DE420508C

DE420508C - Electric compound machine that runs as a compound motor to start your prime mover with battery power, while after starting it serves as a counter compound dynamo to charge a battery

Info

Publication number: DE420508C
Application number: DES63038D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1925-10-26

Description

Elektrische Verbundniaschine, die zum Anlassen ihrer Antriebsmaschine mit Batteriestrom als Verbundmotor läuft, während sie nach dem Anlassen als Gegenverbunddynamo zum Laden einer Batterie dient. Eine elektrische Verbundmaschine, die mit der Antriebsmaschine fest gekuppelt ist, soll nacheinander wahlweise zum Betriebe mehrerer verschiedenarti-er Verbraucher herangezogen werden und in den verschiedenen Betriebszuständen selbsttätig den voneinartder verschiedenen Bedingungen der Verbraucher für den Strom- und Spannungsverlauf geilügen. Derartige Verhältnisse sind beispielsweise vorhanden, wenn eine Verbundmaschine wahlweise für die Ladung von Akkurnulatorenzellen, zur Speisung eines Leitungsnetzes und zum Anwerfen eines Verbrennungsmotors als Antriebsmaschine verwendet werden soll. Eine hierfür erforderliche Reglung soll allein durch die inneren elektrischen Eigenschaften, also ohne eine mechanische oder eine Reglung von Hand, selbsttätig eintreten.Compound electric riveting machine used to start your prime mover runs on battery power as a compound motor, while after starting it runs as a counter-compound dynamo is used to charge a battery. A compound electrical machine that works with the prime mover is firmly coupled, should optionally to operate several different types one after the other Consumers are used and automatically in the various operating states the different conditions of the consumer for the current and voltage curve lie cool. Such relationships exist, for example, when a compound machine optionally for the charging of accumulator cells, for the supply of a line network and used to start an internal combustion engine as a prime mover target. A regulation required for this should only be provided by the internal electrical Properties, i.e. without mechanical or manual control, automatically enter.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine elektrische Verbund#maschine, die in bekannter Weise zum Anlassen ihrer Antriebsmaschine mit Batteriestrorn als Verbundmotor läuft, während sie nach dem Anlassen als Gegenverbunddynamo zum Laden einer Batterie dient, ohne besondere Reglung, lediglich durch eine umschaltbar gemachte Hauptschlußwicklung als Generator mit Verbundwicklung unmittelbar, d. h. ohne parallel zu ihr geschaltete Batterie, ein Lichtn#etz mit gleichbleibender Spannung speisen kann. Eine besondere Reglung während irgendeines Betriebszustandes ist also nicht erforderlich. Nur um den übergang von dem Betriebszustand als Ladegenerator in denjenigen zur Speisung des Lichtnetzes herbeizuführen, muß man den Umschalter zum Umschalten der Hauptschlußwicklung betätigen.According to the invention, this is achieved in that an electrical compound machine, which runs in a known manner to start its prime mover with battery current as a compound motor, while after starting it serves as a counter compound dynamo for charging a battery, without special regulation, only switchable by a switch made main circuit winding as a generator with compound winding directly, d. H. Without a battery connected in parallel, it can feed a lighting network with constant voltage. A special regulation during any operating state is therefore not necessary. Only in order to bring about the transition from the operating state as a charging generator to that for supplying the lighting network, one must operate the switch to switch the main winding.

ZD ZD Als weiteres Mittel, die elektrischen Eigenschaften der Maschine und damit deren Verwendbarkeit mannigfaltiger zu gestalten, werden die Charakteristiken der Verbundmaschine bei Verbund- und Gegenverbundwirkung durch die besonderen Abmessungen der Hauptschluffivicklung (Amperewindungszahl) im Verhältnis zur Nebenschlußwicklung so ausgestaltet, daß sie den Strom und die Spannung nach der Eigenart eines jeden Verbrauchers selbsttätig regeln. Dabei sind die einzelnen Verbraucher, für deren Betrieb die Verbundmaschine entworfen ist, insbesondere hinsichtlich des von ihnen bedingten Strom- und Spannungsverlaufes untereinander verschieden. So wird beispielsweise der eine konstante Spannung fordern, der andere andere Bedingungen stellen. ' Als Mittel für die innere elektrische Reglung der Verbundmaschine erfolgt ferner die Wahl einer gleichbleibenden Antriebsleistunig, die in Verbindung mit der Bemessung der Hauptschlußwicklung den Verlauf von Strom und Spannung beeinflußt. So gestaltet sich der Strom- und Sparmungsverlauf z. B. während einesLadevorganges vonAkkumulatorenzellen nach deren Eigenart. Entsprechend der hohen Stromaufnahme: der Zellen bei niedriger Anfangsspannung zu Beginn der Ladung vollzieht sich der Ladeverlauf mit fallender Stromstärke und steigender Spannung, also mit entgegengesetzten Neigungsrichtungen der Kurven dieser elektrischen Werte (Abb. 2). Infolge der gleichbleibenden Antriebsleistung wird dieser Kurvenverlauf unter der Bedingung bewirkt, daß das Vielfache aus den beiden elektrischen Größen gleichbleibt.ZD ZD As a further means of making the electrical properties of the machine and thus its usability more diverse, the characteristics of the compound machine in the case of compound and counter compound effects are designed through the special dimensions of the main winding winding (number of ampere turns) in relation to the shunt winding in such a way that they carry the current and regulate the voltage automatically according to the characteristics of each consumer. The individual consumers, for whose operation the compound machine is designed, are different from one another, in particular with regard to the current and voltage curves they cause. For example, one person will demand a constant voltage, while the other will impose different conditions. ' As a means for the internal electrical regulation of the compound machine, the choice of a constant drive power is also made, which, in conjunction with the dimensioning of the main circuit winding, influences the course of current and voltage. This is how the current and savings process is designed for. B. during a charging process of accumulator cells according to their characteristics. Corresponding to the high current consumption: the cells with a low initial voltage at the beginning of charging, the charging process takes place with decreasing current strength and increasing voltage, i.e. with opposite directions of inclination of the curves of these electrical values (Fig. 2). As a result of the constant drive power, this curve shape is brought about under the condition that the multiple of the two electrical quantities remains the same.

Die gleichbleibende Antriebsleistung ergibt noch eine notwendige Grundla 'ge dafür, einerseits den Antriebsmotor mit dem günstigsten Brennstoffverbrauch zu betreiben, anderseits den inneren Regelvorgan'- in den Scheitelabschnitt der elektrischen Leistungskurve verlegen zu können und ihn damit unter einem günstigen elektrischen Wirkungsgrad durchzuführen (Abb. 3). The constant drive power provides a necessary basis for, on the one hand, to operate the drive motor with the most favorable fuel consumption and, on the other hand, to be able to relocate the internal control process to the apex of the electrical power curve and thus to carry it out with a favorable electrical efficiency (Fig. 3 ).

Entsprechend den als Beispiel lierangezogenen drei verschiedenartigen Betriebsvorgängen erfolgt die Berechnung der Hauptschlußwicklung unter Berücksichtigung einer dreifachen Bedingung.Corresponding to the three different types cited as an example Operating processes, the main circuit winding is calculated taking into account a threefold condition.

Die Hauptschlußwicklung wird erstens so bemessen, daß sie bei gleichbleibender Antriebsleistung und Feldschwächung, einen Strom- und Spannungsverlauf der Maschine gemäß dem gesetzmäßigen Ladevorgang in den Zellen bewirkt. Die so herbei g geführte Charakteristik der Maschine ergibt also (Abb. 2 eine abfallende Stromkurve, eine ansteigende Spannungskurve und eine wagerechte Leistungskurve.The main circuit winding is first dimensioned so that it remains constant Drive power and field weakening, a current and voltage curve of the machine according to the lawful charging process in the cells. The one brought about in this way The characteristic of the machine thus results in (Fig. 2 a falling current curve, a rising voltage curve and a horizontal power curve.

Die Hauptschlußwicklung wird ferner so bemessen, daß nach erfolgter Umkehrung derStromrichtung in ihr diegleicheMaschine - also jetzt bei Feldverstärkung - -die für eine direkte Netzspeisung erforderliche konstante Spannung hält.The main-circuit winding is further so dimensioned that after inversion in their derStromrichtung diegleicheMaschine - that is now in field enhancement - -the for direct power supply keeps required constant tension.

Die Maschine kann mit Vorteil zum Anwerfen von Antriebsmaschinen irgendwelcher Art verwandt werden. Besondere Vorteile ergeben sich jedoch beim Anwerfen von Verbrennungsmotoren. Hierbei kommt es nämlich zur Geltung, daß die Hauptschlußwicktlung von vornherein so bemessen ist, daß sich einhinreichendstarkesAnzuggsmoment der elektrischen Maschine ausbildet, wie es auch z. B. zur überwindung des Kompressionshubes von Verbrennungsmotoren notwendig ist. Da nämlich die Verbundmaschine als Motor an die Zellen geschaltet wird, wirkt ein Stromstoß aus den Zellen in der Hauptschlußwicklun- mit der hierdurch hervorgerufenen schnellen Feldverstärkung zusammen, so daß infolge der Wechselwirkung der beiden Ursachen ein stoßartiges Drehmoment erzielt wird.The machine can be used to start any prime mover with advantage Kind be used. However, there are particular advantages when starting internal combustion engines. Here it comes into play that the main conclusion from the start is dimensioned so that there is a sufficiently strong tightening torque of the electrical machine trains, as it also z. B. to overcome the compression stroke of internal combustion engines necessary is. Because the compound machine is connected to the cells as a motor a current surge from the cells in the main winding acts as a result of this caused rapid field amplification together, so that as a result of the interaction the two causes a shock-like torque is achieved.

Durch das Zusammenwirken der Umschaltbarkeit des Hauptschlußstromes, der gleichbleibenden Antriebsleistung und der Hauptschlußwicklung, deren Abmessungen unter Berücksichtigung mehrerer verschiedenartiger Verbraucher gewählt sind, werden demnach die inneren elektrischen Eigenschaften einer Verbundmaschine bedingt, die eine wechselnide Strom- und Spannungsreglung ohne einen Regelapparat ausüben. Es erfolgt also eine. Reglung nur durch innere elektrische Wirkung der Maschine. Die Strom- und Spannungsre-lung der Maschine wechselt dabei abhängig von dem Bedarf den zum Betriebe gewählten Verbraucher, von denen Ü#folge ihrer Verschiedenartigkeit einer Feldstärkung, ein anderer Feldschwächung in der Maschine fordert.Due to the interaction of the switchability of the main circuit current, the constant drive power and the main circuit winding, their dimensions are chosen taking into account several different types of consumers therefore the internal electrical properties of a compound machine caused exercise alternating current and voltage regulation without a regulating apparatus. It so there is a. Regulation only through internal electrical action of the machine. the The machine's current and voltage regulation changes depending on requirements the consumers chosen to operate, of whom Ü # follows their diversity one field strength, another requires field weakening in the machine.

Da nach der Fertigstellung einer Maschine durch die Ungleichartigkeit der Baustoffe eine Abweichung von dem Ergebnis der Rechnung eintreten kann, so muß, falls die Charakteristikder einzelnen Maschine den jeweiligen Betriebsbedingungen der vorgesehenen Verbraucher nicht ausreichend genügt, in solchen Fällen die Nebenschlußwicklung gegen die Hauptschlußwicklung oder umgekehrt, z. B. für den Landbetrieb und für die direkte Netzspeisung, durch Berichtigungswiderstände oder Nebenschlußwiderstände ab--geglichen werden.Because after the completion of a machine by the dissimilarity the building materials can deviate from the result of the calculation, if the characteristics of the individual machine correspond to the respective operating conditions the intended consumer is not sufficient, in such cases the shunt winding against the main circuit winding or vice versa, e.g. B. for farm operations and for the direct mains supply, through correction resistors or shunt resistors be adjusted.

Die Schaltung der Maschine für die drei Belriebsarten dieses Beispieles ist in der Abb. i dargestellt.The circuit of the machine for the three types of operation in this example is shown in Fig. i.

Die Verbundmaschine 12 und die Akkumulatorenzellen ii werden durch einen Walzenschalter 16, dessen zwei Kontaktreihen einzeln, wie folgt, bezeichnet sind: l(-F-H-E-S und C-V-,R-B-L, mit dem Leitungsnetz 6 oder miteinander verbunden. The compound machine 12 and the accumulator cells ii are connected to the line network 6 or to one another by a roller switch 16, the two rows of which are individually designated as follows: l (-FHES and CV-, RBL.

Die Schaltstellungen der Walze I-IV sind auf die Stellung der Reihe K-F-H-E-S be- zogen. Sie sind gleichmäßig, also unter go', auf dem Walzenmantel verteilt. Die beiden Kontaktreilien aber liegen auf der Walze um i 8o' gegeneinander versetzt, so daß z. B. bei der Schaltstellung I der Reihe K-F-H-E-S die andere Reihe auf der Stellung II steht.The switching positions of the roller I-IV are subjected to the position of the series KFHES loading. They are evenly, so under go ', distributed on the roller shell. However, the two contact areas are offset from one another by i 8o 'on the roller, so that, for. B. in switching position I of the KFHES series, the other row is in position II.

Wenn der Walzünschalter 16 in die Stellung i gelegt ist, so sind die Maschine i? und die ZeUen ii verbunden. Der Strom fließt beim Lad-evorgang von der positiven Ankerbürste durch die '\N,endepole 13 und die Leitung i nach H und durch einen Belag des #Valzenschalters nach F, dann durch die Kompoundwicklung 15 in feldschwächendem Sinne nach E, von E über einen '#Va12.enbela"-nach S, von dort über einen selbsttätigen Ausschalter io durch die Leitung 5 nach R, sodann über einen Walzenbelag nach B und durch die Leitung 4 zum positiven Batteriepol. Der negative Batteriepol bleibt dauernd mit der negativen Maschinenklemme über die Leitung i verbunden. Die N#ebenschlußwicklung, 14 erhält ihren Strom mit positiv-er Richtung über einen Vorschaltwiderstand 8 durch die Leitung 2 zugeführt, die bei C über einen Walzenbelag von der Maschine abzweigt. Arn anderen Ende ist die Nebenschlußwicklung an den gemeinsamen negativen Pol der Batterie und der 'Maschine angeschlossen. Wie hieraus erkennbar ist, besteht in der Hauptschlußwicklung 15 gegenüber der Nebenschlußwicklun,- 14 eine entgegengesetzte Stromrichtung, somit also eine Gegenverbundwirkung.When the roller switch 16 is placed in the i position, the machine i? and the cells ii connected. During the charging process, the current flows from the positive armature brush through the '\ N, endepole 13 and the line i to H and through a coating of the #Valzenschalters to F, then through the compound winding 15 in a field-weakening sense to E, from E via a '# Va12.enbela "-to S, from there via an automatic circuit breaker io through line 5 to R, then over a roller covering to B and through line 4 to the positive battery pole. The negative battery pole remains permanently with the negative machine terminal via the Line I. The shunt winding, 14 receives its current in positive direction via a series resistor 8 through line 2, which branches off from the machine via a roller lining at C. At the other end is the shunt winding to the common negative pole The battery and the machine are connected.As can be seen from this, there is an opposite current in the main circuit winding 1 5 compared to the shunt winding 14 tion, thus a counter-composite effect.

Wird die Verbundmaschine 12 bei stillstehender Antriebsmaschine durch die Schaltstellung i an die Zellen ii angeschlossen, so fließt jetzt der Strom gegenüber dem Ladevorgang in umgekehrter Richtung und wirft die Antriebsmaschine an.If the compound machine 12 is at a standstill drive machine the switch position i is connected to the cells ii, the current now flows opposite the charging process in the opposite direction and starts the engine.

In der Stellung Il des Walzenschaltürs 16 fließt der Strom der Maschine 12 VOM POSitiven Pol durch die Wendepole 13 und die Leitung i nach H, das durch einen Walzenbelag mit E verbunden ist. Der Strom durchfließt in feldstärkendem Sinne die Hauptstromwicklung 15 nach F, welche durch einen '#V-alzenbelag über I( mit einem Leitungsnetz 6 verbunden ist. Die Nebenschlußwicklung liegt durch die Leitung 3 über V und einen Walzenbelag in Hintereinanderschaltung mit den beiden Widerständen 7 und 8 der Hauptstromwicklung 15 an den Ankerklemmen des Generators. Gleichzeitig ist ein Lichtnetz 6 unabhängig von dem Maschinenstromkreis 6 über L und B an die beiden Batteriepole gelegt.In the position II of the roller control door 16, the current of the machine 12 flows from the positive pole through the reversing pole 13 and the line i to H, which is connected to E by a roller covering. The current flows in feldstärkendem sense, the main phase winding 15 to F, which alzen covering V by a '# is connected via I (to a network. 6, the shunt winding is located through the line 3 via V and a roller covering in series connection with the two resistors 7 and 8 of the main current coil 15 to the armature terminals of the generator. Simultaneously, a power line 6, independently of the machine circuit 6 via L and B to the two battery terminals is set.

Zur Trennung sämtlicher Stromkreise hat die Schaltwalze eine Stellung III. Die Stellung IV dient dazu, die Antriebsmaschine durch Riementrieb für andere Kraftzwecke zu verwenden. Dabei bleibt die Batterie mit dem Lichtnetz verbunden. Die Dynamo ist währenddessen ohne Erregung und strom-los. The switching drum has a position III to separate all electrical circuits. Position IV is used to use the drive machine for other power purposes by means of a belt drive. The battery remains connected to the lighting network. In the meantime, the dynamo is without excitation and de-energized .

Die Schalterbedienung erfolgt durch mechanische und elektrische Verbindungen so, daß die richtige Schaltfolge gesichert und eine schädliche Betätigung ausgeschlossen ist. Der selbsttätige Ausschalter io sichert die Zellen gegen Rückstrom in der Ladeschaltung (1) bei Stillstand der Antriebsmaschine. Wenn die Schaltstellung 1 dagegen zum Anwerfen des Motors dienen soll, so wird der selbsttätige Schalter io festgesetzt.The switch is operated by mechanical and electrical connections in such a way that the correct switching sequence is ensured and harmful actuation is excluded. The automatic circuit breaker io protects the cells against reverse current in the charging circuit (1) when the prime mover is at a standstill. If, on the other hand, switch position 1 is to be used to start the engine, the automatic switch io is set.

Die Widerstände 7 und 8 in der Zuleitung 2 der Nebenschlußwicklung 14 sind die obenerwähnten 13,erichtigungswiderstände zum Abgleichen, wenn die Bemessung der Hauptschlußwicklung für die wirklichen Verhältnisse nicht genau genug zutrifft. Beim Ladevorgang ist der Widerstand 7 abgeschaltet, für die Netzschaltung aber eingeschaltet. Der Parallelwiderstand 9 ist zu dem Zweck- angeordnet, um die beim Abschalten der Nebenschlußwicklung 14 auftretende schädliche Überspannun ' g zu verhindern.The resistors 7 and 8 in the supply line 2 of the shunt winding 14 are the aforementioned 13, rectifying resistors for balancing if the dimensioning of the main winding is not accurate enough for the real conditions. During the charging process, the resistor 7 is switched off, but switched on for the mains circuit. The parallel resistor 9 is arranged to the expediency to occurring when switching off the shunt winding 14 g harmful overvoltages to prevent '.

Die Verbundmaschine bietet durch die umschaltbare Hauptschlußwicklung eine erhöhte Vielseitigkeit für ihre Verwendung. Für das besondere Beispiel der Erfindung sind außerdem eine Anzahl Vorteile augenscheinlich.The compound machine offers through the switchable main circuit winding an increased versatility for their use. For the particular example of the In addition, a number of advantages are apparent in the invention.

Die Zellenladung und Netzspeisung verläuft nach dem Anstellen unter Fortfall eines Spannungsreglers selbsttätig. Es wird eine Vereinfachung der Schaltanlage und der Schaltvorgänge erzielt. Der Wirkungsgrad ist für die Antriebsmaschine beim Ladebetrieb durch die gleichbleibende Antriebsleistung, für die elektrischen Maschinen durch die Verlegung des inneren Regelvorganges bei Vollast in den Scheitelabschnitt der elektrischen Leistungskurve auf das günstigste Maß eingestellt. Durch die erhöhte Vielseitigkeit der Verwendung der Verbundmaschine und die erzielte Vereinfachung der Schaltanlage tritt eine Verbilligung ein.The cell charging and mains supply run under after switching on Elimination of a voltage regulator automatically. It becomes a simplification of the switchgear and the switching operations achieved. The efficiency is for the prime mover at Charging operation thanks to the constant drive power for the electrical machines by relocating the internal control process at full load to the apex section the electrical power curve is set to the most favorable level. Due to the increased Versatility of the use of the compound machine and the simplification achieved the switchgear is cheaper.

Claims

PA TEIN T- AN S CHECK E: i. Electric compound machine that runs as a compound motor to start its drive machine with battery power, while after starting it serves as a counter compound dynamo for charging a battery, characterized in that it directly, without special regulation, only by a switchable main winding made, also as a generator with compound winding, d. H. can feed a lighting network with constant voltage without a Bätterie connected in parallel to it.

2. Ausführungsfonn according to claim i, characterized by such a dimensioning of the main winding that when charging the battery, the curves of charging current and charging voltage run so with opposite inclination that the electrical power of the dynamo and thus the power of your drive machine remains the same. 3. Ausführungsforin according to claim i and 2, characterized in that the number of revolutions and the adjustable self-regulation of the dynamo are coordinated so that the latter works with composite and counter-composite action in the apex section of the two efficiency curves. 4. Ausführungsforin according to claim 3, characterized in that the self-regulation is set in a manner known per se with the help of correction resistors.