DE460529C

DE460529C - Process for the rapid de-energization of DC machines

Info

Publication number: DE460529C
Application number: DES75642D
Authority: DE
Inventors: Otto Werner
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1926-08-08
Filing date: 1926-08-08
Publication date: 1928-06-01

Description

Verfahren zum schnellen Entregen gleichstromerregter Maschinen. Es ist bekannt, gleichstromerregte Maschinen dadurch zu entregen, daß man ihre Feldwicklung unter Abschaltung von der Erregerstromquelle über einen Widerstand schließt. Wenn sich auch mit diesem Verfahren die Spannungssteigerungen, die mit einem plötzlichen Abschalten der Feldwicklung verbunden sind, vermeiden lassen, so ist doch für viele Fälle die Zeitdauer der Entregung zu lang.Process for the rapid de-energization of DC-excited machines. It is known to de-excite DC excited machines by removing their field winding closes with disconnection of the excitation current source via a resistor. if Also with this procedure the tension increases that come with a sudden Turning off the field winding are connected, avoid, it is for many Cases the duration of the de-excitation too long.

Es ist ferner bekannt, die Feldwicklung von Gleichstrommaschinen in mehrere voneinander unabhängige Teile zu zerlegen und diese Teile je nach Bedarf in gleichsinniger oder ungleichsinniger Schaltung an eine Erregerstromquelle anzuschließen. Für die gleichsinnige Schaltung kommt dabei sowohl Hintereinander- als auch Parallelschaltung der Feldwicklungsteile in Betracht.It is also known to use the field winding of DC machines in to disassemble several independent parts and to dismantle these parts as needed to be connected to an excitation current source in the same or non-symmetrical circuit. For the connection in the same direction, both series and parallel connections are used the field winding parts into consideration.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum schnellen Entregen gleichstromerregter Maschinen, beidem zwei für die Erregung gleichsinnig an eine Stromquelle angeschlossene Feldwicklungsteile zwecks Entregung der Maschine gegeneinandergeschaltet werden. Die Erfindung bezweckt, eine erheblich kürzere Entregungsdauer zu erzielen, als es mit dem eingangs erwähnten Verfahren möglich ist. Dieser Zweck wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die mit ungleicher @Vindungszahl versehenen Feldwicklungsteile bei der Gegeneinanderschaltung von der Erregerstromquelle getrennt werden.The invention relates to a method for rapid deenergization DC excited machines, both two for excitation in the same direction to one Field winding parts connected to the power source are switched against each other in order to de-excite the machine will. The invention aims to achieve a considerably shorter de-excitation time, than is possible with the method mentioned at the beginning. This purpose is according to the invention achieved in that the provided with unequal @Vindungszahl Field winding parts separated from the excitation current source when connected against each other will.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele zur Verwirklichung der Erfindung schematisch veranschaulicht. In Abb. i ist die Feldwicklung in zwei Teile ungleicher Windungszahl i und a unterteilt, die mittels eines ohne Stromunterbrechung schaltenden Umschalters 3 entweder zwecks Erregung über einen Regler 4 mit einer Gleichstromquelle 5 verbunden oder zwecks Entregung in Gegeneinanderschaltung über einen Widerstand 6 geschlossen werden können. Durch die Gegenschaltung der beiden ungleichen Feldwicklungsteile wird bewirkt, daß sich ihre magnetomotorischen Kräfte teilweise aufheben, so daß nur noch die Differenz der Windungszahlen für die Magnetisierung in Betracht kommt. Dies bedeutet eine entsprechende Vergrößerung der in der Feldwicklung fließenden Stromstärke im Vergleich zur normalen Erregerstromstärke. Würde nämlich die Stromstärke ihren bisherigen Wert beibehalten, so müßte das- Magnetfeld durch einen Bruchteil der bisherigen Amperewindungen aufrechterhalten werden, was offenbar nicht möglich ist. Die Stromstärke erhöht sich vielmehr im ersten Augenblick der Entregung in demselben Verhältnis, wie die wirksame Windungszahl infolge der Gegenschaltung der beiden Feldwicklungsteile verkleinert worden ist. Da nun die Stromwärmeverluste sich mit dem Quadrat der Stromstärke ändern, tritt ein sehr erhebliches Anwachsen der in Stromwärme umgewandelten Energie ein. Diesem Vorgange entspricht eine beschleunigte Aufzehrung der in der Feldwicklung aufgespeicherten magnetischen Energie. Die Entregungsdauer wird daher etwa im umgelehrten Verhältnis der Vergrößerung der Stromwärme herabgesetzt, also stark verkürzt.In the drawing are some exemplary embodiments for implementation of the invention illustrated schematically. In Fig. I the field winding is in two Parts of unequal number of turns i and a divided by means of a without current interruption switching switch 3 either for the purpose of excitation via a controller 4 with a Direct current source 5 connected or for the purpose of de-excitation in counter-circuit via a resistor 6 can be closed. By opposing the two unequal field winding parts will cause their magnetomotive forces partially cancel, so that only the difference in the number of turns for the magnetization comes into consideration. This means a corresponding increase in the field winding flowing amperage compared to normal excitation amperage. Namely, would If the current strength maintains its previous value, the magnetic field would have to pass through a fraction of the previous ampere-turns can be maintained, which apparently not possible. Rather, the current strength increases at the first moment of the De-excitation in the same ratio as the effective number of turns as a result of the counter-circuit of the two field winding parts reduced in size has been. Since now the Current heat losses change with the square of the current strength, a very significant one occurs Increase in energy converted into electricity heat. This corresponds to this process accelerated consumption of the magnetic stored in the field winding Energy. The duration of the de-excitation is therefore approximately in the reversed ratio of the magnification the electricity heat is reduced, that is, greatly reduced.

Man kann sich den Vorgang auch noch auf eine andere Weise deutlich machen. Die Gegeneinanderschaltung der beiden ungleichen Feldwicklungsteile i und 2 ist praktisch gleichbedeutend mit einer bifilaren Wicklung, die aus ebenso vielen Windungen wie der kleinere Feldwicklungsteil besteht. Es bleibt also nur eine dem Unterschiede der Windungszahlen der beiden Wicklungsteile entsprechende Windungszahl wirksam. Es sei angenommen, daß die bei der Entregung noch wirksame Windungszahl 1-/3 der gesamten ZVindungszahl der Feldwicklung betrage. Der Widerstand w der Wicklung behält dabei seinen Wert, während sich ihr Selbstinduktionskoeffizient L auf 1/9 des für die ganze normal geschaltete Wicklung gültigen Wertes verringert. Das bedeutet aber, daß die Zeitkonstante To der Wicklung, die ein Maß für die Schnelligkeit der Entregung bildet und durch den Quotienten dargestellt wird, sich, wenn man vom Dämpfungswiderstand 6 absieht, auf 1/9 desjenigen Wertes vermindert hat, der für die normale Schaltung der Feldwicklung gilt.There is another way of making the process clear to yourself. The opposing connection of the two unequal field winding parts i and 2 is practically equivalent to a bifilar winding, which consists of as many turns as the smaller field winding part. So only one number of turns corresponding to the difference in the number of turns of the two winding parts remains effective. It is assumed that the number of turns still effective during de-excitation amounts to 1/3 of the total number of turns of the field winding. The resistance w of the winding retains its value, while its self-induction coefficient L is reduced to 1/9 of the value valid for the entire normally switched winding. However, this means that the time constant To of the winding, which is a measure of the speed of de-excitation, and the quotient is shown, if one disregards the damping resistor 6, has decreased to 1/9 of the value that applies to the normal circuit of the field winding.

Man kann die Unterteilung der Feldwicklung so durchführen, daß die Wicklung jedes einzelnen Magnetpoles sich aus einem größeren und einem kleineren Wicklungsteil zusammensetzt. Es werden dann einerseits sämtliche Wicklungsteile kleinerer Windungszahl und andererseits sämtliche Wicklungsteile größerer Windungszahl für sich in Reihen-oder Parallelschaltung zusammen- und für die Entregung als Ganzes gegeneinandergeschaltet. Will man die bei der Entregung infolge der Stromrichttingsumkehr auftretende Streuung, die durch die Anordnung je eines größeren und kleineren Wicklungsteiles auf jedem Magnetpol an sich schon beträchtlich verringert ist, noch weiter vermindern, so kann man dies dadurch erreichen, daß man die zu jedem einzelnen Magnetpol gehörigen Wicklungselemente eine gemischte VGTicklung (z. B. nach Art e'i'ner Transformatorwickl.ung) bilden läßt.The field winding can be subdivided in such a way that the winding of each individual magnetic pole is composed of a larger and a smaller winding part. On the one hand, all winding parts with a smaller number of turns and, on the other hand, all winding parts with a larger number of turns are connected together in series or parallel connection and connected to one another as a whole for de-excitation. If you want to reduce the scatter that occurs during de-excitation as a result of the reversal of current direction, which is already considerably reduced by the arrangement of a larger and smaller winding part on each magnetic pole, this can be achieved by the fact that the for each individual magnetic pole corresponding winding elements can form a mixed VG winding (e.g. in the manner of a transformer winding).

Bei dem durch Abb.2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel, das sich auf eine vierpolige Maschine bezieht, sind die Wicklungen der einzelnen Magnetpole so geschaltet, daß bei der Entregung eine Magnetpolwicklung 7 den in Reihe liegenden drei übrigen Magnetpolwicklungen 8 bis io entgegengeschaltet werden kann. Hierdurch wird bewirkt, daß die magnetomotorischen Kräfte im ganzen Magnetgestell auf die Hälfte des normalen Betrages zurückgehen, ohne daß sich die Feldverteilung wesentlich ändert.In the embodiment illustrated by Fig refers to a four-pole machine, are the windings of the individual magnetic poles switched so that when de-energizing a magnetic pole winding 7 is in series three other magnetic pole windings 8 to io can be switched in opposite directions. Through this is caused that the magnetomotive forces in the whole magnet frame on the Half of the normal amount go back without the field distribution significantly changes.

Die Einrichtung nach Abb.3 gilt für eine sechspolige Maschine und unterscheidet sich von der vorhergehenden nur dadurch, daß bei der Entregung zwei in Reihe geschaltete Wicklungen i i und 12 ungleichnamiger Pole den übrigen vier unter sich ebenfalls in Reihe geschalteten Magnetpolwicklungen 13 bis 16 entgegengeschaltet sind. Die wirksame Windungszahl verringert sich in diesem Falle auf 1/3 der normalen.The setup according to Figure 3 applies to a six-pole machine and differs from the previous one only in that two series connected windings i i and 12 unlike poles the other four counter-connected among themselves also in series connected magnetic pole windings 13 to 16 are. In this case, the effective number of turns is reduced to 1/3 of the normal.

Bei sechs- und mehrpoligen Maschinen ist zu beachten, daß für den kleineren Feldwicklungsteil nur die Wicklungen solcher Pole miteinander verbunden werden dürfen, die durch mindestens einen der übrigen Pole voneinander getrennt sind. Wird hierauf Rücksicht genommen, so ist eine gleichmäßige Ausbildung des Magnetfeldes durch die nach der Gegenschaltung noch wirksamen Polwicklungen gesichert.For six-pole and multi-pole machines it should be noted that for the smaller field winding part only the windings of such poles are connected to each other which are separated from each other by at least one of the remaining poles are. If this is taken into account, the magnetic field will develop evenly secured by the pole windings that are still effective after the counter connection.

Um bei den Einrichtungen nach den. Abb.2 und 3, bei denen sich eine Unterteilung der einzelnen Polwicklungen und darum die Ausbildung dieser Wicklungen als gemischte Wicklung nicht durchführen lä.ßt, die infolge der Stromrichtungsumkehr oder der Zunahme der Stromstärke auftretende Streuung zu vermindern, wird zweckmäßig jeder Magnetpol noch mit einer in sich kurzgeschlossenen Wicklung von nicht zu kleinem Widerstande versehen. In vielen Fällen wird es genügen, diese Kurzschlußwicklung nur auf denjenigen Polen anzuordnen, in deren Hauptwicklung sich bei der Entregung die Stromrichtung umkehrt.To get to the facilities after the. Fig. 2 and 3, in which a Subdivision of the individual pole windings and therefore the formation of these windings as a mixed winding cannot be carried out due to the reversal of the current direction or to reduce the scattering that occurs as the current strength increases, is expedient each magnetic pole still with a self-short-circuited winding that is not too small Provide resistors. In many cases, this short-circuit winding will suffice to be arranged only on those poles in whose main winding occurs during de-excitation reverses the direction of the current.

Man kann die Entregungsdauer noch weiter verkürzen, wenn man an Stelle des Widerstandes 6 oder in Parallelschaltung mit diesem eine sogenannte Polarisationsbatterie 17 (s. Abb.3) in den Stromkreis .der gegeneinandergeschalteten Feldwicklungsteile einschaltet. Eine derartige Batterie, deren Zellen beispielsweise aus Bleielektroden in verdünnter Schwefelsäure bestehen, hat die Wirkung, daß sich an ihren Klemmen, infolge des Stromdurchganges, rasch eine Polarisationsgegenspannung bildet, so daß sich ein Teil der magnetischen Energie der Feldwicklung zunächst in der Batterie aufspeichert und die Spannung an den Klemmen der Feldwicklung noch längere Zeit in ihrer vollen Höhe aufrechterhalten wird. Zweckmäßig wählt man den Wert des zur Polarisationsbatterie 17 parallel geschalteten Ohmschen Widerstandes 6 so, daß die Klemmenspannung der Batterie bei gegebener Zellenzahl mindestens so lange aufrechterhalten bleibt, bis die Stromstärke in der Feldwicklung auf Null zurückgegangen ist. Bleibt die Klemmenspannung der Batterie noch etwas länger bestehen, so hat dies den weiteren Vorteil, daß die Feldwicklung nach Beendigung der eigentlichen Entregung von einem entgegengesetzt gerichteten Strome durchflossen wird, der nunmehr auch die Aufhebung der Remanenz bewirkt.The de-excitation time can be shortened even further if, instead of the resistor 6 or in parallel with it, a so-called polarization battery 17 (see Fig. 3) is switched on in the circuit of the oppositely connected field winding parts. Such a battery, the cells of which consist, for example, of lead electrodes in dilute sulfuric acid, has the effect that, as a result of the passage of current, an opposing polarization voltage quickly forms at its terminals, so that part of the magnetic energy of the field winding is initially stored in the battery and the Voltage at the terminals of the field winding is maintained at its full level for a long time. The value of the ohmic resistance 6 connected in parallel to the polarization battery 17 is expediently selected so that the terminal voltage of the battery is maintained for a given number of cells at least until the current in the field winding has decreased to zero. If the terminal voltage of the battery remains a little longer, this has the further advantage that the field winding is traversed by an oppositely directed current after the actual de-excitation has ended, which now also causes the remanence to be canceled.

Die beschriebenen Entregungseinrichtungen lassen sich mit gleichem Vorteil bei allen mit Gleichstrom erregten Gleich- oder Wechselstrommaschinen verwenden.The de-excitation devices described can be used with the same Use advantage with all direct current excited direct current or alternating current machines.

Claims

PATENT CLAIM: i. Procedure for the rapid de-energization of DC exciters Machines in which two are connected in the same direction to a power source for excitation Field winding parts are switched against one another in order to de-excite the machine, characterized in that the field winding parts provided with an unequal number of turns are disconnected from the excitation current source when they are connected against each other.

2nd embodiment according to claim i, characterized in that the two parts (e.g. i and 2) of the Field winding are connected to a changeover switch (3) that they are in the one The switching position of the changeover switch is traversed by the excitation current in the same direction and in the other switch position in opposite connection via an ohmic Resistance (6) are closed.

3. Embodiment according to claim i or z, characterized characterized in that the field winding parts to be switched against each other are both the The larger as well as the smaller number of turns are applied equally to all magnetic poles put together distributed winding elements. ¢.

Embodiment according to claim 3, characterized in that the winding elements belonging to each individual magnetic pole are arranged in mixed winding.

5. Embodiment according to claim i or z for multi-pole machines, characterized in that the Field winding parts (7 to io or i i to 16) each consist of an unequal number assemble whole pole windings.

6. Embodiment according to claim 5, characterized characterized in that the individual magnetic poles for the purpose of reducing dispersion with each are provided with a further winding that is short-circuited in itself.

7. Embodiment according to claim i to 6, characterized in that a polarization battery (17) is switched on in the circuit of the oppositely connected field winding parts.