DE470446C

DE470446C - Single or multi-phase generator for drive by a thermal piston engine with a spring connection built between the flywheel of the engine and the generator

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Publication number: DE470446C
Application number: DEP50519D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1925-05-15
Filing date: 1925-05-15
Publication date: 1929-01-21

Description

Ein- oder mehrphasengenerator für Antrieb durch eine Wärmekraftkolbenmaschine ynit zwischen Schwungrad der Kraftmaschine und Generator eingebauter federnder Verbindung Die normalen, von großen Gasmaschinen angetriebenen Wechsel- bzw. Drehstromgeneratoren werden in der Regel als Schwungradmaschinen gebaut, d. h. das erforderliche GD= wird in den Rotor des Generators gebaut, was im allgemeinen zu verhältnismäßig schweren- Maschinen führt. Gelegentlich ist der seprate Bau von Generatoren und Schwungrad versucht worden, doch 'laben sich hierbei Schwierigkeiten ergeben, weil gewissermaßen eine nachgiebige Verbindung zwischen Schwungrad und Generator besteht, die eine zweite Eigenschwingung erzeugen und die .erste Eigenschwingung verändern kann.Single or multi-phase generator for drive by a thermal piston engine ynit between the flywheel of the engine and the generator built-in resilient connection The normal alternators or three-phase generators driven by large gas engines are usually built as flywheel machines, i. H. the required GD = is built into the rotor of the generator, which is generally relatively heavy- Machines leads. Occasionally there is the separate construction of generators and flywheels has been tried, but difficulties arise here because to a certain extent there is a flexible connection between the flywheel and the generator, which is a generate second natural oscillation and can change the first natural oscillation.

Man hat auch vorgeschlagen, die Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, daß man eine regelbare federnde Verbindung zwischen Generator und dem Schwungrad der Treibmaschine einbaut und die Regelbarkeit innerhalb sehr weiter Grenzen vorsieht, um auf diese Weise etwaige Resonanzerscheinungen durch Einstellung einer neuen Rückführkraft zwischen Generator und Treibmaschine zu umgehen.It has also been suggested to avoid the difficulties by that you have an adjustable resilient connection between the generator and the flywheel the driving machine and provides controllability within very wide limits, in this way to avoid any resonance phenomena by setting a new feedback force between the generator and the driving machine.

In der vorliegenden Erfindung sollen Mittel beschrieben werden, die wesentliche Vorteile aus dem getrennten Bau von Schwungrad und Generator zu erzielen gestatten. Diese Mittel sind r. Einbaueiner federnden Verbindung zwischen Schwungrad und Generator, deren spezifische Rückstellkraft wesentlich kleiner ist als die im Generator auftretende, der synchronisierenden Kraft entsprechenden Rückstellkraft.In the present invention, means are to be described which to achieve significant advantages from the separate construction of flywheel and generator allow. These funds are r. Installation of a spring connection between the flywheel and generator, the specific restoring force of which is much smaller than that in Generator occurring restoring force corresponding to the synchronizing force.

2. Einbau einer wesentlich- größeren Dämpfung in die Polschuhe des Generators als normal.2. Installation of a much greater attenuation in the pole pieces of the Generator than normal.

3. In besonderen Fällen noch Verwendung einer Zahnradübersetzung, am besten zwischen federnder Verbindung und Generator, welche die Drehzahl des Generators erhöht und die Wirksamkeit des Dampferkäfigs zu erhöhen gestattet.3. In special cases still use of a gear ratio, ideally between the resilient connection and the generator, which determines the speed of the generator increased and allowed to increase the effectiveness of the steamer cage.

Es ist bekannt, daß bei dem normalen Bau die Wirksamkeit des Dampferkäfigs einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf, weil sonst das Schwungrad gewissermaßen außer Wirksamkeit gesetzt wird und die .einzelnen Harmonischen :des Tangentialdruckdiagramms direkt auf das Netz übertragen werden. Diese Beschränkung liegt nun nicht mehr vor, wenn die obige Bauart gewählt wird; die Dämpfung kann theoretisch beliebig hoch gewählt werden, ohne daß die Wirksamkeit des Schwungrades ausgeschaltet wird. Man wird deshalb mit Vorteil alle Maßnahmen ergreifen, die eine wesentliche Erhöhung der Dämpfung zu erzielen gestatten. Der Polbogen wird größer gemacht, die radiale Höhe des Polschuhes größer, die Nutentiefe vergrößert zur Aufnahme von mehr Kupfer für die Dämpferwichlung, Endringe aus möglichst großem Querschnitt zu beiden Seiten, der Polschuhe, Vergrößerung der Drehzahl, um die zu einem bestimmten Drehmoment der Dämpfung gehörigen Verluste prozentual so niedrig wie möglich halten zu können. Auf diese Weise kann eine Dämpfung erreicht werden, welche das Doppelte, Dreifache und noch mehr derjenigen Dämpfung beträgt, die man bisher bei den langsam laufenden Generatoren als normal zu bezeichnen pflegte.It is known that in normal construction the effectiveness of the steamer cage must not exceed a certain value, because otherwise the flywheel to a certain extent is disabled and the .individual harmonics: of the tangential pressure diagram can be transmitted directly to the network. This restriction no longer applies, if the above type is chosen; the attenuation can theoretically be arbitrarily high can be selected without disabling the effectiveness of the flywheel. Man will therefore take advantage of all measures that result in a substantial increase allow the attenuation to be achieved. The polar arc is made bigger, the radial height of the pole piece is larger, the groove depth is larger to accommodate more copper for the damper winding, end rings from the largest possible cross-section both sides, the pole pieces, increasing the speed in order to achieve a given Keep the losses associated with the torque damping as low as possible to be able to. In this way, damping can be achieved which is twice as high as Threefold and even more of the damping that was previously achieved with the slow used to describe running generators as normal.

Eine kleine Rückführkraft P,1 der federnden Verbindung zwischen Schwungrad und Generator im Vergleich zu der dem synchronisierenden Moment entsprechenden Rückführkraft P,2 zwischen dem Polsystem des Generators und dem Netze ist von der gleichen Wichtigkeit wie die schon erörterte Dämpfung. Bekanntlich kann man sich die zusätzlichen Schwingungen, die unter dem Einfluß der verschiedenen Harmonischen des Tangentialdruckdiagramms entstehen, der gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit übergelagert denken. w'i sei die überlagerung über die Winkelgeschwindigkeit des Schwungrades und w'2 über diejenige des Generators. w', soll im Interesse des ruhigen Laufes so klein wie möglich gehalten werden, während cw'1 im Interesse der Verbilligung des Schwungrades möglichst groß gewählt werden sollte. Deshalb muß danach getrachtet werden, so klein wie nur möglich zu machen. A small return force P, 1 of the resilient connection between flywheel and generator compared to the return force P, 2, corresponding to the synchronizing moment, between the pole system of the generator and the network is of the same importance as the damping already discussed. As is well known, one can imagine the additional vibrations that arise under the influence of the various harmonics of the tangential pressure diagram superimposed on the uniform angular velocity. Let w'i be the superposition of the angular velocity of the flywheel and w'2 that of the generator. w ', should be kept as small as possible in the interest of smooth running, while cw'1 should be chosen as large as possible in the interest of making the flywheel cheaper. Therefore one must strive to make it as small as possible.

Es läßt sich nun zeigen, daß dieses Verhältnis bei den in der Praxis vorliegenden Verhältnissen um so kleiner ist, je größer das Verhältnis und je größer die Dämp-Ppi fung ist. In komplexen Größen ausgedrückt, ist die Beziehung festgestellt worden: wo das polare Trägheitsmoment des Rotors, D eine der Dämpfung proportionale konstante ,, die Winkelgeschwindigkeit für die betrachtete Harmonische des Tangentialdruckdiagramms und Der Entwurf und die Berechnung des Generators nebst Bestimmung der GD2 von Schwungrad und Induktor sowie die Wahl der Rückstellkräfte .erfordert mehr Vorsicht als beim jetzt gebräuchlichen Bau. Es sind zunächst zwei Drehzahlen vorhanden, bei denen die Werte w'1 und w'2 ein ausgesprochenes Maximum zeigen. Da man das GD2 des Generators verhältnismäßig sehr klein machen wird, so liegt .der kritischen Drehzahlen verhältnismäßig hoch. Es ist vorzuziehen, die Verhältnisse so zu wählen, daß sie ,etwa auf das 3,5fache oder auf das 4 5-fache der Betriebsdrehzd.hl zu liegen kommt. Die zweite Drehzahl sollte unterhalb ,der Hälfte der Betriebsdrehzahl liegen (etwa bei bis derselben). Da letztere mit keiner Harmonischen des T ngentialdruckdiagramms übereinstimmen kann, so bleibt im Betriebe als gefährlicher Zustand nur die erste. Es läßt sich zeigen, daß dann w'i verhältnismäßig wenig, w'2 aber verhältnismäßig viel bceänflußt wird. Durch die starke Vergrößerung der Dämpfung und durch die Vermeidung von Drehzahlen, die Vielfaches der Betriebsdrehzahl sind, läßt sich aber die maximale Größe von w'2 innerhalb zulässiger Grenzen halten.It can now be shown that this ratio is smaller, the larger the ratio and the larger the damping Ppi, in the ratios present in practice. Expressed in complex terms, the relationship has been established: where the polar moment of inertia of the rotor, D a constant proportional to the damping, the angular velocity for the considered harmonic of the tangential pressure diagram and The design and calculation of the generator, as well as the determination of the GD2 of the flywheel and inductor, as well as the choice of the restoring forces, require more care than is the case with the current construction. There are initially two speeds at which the values w'1 and w'2 show a pronounced maximum. Since the GD2 of the generator will be made relatively very small, the critical speeds are relatively high. It is preferable to choose the ratios in such a way that they are approximately 3.5 times or 4 5 times the operating speed. The second speed should be below half the operating speed (around up to the same). Since the latter cannot coincide with any harmonic in the differential pressure diagram, only the first remains as a dangerous state in operation. It can be shown that then w'i is affected comparatively little, w'2 but comparatively much. By greatly increasing the damping and avoiding speeds that are a multiple of the operating speed, however, the maximum size of w'2 can be kept within permissible limits.

Erwähnt muß noch werden, daß eine neue kritische Drehzahl auftritt, wenn der Generator noch nicht ans Netz geschaltet bzw. das Netz plötzlich ausgeschaltet wird. Die entsprechende Schwingungszahl läßt sich annähernd darstellen in der Form entspricht also annähernd dem etwas GD2 im Induktor des Generators in Verbindung mit der Federwirkung zwischen Schwungrad und Generator.It must also be mentioned that a new critical speed occurs when the generator has not yet been connected to the mains or the mains is suddenly switched off. The corresponding number of vibrations can approximately be represented in the form thus corresponds approximately to the something GD2 in the inductor of the generator in connection with the spring action between the flywheel and the generator.

Nach vorliegender Erfindung muß darauf geachtet werden, daß diese Drehzahl mindestens zo bis 30 % von der Betriebsdrehzahl und um einen noch grö erdn Prozentsatz von der doppelten Betriebsdrehzahl entfernt liegt. In. Fällen kann auch für den Lauf des nicht eingeschalteten Generators eine künstliche Dämpfung vorgesehen werden. Die Dämpfung muß so sein, daß sie von einem gleichförmigen Lauf nicht in Wirksamkeit gebracht wird, wohl aber durch berla,gerungen über den gleichförmigen Lauf. Der gleiche Zweck kann durch eine Vorrichtung erreicht werden, die die Federwirkung bei ausgeschaltetem Generator ausschaltet; z. B. in bekannter Weise durch eine - Kupplung zwischen. Generator und Schwungrad, die nachgiebige Verbindung im Bedarfsfalle in, eine feste Verbindung zu verwandeln gestattet.According to the present invention, care must be taken that this Speed at least zo to 30% of the operating speed and an even greater Percentage away from twice the operating speed. In. Cases can also Artificial damping is provided for the operation of the generator that is not switched on will. The damping must be such that it does not come from a uniform run Effectiveness is brought about, but through overlapping, wrestling over the uniform Run. The same purpose can be achieved by a device that has the spring action switches off when the generator is switched off; z. B. in a known manner by a - Coupling between. Generator and flywheel, the flexible connection in case of need allowed to transform into a permanent connection.

Die Vorteile, die sich durch die beschriebene lassen, sind folgende: i. Der Lauf der Generatoren wird viel ruhiger als derjenige der vorhandenen üulichen Zentrale; mit Antrieb durch Gasmaschinen.The advantages that can be achieved by the described are as follows: i. The generators run much quieter than the usual ones Headquarters; powered by gas engines.

z. Bisher war die Fernübertragung Zentralen mit Gasmaschinen sehr so lassen jetzt noch Zentralen -Sonntags _ das Gas in die Luft gehen, weil :der. betrieb mit einer etwa i o bis 15 km entfernten Dampfturbinenzentrale nicht möglich ist. Durch die beschriebene Anordnung soll die Cbertragung derjenigen finit Turbinenantrieb praktisch gleichkommen.z. Until now, the long-distance transmission was very central with gas engines So now central offices - Sundays _ let the gas go into the air, because: the. operation is not possible with a steam turbine center about 10 to 15 km away. The described arrangement is intended to transmit those finite turbine drives practically equal.

3. Das Gewicht der ganzen Anlage wird kleiner, denn das Hauptschwungrad läßt sich jetzt viel leichter und billiger bauen als der Induktor des Generators in der üblichen Bauart und der Generator einschließlich Zahnrad *ibersetzung und nachgiebiger Verbindung (di:, übrigens direkt in das große Rad verlegt werden kann).3. The weight of the whole system is smaller because the main flywheel is now much easier and cheaper to build than the generator's inductor in the usual design and the generator including gear ratio and yielding connection (di :, by the way, can be laid directly in the big wheel).

Mit dem geringen Gewichte des Schwungrades werden vor allen-Dingen die Reibungsverluste in den Hauptlagern geringer, und da der Wirkungsgrad des schneller laufenden Generators einschließlich Verluste in der Za,hnradübersetzung größer ist als derjenige des langsam laufenden, so wird eine beträchtliche Verbesserung des Wirkungsgrades und eine Verbilligung der Anlage erfolgen.With the low weight of the flywheel it will be above all else the friction losses in the main bearings are lower, and because the efficiency of the faster running generator including losses in the gear ratio is greater than that of the slow running one, there will be a considerable improvement in the Efficiency and a cheaper system take place.

Claims

PATRENT CLAIMS: i. Single or multi-phase generator for propulsion by a thermal piston sewing machine with between the flywheel of the engine and Generator built-in resilient connection, characterized in that the specific The restoring force of this connection is so many times smaller than that of the synchronizing Power of the generator that in conjunction with any increased effect of the The damper cage housed in the rotor is the: first critical speed of the arrangement comes to be significantly below half the operating speed. a. Generator after Claim i, characterized in that a gear ratio between the resilient Connection and generator is installed. 3. Generator according to claim i and thereby characterized in that the critical occurring when the generator is not switched on Speed deviates by at least 20% from the single and double the operating speed. q .. Method for starting up a machine set according to claims i to 3, characterized in that characterized in that the resilient clutch through until the generator is switched on a fixed (e.g. magnetic coupling) is replaced, or damping is installed which is not of the uniform synchronous course, but only of; superimposed Additional vibrations is triggered.