der Sekunde, wie solche in der drahtlosen Telegraphie für tönende Funken Verwendung finden, beträgt der durch die Streuung hervor gerufene Spannungsabfall ein Vielfaches des Spannungsabfalles, der durch die Ohmschen Verluste bedingt ist, so daß die Leistungsfähigkeit dieser Maschinen fast stets durch die Streuung gegeben ist. Selbstverständlich ist die Anordnung einer Maschine nach der Erfindung nicht auf die vorgenannten Maschinen beschränkt, sondern wird überall dort am Platze sein, wo die Forderung einer innigen Verkettung der magnetisierenden undίο windings of the stationary and serve the orbiting member in the same manner as excitation and working winding, the machine performance compared to a conventional machine with an inducing and an induced winding ¹ is theoretically doubled. How far, however, the practical performance of the new machine approaches this theoretical performance in individual cases depends on the degree to which it is possible to dissipate the heat generated by the copper losses and the iron losses. Although copper losses are caused in both windings by the excitation current and ^{1 by the working current and.} The iron losses increase as a result of the doubling of the saturation compared to an ordinary machine, it should not be difficult at the high circumferential speeds, as they are used in machines according to the invention, to carry out such an effective cooling that the performance of ordinary machines is considerably exceeded . As noted above, however, because of the unfavorable scatter conditions in such machines, doubling the excitation in the excitation winding would not achieve the same effect.
'In many electrical machines, such as medium-frequency machines for generating vibrations of 100 to 10,000 periods per second, such as those used in wireless telegraphy for resounding sparks, the voltage drop caused by the scatter is a multiple of the voltage drop caused by the Ohmic losses is due, so that the performance of these machines is almost always given by the scatter. Of course, the arrangement of a machine according to the invention is not limited to the aforementioned machines, but will be in place wherever the requirement of an intimate interlinking of the magnetizing and

der stromerzeugenden Windungen gestellt wird.of the electricity-generating windings is made.

In Fig. ι ist ein Teil des Blechschnittes einer Maschine nach der Erfindung abgewickelt dargestellt. Beispiele von Schaltungen, wie sie bei der Maschine ausgeführt wer-■ den können, sind in Fig. 2 und 3 angegeben.In Fig. Ι a part of the sheet metal section of a machine is developed according to the invention shown. Examples of circuits as they are carried out on the machine are indicated in FIGS. 2 and 3.

Wie aus den Figuren ersichtlich, haben der feststehende und der umlaufende Teil der Maschine die gleiche Anzahl Pole, die sämtlich bewickelt sind. Die Wicklungen der auf einanderfolgenden Pole sind hintereinander und im entgegengesetzten. Drehsinne zueinander geschaltet, so daß bei einem durch die Wicklungen gesandten Gleichstrom die Kraftlinien benachbarter Pole abwechselnd in der einen und in der anderen- Richtung verlaufen; die Maschine ist also in bezug auf den feststehenden und den umlaufenden Teil als Wechselpoltype ausgebildet.As can be seen from the figures, the fixed and rotating parts of the machine the same number of poles, all of which are wound. The windings of the consecutive Poles are one behind the other and in the opposite one. Directions of rotation to each other switched so that when a direct current is sent through the windings, the lines of force adjacent poles alternate in one direction and in the other; the In relation to the stationary and the rotating part, the machine is therefore a pole-changing type educated.

In Fig. 2 ist eine Schaltanordnung angegeben, nach der die Wicklungen des feststehenden und des umlaufenden Teiles hintereinander in einen Gleichstromkreis eingeschaltet sind, λ^οη der Gleichstromquelle B wird der Strom zu der Klemme r und durch die hintereinander geschalteten Wicklungen des feststehenden Teiles a_x, a₂, a_s usw. zur Klemme s, von hier aus zum Schleifring t und durch die gleichfalls hintereinander geschalteten Wicklungen. des umlaufenden Teiles b_lt b₂, b_s usw. zum Schleifring u geführt, der mit dem Minuspol der Gleichstromquelle in Verbindung steht. Um die bei Drehung, des umlaufenden Teiles in den Wicklungen a_x, a₂, a₃ usw. und den Wicklungen b_t, b₂, b_s usw. induzierte Wechselspannung von der Gleichstromquelle B fernzuhalten, werden in den Gleichstromkreis Drosselspulen D geschaltet. Der. erzeugte Wechselstrom wird in dem Ar^ beitsstromkreis C nutzbar gemacht.In Fig. 2 a switching arrangement is shown, according to which the windings of the stationary and the rotating part are switched on one behind the other in a direct current circuit, λ ^ οη of the direct current source B is the current to the terminal r and through the series-connected windings of the fixed part a _x , a ₂ , a _s etc. to the terminal s, from here to the slip ring t and through the windings, which are also connected in series. of the rotating part b _lt b ₂ , b _s etc. to the slip ring u , which is connected to the negative pole of the direct current source. In order to keep the alternating voltage induced during rotation of the rotating part in the windings a _x , a ₂ , a ₃ etc. and the windings b _t , b ₂ , b _s etc. away from the direct current source B , inductors D are switched into the direct current circuit. Of the. The alternating current generated is made usable in the working circuit C.

Fig. 3 zeigt eine Schaltanordnung, bei der die feststehenden Wicklungen O₁, a₂, a_s usw. von der Gleichstromquelle B₁ und die umlaufenden AVicklungen Jb₁, b₂, b₃ usw. von der Gleichstromquelle B₂ gespeist werden und der erzeugte Wechselstrom in zwei Arbeitsstromj kreisen C₁ und C₂ nutzbar gemacht wird. Die beiden Schaltanordnungen nach Fig. 2 und 3 sind nur Beispiele von Ausführungen. Die . Schaltanordnung wird sich nach der zur Verfügung stehenden Gleichstromquelle und der Spannung und Stromstärke des zu erzeugenden Wechselstroms zu richten haben, und es sind auch noch weitere Schaltungen ohne Schwierigkeit ausführbar, bei denen die Wickhingen des feststehenden und des umlaufenden Teiles der Maschine sowohl als Erreger- wie auch als Arbeitswicklungen dienen.Fig. 3 shows a circuit arrangement in which the fixed windings O ₁ , a ₂ , a _s etc. from the direct current source B ₁ and the rotating A windings Jb ₁ , b ₂ , b ₃ etc. are fed from the direct current source B _{2 and the} generated alternating current in two Arbeitsstromj circuits C ₁ and C _{2 is made} usable. The two switching arrangements according to FIGS. 2 and 3 are only examples of designs. The . Switching arrangement will have to be based on the available direct current source and the voltage and current strength of the alternating current to be generated, and other circuits can also be carried out without difficulty, in which the winding of the stationary and the rotating part of the machine both as excitation and also serve as work windings.

Die Maschine nach dem Blechschnitt (Fig. 1) eignet sich besonders als Mittelfrequenzmaschine. Wie aus der Figur ersichtlich, kann der Blechrücken des Schnittes schmal gehalten werden, da er nur etwa die halbe Kraftlinienzahl eines Poles zu führen hat. Infolge der kleinen Eisenmasse solcher Maschinen sind hohe Sättigungsgrade zulässig, ebenso bei den günstigen Abkühlungs-The machine after the sheet metal cut (Fig. 1) is particularly suitable as a medium frequency machine. As can be seen from the figure, the sheet metal back of the cut can be kept narrow, since it is only about the half the number of lines of force of a pole. As a result of the small mass of iron such Machines are allowed to have a high degree of saturation, as is the case with the favorable cooling

Verhältnissen eine hohe Kupferbeanspruchung", so daß die Leistung der Maschine, auf die Gewichtseinheit bezogen, eine hohe ist.Ratios a high copper stress ", so that the performance of the machine, on the unit of weight related, is a high one.

Claims

Patent Claims:

τ. AC machine, especially medium frequency machine, of the alternating pole type, in one and the same ■ winding a direct current of one Alternating current is superimposed, characterized in that the fixed and the rotating part of the machine with the same number of poles and the same winding step windings' same turn carry number to which direct current is supplied and alternating current is drawn in the same way, so that the fixed and the circumferential winding serve as both excitation and working windings. .

2. AC machine according to claim i, characterized in that d'ie The windings of the stationary and the rotating part are in the same circuit, i.e. both as excitation windings as are also connected in series as working windings.

3. AC machine according to claim i, characterized in that the Windings of the fixed and the rotating part in different circuits so that the stationary and the rotating A windings are used as excitation windings separately received direct current and separately alternating current is taken from them as working windings.

For this purpose ι sheet of drawings.