DE591278C

DE591278C - Selbsterregter Synchrongenerator fuer konstanten Belastungsstrom

Info

Publication number: DE591278C
Application number: DEE43028D
Authority: DE
Original assignee: ELEK SKA IND AB
Current assignee: ELEK SKA IND AB
Priority date: 1931-09-02
Filing date: 1932-07-15
Publication date: 1934-01-19

Description

DEUTSCHES RETCH

AUSGEGEBEN AM 19. JANUAR 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 591278 KLASSE 21 d 2 GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Juli 1932 ab

Auf verschiedenen technischen Gebieten haben Generatoren für nahezu konstant abgegebenen Strom, unabhängig von zufälligen Schwankungen in der Größe des Belastungs-Widerstandes, Anwendung gefunden. Vor allem ist dies in der elektrischen Schweißtechnik der Fall gewesen. Die für derartige Zwecke konstruierten Generatoren können jedoch nicht für diejenigen Zwecke verwendet werden, wo konstanter Belastungsstrom gefordert wird. Ein Fall, in dem dies zutrifft, ist die Verwendung für medizinische Zwecke. Bei Generatoren für schweißtechnische Zwecke kommen nur erhebliche Stromstöße von niedriger Spannung in Frage, welche mittels an sich bekannter Mittel, wie Drosselspulen u. dgl., gedämpft werden. Bei Generatoren für medizinische Zwecke sind die Stromstärken aber so wesentlich niedriger, daß solche Mittel nicht Verwendung finden können. Weiter sind sie auch nicht genügend zuverlässig, insofern-als sie nicht eine genügend genaue Konstanthaltung der Stromstärke ermöglichen. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Ausbildung eines Generators namentlich für elektromedizinische Verwendung, bei dem besondere Vorkehrungen getroffen sind, um einen nahezu konstant abgegebenen Strom, unabhängig von dem sich ändernden Körperwiderstand, zu erhalten.

Die Schaltung des Generators ist aus Abb. 1 der Zeichnung ersichtlich, in der M ein Magnetgestell für den Generator bezeichnet, das mittels der Wicklung L magnetisiert wird-und in dessen Feld ein Anker umläuft, der durch die Wicklung W schematisch angegeben ist. Die Enden der Ankerwicklung sind an Schleifringe S und außerdem an einen Kommutator B angeschlossen. Von den Schleifringen >S wird der Strom für den Belastungswiderstand abgenommen, also gewöhnlich für den Körper, der elektromedizinischer Behandlung unterworfen werden soll. Dieser Widerstand ist mit R bezeichnet. Die Wicklung L wird über den Kommutator B mit Strom gespeist.

Nach der Erfindung ist der Widerstand der Ankerwicklung in der Hauptsache von gleicher Größenordnung wie der Körperwiderstand R. Hierdurch erhält die Vorrichtung folgende Wirkungsweise. Unter Voraus-Setzung normalen Widerstandes als Belastungswiderstand wird ungefähr die Hälfte der induzierten Spannung die Klemmenspannung an den Schleifringen S ergeben. Diese Spannung steht in konstantem Verhältnis zu der vom Kommutator B der Erregerwicklung L aufgedrückten Erregerspannung, welche ihrerseits die induzierte Spannung bestimmt. Zwischen der induzierten Spannung, der Klemmenspannung und dem Belastungswider-

stand besteht also ein gegenseitiges Abhängigkeitsverhältnis, was zur Folge hat, daß diese Größen auf eine gesetzmäßige Weise miteinander sich verändern. Sollte sich z. B. der Belastungswiderstand aus irgendeinem Grunde etwas verringern, so würde sich die Gefahr eines allzu starken Belastungsstromes ergeben; diese Gefahr wird jedoch dadurch beseitigt, daß die Ankerwicklung gleichzeitig einen ver-. hältnismäßig größeren Teil der induzierten Spannung als inneren Spannungsabfall aufnimmt, so daß sich die Klemmenspannung verringert. Dies wirkt auf den Erregerstrom zurück, der sich gleichfalls verringert, und hierdurch verringert sich schließlich auch die induzierte Spannung. Ein neuer Belastungszustand ist also ins Gleichgewicht gekommen, . wobei in der Hauptsache der gleiche Be-

' lastungsstrom fließt Avie vor der Änderung der Größe des BelastungSAviderstandes.

Nachstehend wird gezeigt werden, daß durch die obenerwähnte Maßnahme ein im wesentlichen konstant bleibender Belastungsstrom erhalten werden kann, der bei Ände- rangen des Widerstandes gar nicht oder nur wenig veränderlich ist.

In Abb. 2 ist die Leerlaufcharakteristik 1 des Generators gezeigt. Wie leicht ersichtlich ist, kann diese mit genügender Genauigkeit durch zAvei gerade Linien 2 und 3 ersetzt werden. Die Linie 3 bildet mit der Horizontallinie einen Winkel 4, dessen tg-Wert gleich k Volt/Amp. gesetzt wird. Es sei angenommen, daß die Abszisse den Magnetisierungsstrom in Amp. darstellt und die Ordinate ■ die induzierte Spannung in Volt. Die Linie 3 trifft die Ordinate in einem Punkt gleich <?„ Volt. Oberhalb des Knies der Leerlaufcharakteristik arbeitend, kann daher die Leerlaufspannung des Generators -E₀ nach folgender Gleichung ausgedrückt werden:

-ZwQ Cq —ρ Ii ' %£.

In dieser Formel bezeichnet C₀ eine Konstante, k eine Konstante, i_L den Strom durch die Erregerwicklung L.

Weiter werden folgende Bezeichnungen vorausgesetzt: W innerer Widerstand des Ankers, X Widerstand der Wicklung L, R BelastungSAviderstand, i_R der Strom durch den Belastungswiderstand, E₁, die Klemmenspannung.

Aus nachstehendem ergibt sich, daß der innere Widerstand des Ankers besonders hoch gehalten werden muß. Bei gewöhnlichen Generatoren, wie sie bisher vorhanden waren, war der innere Ohmsche Widerstand ganz niedrig und von derselben Größenordnung wie der induktive Widerstand. In diesem Falle wird aber der Ohmsche Widerstand von einer Größenordnung von etwa 100- oder mehrmal des induktiven Widerstandes, weshalb der zuletzt genannte vernachlässigt werden kann.
Hierbei ergibt sich die Klemmenspannung

E_F = E₀- W(i_n + i_L) = e_o + ki_L-W{i_R + i,) . ^6s Aus diesen Gleichungen läßt sich der Belastungsstrom wie folgt ableiten:

W + R

X\

Diese Gleichung ergibt, daß der Belastungsstrom konstant ist, wenn der nachstehenden Gleichung ganz oder nahezu genügt ist:

k W V-I γ

Setzt man in obige Gleichung Werte normaler Größenordnung ein, so zeigt sich, daß der Widerstand W in der Ankerwicklung unter die gleiche Größenordnung fallen wird wie der äußere Belastungswiderstand R, d. h. unter eine Größenordnung von ungefähr Ohm.

Claims

Patentansprüche:

1. Selbsterregter Synchrongenerator für konstanten Belastungsstrom, insbesondere für elektromedizinische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß die' Ankerwicklung einen Widerstand besitzt, der sich aus der Gleichung W = k ■—■ X ergibt, Avobei W den Widerstand der Ankerwicklung, k das Verhältnis zwischen der Zunahme der induzierten Spannung und der sie verursachenden Erhöhung des Erregerstromes im Sättigungsbereich der Leerl auf kennlinie, ausgedrückt in Volt/Amp., und X den Widerstand der Erregerwicklung bezeichnet.

2. Selbsterregter Synchrongenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Ankerwicklung die gleiche Größenordnung besitzt wie der normale Körperwiderstand derjenigen lebenden Körper, für deren Behandlung der Generator vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen