DE317660C

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Publication number: DE317660C
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AUSGEGEBEN
AM 23. DEZEMBER 1919ISSUED
ON DECEMBER 23, 1919

Bei.. Wechselstrorngeneratoren tritt häufig, der Fall ein, daß die Spannungserhöhung, die bei plötzlicher Entlastung auftritt, größer ist als es die Anlage ,verträgt oder auch als er vorausberechnet wurde. Insbesondere kommen diese ungünstige» Verhältnisse bei den modernen großen Generatoren mit starker Ankerrückwirkung in Frage.In .. alternators often occurs, it is the case that the increase in tension that occurs with sudden relief is greater as it tolerates the system, or as it was calculated in advance. In particular, come this unfavorable »conditions in the modern large generators with strong Anchor reaction in question.

Die Verhältnisse seien an Hand der Fig. ιThe relationships are based on FIG

ίο näher erläutert. Stellt die Kurve I die Leerlaufscharakteristik, also die Abhängigkeit der Spannung von dem Erregerstrom. eines Generators dar und bedeutet E die Netzspannung, so sei zur Erzielung dieser Spannung E bei Leerlauf der Erregerstrom i_e, bei Volllast i_v erforderlich. Wird die Maschine nun plötzlich entlastet, so wächst die Spannung bis zur Höhe E' an. Die Spannungsänderung beträgt alsö> e''.ίο explained in more detail. Curve I represents the no-load characteristic, i.e. the dependence of the voltage on the excitation current. of a generator and E means the mains voltage, the excitation current i _{e is} required to achieve this voltage E at no-load operation and i _{v at full load.} If the machine is suddenly relieved of load, the voltage increases up to level E ' . The change in voltage is therefore ö> e ' '.

Wollte man die Spannungsänderung vermindern, so mußte man derartige Maschinen meist dadurch abändern, daß man aus dem Stator Windungen entfernte. Die Maschine arbeitet dann mit einer höheren Feldstärke, was aber andere Unzuträglichkeiten, z. B. zu hohe Eisenverluste, zur Folge hat. Man hat daher nur in den allerdr-ingendsten Fällen zu diesem. Mittel gegriffen, konnte in der Mehrzahl der Fälle keine Abhilfe treffen.If one wanted to reduce the change in voltage, one had to have such machines usually change by removing windings from the stator. The machine then works with a higher field strength, but what other disadvantages, z. B. to high iron losses. Therefore one only has to be closed in the most extreme cases this. In the majority of cases, no remedy was found.

Um nun eine der Berechnung gegenüber zu große! Spannuingsänderung der 'fertigen Maschine auf das richtige Maß zurückzuführen, soll der Erfindung gemäß die Spannungserhöhung des Wechselstromgenerators auf folgende Weise abgeändert werden.In order to be too big compared to the calculation! Voltage change of the 'finished According to the invention, the voltage increase is to be attributed to the machine to the correct extent of the alternator can be modified in the following manner.

Man läßt zunächst die erregende magnetomotorische Kraft unverändert und vergrößert den magnetischen Kraftfluß in den Feldmagneten gegenüber dem Ankerkraftfluß. Dies geschieht dadurch, daß man für andere Zwecke bekannte magnetische Eisenbrücken zwischen den Polen anordnet, die bei normalem Betrieb gesättigt sind. Der Kraftfluß dieser Brücken lagert sich dann über den Kraftfluß. der Magnetschenkel und vergrößert daher deren Sättigung um ein beträchtliches Maß. Die Charakteristik dieser gesättigten Eisenbrücken lagert sich also über die Charakteristik für den Ankerkraftfluß. Beide zusammen liefern .die neue Charakteristik der Maschine, die nun in ihrem oberen Teil, auf den es in der Spannungsänderung ankommt, und zwar nur in. diesem, nach unten abgebogen wird. In Fig. ι ist die neue Charakteristik mit II bezeichnet. Ihre Abweichung von der Charakteristik I entspricht bei unverändert gehaltener magnetomotorischer Kraft der Verringerung des Ankerkraftflusses gegenüber der ursprünglichen Magnetisierungskurve, dem Betrage nach gleich Δ Φ. Bei Entlastung der Maschine steigt nunmehr bei einem Erregerstrom i_v die Spannung auf den Betrag E" The exciting magnetomotive force is initially left unchanged and the magnetic force flow in the field magnet is increased compared to the armature force flow. This is done by arranging magnetic iron bridges known for other purposes between the poles, which are saturated during normal operation. The power flow of these bridges is then superimposed on the power flow. the magnet leg and therefore increases their saturation by a considerable amount. The characteristics of these saturated iron bridges are superimposed on the characteristics for the anchor force flow. Both together provide the new characteristic of the machine, which is now bent downwards in its upper part, which is important in the voltage change, and only in this part. In Fig. Ι the new characteristic is designated by II. If the magnetomotive force is kept unchanged, its deviation from characteristic I corresponds to the reduction in the armature force flow compared to the original magnetization curve, the amount being equal to Δ Φ. When the machine is unloaded, the voltage increases to the amount E " with an excitation current i _v

an, die Spannungsänderung beträgt also nur noch e". on, the voltage change is therefore only e ".

Die praktische Durchführung der Erfindung kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. In Fig. 2 ist als Beispiel ein Polrad mit ausgeprägten Polen dargestellt. Zur Verminderung der Spannungserhöhung und zur Vergrößerung des Kraftflusses in den Feldmagneten gegenüber dem AnkerkraftflußThe invention can be practiced in a number of ways will. In Fig. 2, a pole wheel with pronounced poles is shown as an example. To reduce the increase in tension and to increase the flow of force in the Field magnets against the armature force flow

ίο werden die Polschuhe α durch magnetisierbare Eisenbrücken b verbunden.ίο the pole pieces α are connected by magnetizable iron bridges b .

Diese magnetisierbare Brücke stellt einen Streuweg für den Magnetkraftfluß dar, und zwar wird sie mit Rücksicht auf ihren gegenüber, dem Feldmagneten geringen Eisenquerschnitt von vornherein- bei allen vorkommenden Feldstärken gesättigt sein.This magnetizable bridge represents a scatter path for the magnetic force flow, and It is true that it is made with regard to its iron cross-section, which is small in relation to the field magnet be saturated from the start with all occurring field strengths.

Um das richtige Maß von Δ Φ einzustellen, geht man auf die Weise vor, daß man die Brücke mit einem Querschnitt ausführt, der der gewollten Flußänderung entspricht. Damit sie nicht in radialer Richtung zu dünn wird, muß man sie häufig in achsialer Richtung kurzer bemessen als die Pollänge bzw. die wirksame Eisenlänge der Maschine. Dies ist in Fig. 3 veranschaulicht, die eine Aufsicht auf die Anordnung der Fig. 2 darstellt. Bezeichnet / die achsiale Pollänge der Maschine, so ist die gesamte achsiale Länge der magnetisch gesättigten Eisenbrücke kürzer gewählt, als diese Pollänge. Die Länge der Brücke setzt sich nämlich aus den Längen W₁, -Mi₂, W₃ der Teile zusammen, in die die magnetische Brücke zerlegt ist. Diese Zerlegung der magnetischen Eisenbrücke in einzelne Teile, deren Zahl oder Breite je nach der erforderlichen Änderung Δ Φ des Kraftflusses bemessen wird, liefert bequem herstellbare und einstellbare Querschnitte und behindert die Ventilation nur in geringem Maße.In order to set the correct amount of Δ Φ, one proceeds in such a way that the bridge is made with a cross-section which corresponds to the desired change in flow. So that it does not become too thin in the radial direction, it must often be made shorter in the axial direction than the pole length or the effective iron length of the machine. This is illustrated in FIG. 3, which shows a plan view of the arrangement of FIG. 2. If / denotes the axial pole length of the machine, the total axial length of the magnetically saturated iron bridge is chosen to be shorter than this pole length. The length of the bridge is composed of the lengths W ₁ , -Mi ₂ , W _{3 of} the parts into which the magnetic bridge is divided. This dismantling of the magnetic iron bridge into individual parts, the number or width of which is measured depending on the required change Δ Φ in the power flow, provides cross-sections that can be easily produced and adjusted and only hampers ventilation to a small extent.

Die Verwendung eines gesättigten Streuweges im magnetischen Nebenschluß zur Erregerkreis, wie die magnetisch gesättigte Eisenbrücke einen solchen darstellt, hat den besonderen Vorteil, daß lediglich die Polsättigung steigt, die Ankerstreuung dagegen nicht vergrößert wird.The use of a saturated litter path in the magnetic shunt to the excitation circuit, like the magnetically saturated Iron bridge is such, has the particular advantage that only the pole saturation increases, but the anchor spread is not increased.

Sollte in einzelnen Fällen durch die Anbringung des magnetischen Nebenschlusses der Ankerfluß zu sehr geschwächt werden, so muß man. den erregenden Magnetfluß steigern. Dies kann durch Vergrößerung der erregenden Amperewindungen geschehen. Einfacher ist es jedoch, bei. Maschinen mit größerem Luftspalt diesen zu verkleinern, indem man unter die Polschuhe oder Pole Blechscheiben einfügt, wie es bei dem Pol f\ der Fig. 2 durch g veranschaulicht ist.If in individual cases the armature flux is weakened too much by the application of the magnetic shunt, one must. increase the exciting magnetic flux. This can be done by increasing the exciting ampere-turns. It is easier, however, with. Machines with a larger air gap reduce this by inserting sheet metal disks under the pole shoes or poles, as is illustrated by g in the case of the pole f \ of FIG. 2.

Ist dagegen von vornherein die erregende Amperewindungszahl zu groß, beispielsweise wenn das Eisen bessere magnetische Verhältnisse aufweist als es bei der Berechnung vorgesehen wurde, dann wird man den Luftspalt' durch Abdrehen des Polrades oder des Ankergehäuses vergrößern.If, on the other hand, the exciting number of ampere-turns is too large from the outset, for example if the iron has better magnetic properties than those provided for in the calculation then the air gap is created by turning off the pole wheel or the armature housing enlarge.

Durch zweckentsprechende Verbindung dieser Mittel mit der Anordnung gesättigter Streuwege im magnetischen Nebenschluß zum Erregerkreis hat man es also völlig in der Hand, die Magnetisierungscharakteristik einer fertigen Maschine nach beliebiger Richtung ; hin zu korrigieren.By appropriately combining these means with the arrangement more saturated Scatter paths in the magnetic shunt to the excitation circuit are therefore completely within the range Hand, the magnetization characteristics of a finished machine in any direction ; to correct.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt ies sich um eine Maschine mit in Nuten am Umfange verteilten Erregerwicklungen. Bei diesen Maschinen werden, um eine magnetisch gesättigte Eisenbrücke zwischen den Polen zu erzielen, die Nuten, in die die Erregerwicklung c eingebettet ist, teilweise mit magnetisierbaren Keilen d verschlossen. Um die geeignete Bemessung dieser magnetischen Brücken zu erzielen, kann man die Spulenseiten magnetisch verschließen, entweder in- ,85 dem man die Keile völlig magnetisch herstellt oder sie radial in Schichten zerlegt, die zum Teil aus magnetischen! Material bestehen. In der Regel wird es genügen, wenn symmetrisch zur Polmitte je eine nach der Mitte hin gelegene Nut auf beiden Seiten magnetisch verschlossen wird. Auch hier ist es zweckmäßig, zur bequemen Einstellung des erforderlichen Streukraftflusses die Eisenbrücke kürzer zu halten als die Pollänge bzw. wirksame Eisenlänge der Maschine. Man kann dies dadurch erreichen, daß man, wie aus Fig. 5 ersichtlich ' ist, die eine Aufsicht auf Fig. 4 darstellt, die Keile d aus magnetischen und unmagnetischen Teilen zusammensetzt, indem man beispielsweise den, mittleren Teil d_t aus dem für, die Nutenverschlüsse üblichen Material, Messing, herstellt, während die Endteile d₂ aus magnetischem Eisen bestehen. Die Länge dieser Eisenbrücken ergibt sich dann zu O₁ + O₂, eine Gesamtlänge, die kürzer ist als die wirksame Eisenlänge η der Maschine.Another embodiment of the invention is illustrated in FIGS. In this exemplary embodiment, this is a machine with exciter windings distributed around the circumference in grooves. In these machines, in order to achieve a magnetically saturated iron bridge between the poles, the slots in which the excitation winding c is embedded are partially closed with magnetizable wedges d . In order to achieve the appropriate dimensioning of these magnetic bridges, the coil sides can be closed magnetically, either by making the wedges completely magnetically or by splitting them radially into layers, some of which are made of magnetic! Material. As a rule, it will suffice if, symmetrically to the pole center, a slot located towards the center is magnetically closed on both sides. Here, too, it is advisable to keep the iron bridge shorter than the pole length or the effective iron length of the machine for easy adjustment of the required flow of stray force. This can be done achieved in that, as seen from FIG. 5 visible ', which is a plan view of Fig. 4, the wedges d of magnetic and non-magnetic parts composed by _t for example, the middle part d of the for, the groove locks made of the usual material, brass, while the end parts d _{2 are} made of magnetic iron. The length of these iron bridges then results in O ₁ + O ₂ , a total length that is shorter than the effective iron length η of the machine.

Claims

P ate nt claims:

i. Method of reducing the sudden discharge of alternators occurring voltage increase, characterized in that 'the magnetic flux in the field magnet increased compared to the anchor force flow through known iron bridges arranged between the poles which are so saturated during normal operation that the magnetization curve (II, Fig. 1) compared to the

Magnetization curve for the arrangement without iron bridges (I) in its upper one Parts, and only in this one, is flattened.

2. Arrangement for performing the method according to claim i, characterized in that that the magnetically saturated iron bridges are shorter than the pole length or the effective iron length of the machine.

For this purpose ι sheet of drawings.