DE365308C

DE365308C - Device for regulating the speed and phase compensation of single or multi-phase collector machines

Info

Publication number: DE365308C
Application number: DES53058D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Dr-Ing H C Reinhol Prof
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1920-05-15
Filing date: 1920-05-15
Publication date: 1922-12-12

Description

Einrichtung zur Regelung der Drehzahl und Phasenkompensation ein- oder mehrphasiger Kollektormaschinen. Im Patent 310515 ist ein Verfahren zur Regelung der Drehzahl und Phasenkompensation durch Bürstenverschiebung bei ein-oder mehrphasigem Kioldektorma;schinen beschrieben, bei denen die Energie ,dem Läufer der Schleifringe zugeführt 'wird und deren Ständerwicklungen, an versdhitebbare Bürstensätze des Kollektors angeschlossen sind. Es ist in j engem Patent gezeigt, ,diaß man. .im ganzen .Drehzahlbereich, des Motors vollkommene Phasenkompensi:eru@ng errelidhen kann, @dhß man jedoch hierzu-, die Bürsten nach einem kompaizierten Gesetz, wile -es @durch, die Kmven a und b der i:blb. 5 des Patents .dargestellt ist, verschieben muß. Man gelangt zu erheblich einfacheren Regeknethoden, wenn man, wie in dem Patent beschrieben ist, im Syndhronismus auf Phasenkompensation verzichtet und Sediglidh hei .den höchsten und niedersten ;Drehzahlen di-e Phasenversc'hwebung kampensi.ert. Man kann dun ,d@i,e beiden einander zughörigen Bürsten jeder Ständ[erphasenwicKung von einer Grenzstellung (z. B. höcihste oder niederste Drehzahl) ausgehend, bis zur anderen Grenzstellung stets in gleichbleibender Richtung stetig b geneinander :und im ,Synchronismus aneünander vorbei bewegen. Man führt die Bewegung so aus, Uaß &e Eigengesehwind1akeiften .der beiden Bürsten, die an idie Enden jeder Pihä.-senwiickl 'ung angeschlossen sind, voneinander abweichen. Da diese Motoren im allgemeinen im Übersynchronismus an sich schon einen besseren Leistungsfaktor besitzen als im Untersynchronismus, trägt man :diesen Verhältnissen Rechnung, indem man die Deckungsstellung der Bürsten .unsymmetrisch zur Achse der Stärnderwicklungen legt.Device for regulating the speed and phase compensation of single or multi-phase collector machines. Patent 310515 describes a method for regulating the speed and phase compensation by means of brush displacement in single- or multi-phase Kioldektorma; machines in which the energy is supplied to the rotor of the slip rings and their stator windings are connected to heatable sets of brushes on the collector. It is shown in that patent that one. . In the whole .Speed range, the motor can relidhen perfect phase compensation, @ that is to say, however, the brushes according to a complex law, wile -es @ by, the Kmven a and b of the i: blb. 5 of the patent .Is shown, must move. One arrives at considerably simpler rainbow balls if, as described in the patent, phase compensation is dispensed with in syndhronism and Sediglidh are called the highest and lowest speeds, the phase shifts are camped out. One can dun, d @ i, e two associated brushes of each stator phase change, starting from one limit position (e.g. highest or lowest speed), up to the other limit position, always in constant direction, towards one another: and in, synchronism past one another move. The movement is carried out in such a way that the self-winding pins of the two brushes connected to the ends of each pin winding deviate from one another. Since these motors generally already have a better power factor in oversynchronism than in subsynchronism, one takes these conditions into account by placing the congruence position of the brushes asymmetrically to the axis of the strength windings.

Man kann nun das bequeme Regelverfahren des Patents 310515 benutzen und trotzdem auch im Synchronismus Pliasenkompensierung erhalten, wenn Iman der Erfindung geinäß hei ein- oder mehrphasigen Kollektormaschünen, bei .denen ,die Energie dein Läufer durch Schleifringe zugeführt wird und deren Ständerwickl.un:gen an verschiebbare Bürsten des Kollektors angeschlossen. .sind', die beiden einander zugehörigen Bürsten jeder Ständerphasenwicklung auf je eii.nem Kollektor schleifen läßt, deren Spannungen voneinander abweichen.You can now use the convenient control method of patent 310515 and still obtain plias compensation even in synchronism, if the invention applies to single or multi-phase collector machines, where the energy is fed to your rotor through slip rings and their stator windings are used sliding brushes connected to the collector. .sind ', the two brushes belonging to each other of each stator phase winding can slip on one collector each , the voltages of which differ from one another.

Die Verhältnisse sollen an Handi der Diagramme (Abt. i bis 5) ,der Zeichnung erläutert werden. In: Abb. i ist .das Vek!tordiagramm der A Abt. 6 des Patents 31o515 wiedergegeben. In diesem Diagramm sind d:ie Spannungen, zwischen zwei einander zugehörigen Bürsten nach Größe ,und Phase wiedergegeben. Die Ordinaten der Kurve a geben somit an, welche phasenverschobene Spannung erforderlich iist, um jeweils die Phasenverschiebung im ganzen Drehzahlbereich zu kompensieren. Diese _phasenverschobene Spannung ist bei Untersynchronismus um einen geringen Betrag :größer als iim Übersynchronismus. In Abb. 2 sii.ndi ,de beiden Kollaktorkreise K, k der Anordnung gemäß der Erfindung ,dargestellt. Die Durchmesser der Kreise geben ein Maß für die jeweilige maximale Kollektorspannung. Auf den Kreisen sind verschiedene Stellungen der beiden zu einer Ständerwicklung gehörigen Bürsten veranschaulicht, und zwar führt das eine Ende zu den schraffierten Bürsten auf den Kiellektor k, das andere Ende zu den durch offene Rechtecke angedeuteten Bürsten auf den zweiten Kollektor K. Die verscb fedenen, einander zugehörigen Bürstenstellungen sind :miteinander entsprechenden arabischen und, römischen Zahlen bezeichnet.The relationships should be based on the diagrams (Dept. i to 5), the Drawing will be explained. In: Fig. I is the vector diagram of A Section 6 of the Patent 31o515 reproduced. In this diagram are the voltages, between two brushes belonging to one another according to size and phase. The ordinates curve a thus indicate which phase-shifted voltage is required, to compensate for the phase shift in the entire speed range. These The phase-shifted voltage is by a small amount in the case of undersynchronism : greater than i in oversynchronism. In Fig. 2 sii.ndi, the two collactor circles K, k of the arrangement according to the invention. The diameters of the circles give a measure for the respective maximum collector voltage. Are on the circles illustrates different positions of the two brushes belonging to a stator winding, one end leads to the hatched brushes on the keel gate k, the other end to the brushes indicated by open rectangles on the second Collector K. The brush positions, which are spring loaded and belong to one another, are: one another corresponding Arabic and Roman numerals.

Die Sehnen der einander zugehörigen Bürsten sind in Abb. 3 in einem Vektordiagramm nach: Phase und Größe aufgetragen. Dieses Beispiel bezieht .sich auf eine Regelung, bei der die Bürsten von der -Diiametralstellung aus, in der Achsrichtung der zugehörigen Srtän.derwicklung, verschoben werden. Es .ergibt sich die Spannungskurve b der .Abt. 3, :bei der im Synchronismus eine starke, die Phasenverschiebung kompensierende, phasenverschobene Spannung 3 vorhanden ist, während sich in den Stellungen i und, 5 diie Maximalspannungen auf dem Kollektor ergaben, eine phasenverschobene Komponente jedoch nicht vorhanden, ist.The tendons of the associated brushes are in Fig. 3 in one Vector diagram according to: phase and size plotted. This example refers to on a scheme in which the brushes from the -diiametralstellung, in the axial direction the associated development. The result is the voltage curve b of the. 3,: in which in synchronism there is a strong, phase shift compensating, phase-shifted voltage 3 is present, while in positions i and, 5 gave the maximum voltages on the collector, a phase shifted component but is not present.

Wird nun dieses Regeliverfahren vereinigt mit dem im Patent 3.105.i5 beschriebenen Verfahren, bei dem die -Bürsten von einer Grenzdrehzahl aus verschoben werden, in der die Phasenverschiebung kompensiert ist und wo ibei ,die Bürsten stetig gegeneinander und .im Synchronismus aneinander vorbei bewegt werden undwobei,dieD.eakungsstell@u,ngrdier'Bürston im Synchronismus unsymmetrisch zur Achse der Ständerwiicklungen Hegt, so :ergibt .sich -das Kollektordiagramm der Abb. d. und 5. Die Stellung i, 1 ,möge dien, tiefsten .untersynchronen Betrieb entsprechen. Größe .und Phase der der Ständ'erwicklu@ng aufgeprägten 'Vechselstromspannungergibt sieh dann wieder durch Größe und Phasenlage der Schrie i" I, die einen erheblichen zur Kompensation der Phasenversahiielb,ung erforderlichen Winkel mit der Ständerachse s, s einschließt.If this control method is now combined with that in patent 3.105.i5 described method in which the brushes moved from a limit speed in which the phase shift is compensated and where ibei, the brushes are steady against each other and. in synchronism are moved past each other and where, the D.eakungsstell @ u, ngrdier'burst tone in synchronism asymmetrical to the axis of the stator windings, so: results .see the collector diagram in Fig. d. and 5. The position i, 1, may serve, lowest . correspond to sub-synchronous operation. Size and phase of the stand development impressed 'VAC voltage is then again given by size and phase position the scream i "I, which has a considerable to compensate for the phase overshoot, ung required angle with the column axis s, s.

In Abb. 5 ist :diese .Spannung als Vektor, :dessen Endpunkt mit i bezeichnet .ist, aufgetragen. Die Bürsten werden nunmehr zur Erhöhung der Drehzahl gleichmäßig gegeneinander verschoben rund durchlaufen die StelluAgen 1I" 2, 11I, 3 usw. bis VIII, 8 der Abb. 4. Die Sehnen zwischen ,den Bürsten sind als Spannungsvektoren in Abb. 5 eingetragen, die Endpunkte .entsprechend bezeichnet. Der Spannungsvektor durchläuft also die Kurve c der Abb. 5 :mit dien Punkten i, 2, 3 .u:slv. bis 8, wenn vom tiefsten Untersynchronismus bis zum höchsten übersyndhronismus geregelt wird. Aus der Kurve c der Abh. 5 ist ohne weiteres ersichtlich, daß mit dieser Reg lang die ideelle Regelung der Drehzahl, mit vollständiger Phasenkompensierung gemäß der Spannungskurve der Abb. i erreicht wird, so -daß also bei jeglicher Drehzahl die Kompensation der Phasenverschiebung vollständig mit außerordentlich einfachen. Regelorganismen .ereicht werden kann. Die Bürstenbrücken werden durch einfach nniteinander gekuppelte Zahnräder oder Hebelgestänge von einer ge- meinsamen Antriebsvorrichtung aus bewegt, die mit beiden Bürstenbrücken .durch voneinander :abweichende Übersetzungen verbunden ist.In Fig. 5: this voltage is plotted as a vector, whose end point is marked i. The brushes are now shifted evenly against each other to increase the speed and pass through the positions 1I "2, 11I, 3 etc. to VIII, 8 of Fig. 4. The chords between the brushes are shown as tension vectors in Fig. 5, the end points The voltage vector thus runs through the curve c in Fig. 5: with the points i, 2, 3 .u: slv. to 8, when it is regulated from the deepest sub-synchronism to the highest over-synchronism. 5 it is readily apparent that with this rule the ideal speed control is achieved with complete phase compensation according to the voltage curve in Fig can. the brush rockers are moved by simply nniteinander coupled gears or lever linkage of of a common drive device, which with both n brush bridges. connected by: different ratios.

Der Spannungsunterschied der beiden Kollektoren, auf denen die einander zugehörigen Bürsten schleifen, kann auf verschiedenen Wegen ereicht werden. Zunächst kann die Ko ill@ektonmasahine als Doppelkol:lektormaschine mit .seitlich angeordnetem Sdhleifringsatz ausgeführt werden. Das eine Ende jeder Ständerwicklung führt zu einer Bürste, die auf einem Kollektor .schleift, das andere Ende zai einer Bürste, die auf dem anderen Kollektor verschoben wird. Um dien Sp.annun;gen der beiden Kollektoren voneinander abweichende Gröfie zu. gelben, kann der Läufer mit drei Wicklungen -versehen wenden, von denen die eine an den Schleifringsatz, ,die .beiden anderen mit entsprechend verschiedenen Windungszahlen ;an je einen Kollektor angeschlossen werden. Auch können zwei 'Wicklungen angeordnet werden, bei denen die eine sowohl an die Schleifringe, als auch an einen :Kollektor, die andere, mit abweichender Windu:ngszahl, an den anderen. I,Collektor angeschlossen ist. @Es ,st aber auch: möglich, die Anschlüsse des eiinen Kollektors an Anzapfpunkte der Wicklunig .zu legen, die an dien andertenKollektor angeschlossen ist.The voltage difference of the two collectors on which the each other Grinding associated brushes can be achieved in a number of ways. First the Ko ill @ ektonmasahine can be used as a double col: lector machine with a Whole ring set must be carried out. One end of each stator winding leads to a brush that grinds on a collector, the other end zai a brush, the one on the other Collector is moved. To serve the tension of the two collectors differ from each other. yellow, the runner can turn with three windings, one of which is attached to the slip ring set, , the other two with correspondingly different numbers of turns; on one each Collector can be connected. Two windings can also be arranged, where the one both to the slip rings, as well as to one: collector that others, with a different number of windings, to the other. I, collector connected is. @ It, but also: possible, the connections of a collector to tapping points the winding that is connected to the other collector.

.Eine weitere Möglichkeit besteht darin, beide Kollektoren an dieselben Punkte der Gleichstromwicklung anzuschließen, und zwar .den einen Kollektor unmittelbar, .den anderen mittels .Leiter, .die durch das. Feld dier Maschine geführt sind!, ,so dhß in ihnen eine zusätzliche oder absätzliche.Spannung zurr Betrieb des zweiten Kollektors mit von der Spannung dies ersten abweichender 'Spannung erzeugt wird.Another possibility is to connect both collectors to the same To connect points of the direct current winding, namely. The one collector directly, .the others by .ladders, .through the .field of the machine! , so that means in them an additional or reduced voltage for the operation of the second Collector with the voltage this first deviating 'voltage is generated.

Eine weitere Anordnung zur Erzeugung .der voneinander abweichenden Köllektorspannungen ist in Abb.6 diargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Maschine .als Döppeknaschin:e, bestehendi aus den Kollekto,rmaschtinen d Fundi e, ausgeführt. Die einander zugehörigen- Ständerwick!lungen f, g sind in Reihe geschaltet rund führen mit ihren freien Eindien zu den .Bürsten h und i auf den Kollektoren k, K. Iln der Zeichnung ist lediglich Beine Phase dargestellt, die übrigen Phasen werden entsprechend angeordnet. Die Schlieifringsätzel, m erhalten Spannungen aus dem Netz n, -deren Größen @durch geeigneten Anschluß an den Transformator o voneinander abweichen. Diese Anordnung nach Abb. 6 ist -im besonderen deshalb vorzuziehen, weil sich für die beidien Maschinen des Satzes vollkommen normale Maschinen ohne ,umständ:liche Wicklungsanordnungen ergeben. Die Anordnung einer Doppelmaschine statt ,einer einfachen Maschine ist besonders dann zweckmäßig, wenn es :sich um Maschinen für große Leistungenhandelt, bei denen man an sich schon vorzieht, die Leistung auf zwei Kollektoren zu verteilen.A further arrangement for generating the differing Köllektor voltages is shown in Fig. 6. In this exemplary embodiment, the machine is designed as a Döppeknaschin: e, consisting of the collective, rmaschtinen d fundi e. The mutually associated stator windings f, g are connected in series and lead with their free indices to the brushes h and i on the collectors k, K. In the drawing, only the phase is shown, the other phases are arranged accordingly. The Schlieifringätzel, m receive voltages from the network n, -whose sizes @ differ from each other due to a suitable connection to the transformer o. This arrangement according to Fig. 6 is particularly preferable because the two machines in the set result in completely normal machines without cumbersome winding arrangements. The arrangement of a double machine instead of a single machine is particularly useful when: It is a question of machines for high outputs, where one would prefer to distribute the output between two collectors.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for regulating the speed and phase compensation single-phase or multi-phase collector machines, in which @the; energy goes to the runner through slip rings .train guided and .denen srtänderweklungsphasen each for the purpose the control of the sliding brushes of the Kol-Tector. are connected, thereby characterized in that the two belong to each phase of the polyphase stator winding Grind brushes each on separate Kol @ -lectors, their tensions by one for ; the respective regulatory purpose, required amount differ from each other ..

2. Arrangement according to claim i, .da.-characterized in that the voltage difference of the two colliectors that for phase compensation: required for synchonism Amount. Corresponds.

3. Arrangement according to claim i, @ characterized in that: that the brushes belonging to a stator phase each on their collector of one Grenestelliung (e.g. for the highest: or the lowest speed) anise-approaching up to the other limit position steadily in; more consistent, direction against each other and are shifted past each other in synchronism.

4. Arrangement according to claim i and 3, characterized in that, as in patent 3 # 05i5, the vane speeds the two brushes, which are connected to a Phas: enwicklu @ n; g, from each other deviate and the cover position vein brushes in: Synchroni: sanus asymmetrical to the axis of the stator winding.

5. Arrangement according to claim: i, dIadiureh marked, @ dlaß -the one colilector to the other. connected by means of a conductor that are cut by the field of the machine.

6. Arrangement according to claim i, characterized by a rotor with three windings, one of which is connected to the Slip rings, the other two, delivering the different voltages Windings are each connected to a collector.

7. Arrangement according to claim i, dadurc4 marked, d'ass the collector nose: e: as a double machine with Rotokr slip rings arranged in the middle. B. arrangement according to Claim i and 7, characterized in that the two sets of slip rings from each other deviating, the voltages must be managed.