DE612969C - Einrichtung zur Kompensierung der Remanenzspannung fremderregter Generatoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 612969 KLASSE 2Id¹ GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. Juni 1931 ab

Die Remanenz des Steuergenerators in der bekannten Leonard-Schaltung wirkt sich besonders dann sehr störend aus, wenn an die Genauigkeit der Regelung des Arbeitsmotors hohe Anforderungen gestellt werden. Sie beeinträchtigt die Gleichheit bzw. Symmetrie der Drehzahlen des Arbeitsmotors auf den untersten Drehgeschwindigkeits stufen bei gleicher bzw. entgegengesetzter Drehrichtung.

Selbst wenn die Wirkung der Remanenz im Steuergenerator durch außergewöhnlich große Luftspalte zwischen dessen Pol und Joch sowie zwischen Pol und Anker vermindert wird, wird doch noch eine völlige Vernichtung der Remanenz durch Gegenerregung erforderlich, die aber bei der Umsteuerung zu wechselnden Werten besonders der unteren Steuerstufen führt.

Bekannte Anordnungen mit besonderen, im aktiven Eisen eingebetteten Erregerwicklungen zur Beeinflussung der Charakteristik des Steuergenerators unterdrücken zwar die Remanenz in gewissem Maße, aber nur so lange, als die Hilfswicklungen erregt sind; eine vollständige Vernichtung der Remanenz, wie sie für die einwandfreie Gangart des Arbeitsmotors, besonders zum präzisen pendelungsfreien Stoppen und zum Umsteuern erforderlich ist, wird damit nicht erreicht.

Ebenso wird ein Nullspannungszustand des Gleichstromgenerators nicht erreicht bei Gleichstromdynamomaschinen mit einem in einer Hilfswicklung fließenden Wechselstrom zur Beseitigung des remanenten Magnetismus. Bei diesen Einrichtungen wechselt der Remanenzwert bei wiederholten Schaltvorgängen fortgesetzt, er wird größer oder kleiner, je nach dem Phasenzustand — Augenblickswert und Richtung — des Wechselstroms im Augenblick des Abschaltens der Haupterregung bei dauernder Wechselstromerregung oder des Einschaltens der Wechselstromerregung bei ausgeschalteter Haupterregung. Nachteilig wirkt bei diesen Anordnungen auch die zusätzliche Erwärmung des Eisens infolge ⁴S der Magnetisierungsarbeit, deren Folge eine Herabsetzung der Maschinenleistung ist. Aus diesem Grunde kann eine auch bei Dauerbetrieb eingeschaltete Remanenzvernichtungseinrichtung mit Wechselstromerregung nicht bei normalen Maschinen mit massivem Magnetgestell angeordnet werden. Sie erfordert vielmehr eine vollkommene Lamellierung des Eisens und bedingt damit eine beträchtliche Verteuerung der Maschine. Auch bleibt die induktive Wirkung der Wechselstromwicklung auf die auf dem gleichen Eisen befindlichen Haupterregungswicklungen nicht

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Hermann Siindhaußen in Düsseldorf-Rath.

ohne Einfluß, der unter Umständen sehr störend sein kann.

Schließlich ergibt auch eine schon in Vorschlag gebrachte und auf dem Prinzip einer Gegenschaltung von Pol und Gegenpol beruhende Remanenzvernichtung keine befriedigende Lösung, da damit naturgemäß eine starke Leistungsverminderung verbunden ist und zur Umsteuerung in eine andere Drehrichtung zuerst die volle Erregung abgeschaltet und dann im umgekehrten Sinne wieder eingeschaltet werden muß. Stromstöße mit starker Erwärmung der Maschine sind die Folge. Da weiterhin die Magnetisierungs- und Remanenzeigenschaften von Pol und Gegenpol gleich sind, bleibt die Remanenz in Joch und Gestell unbeeinflußt. Auch tritt beim Regeln der Maschine eine dauernde Verschiebung der neutralen Zone und damit ein starkes Feuern an den Bürsten auf.

Im Gegensatz dazu hat der den Kompensationskraftfluß abgebende Magnetkern nach der Erfindung andere magnetische Eigenschaften als der eigentliche Polkörper. Demgemäß erfolgt also nach der Erfindung die Kompensierung der Remanenzspannung durch besondere fremderregte Magnetkerne niedriger Sättigungsgrenze und hoher Remanenz, die in den magnetischen Kreis der Pole und des Jochs so eingeschaltet sind, daß ihre Remanenz einen dem Remanenzfluß der Eisenteile des Generators entgegengerichteten und diesen kompensierenden Kraftfluß erzeugt. Die aus einer solchen Anordnung resultierenden wesentlichen Vorteile sind der infolge des niedrigen Sättigungsgrades der Magnetkerne nur geringe Leistungsverlust bei allen Maschinenbelastungen, die volle Kompensation der Remanenz nicht nur im eigentlichen Pol, sondern auch im Joch und Gestell, weiter der kontinuierliche Verlauf der Maschinenzustände und die Vermeidung von Schaltvorgängen beim Steuern der Maschine.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung am Steuergenerator eines Leonard-Aggregats, dessen Magnetgestell ι die normale Erregerwicklung 2, die Pole 3 und den Anker 4 enthält. Die nach der Erfindung den Kompensationskraftfluß erzeugenden, mit den Polen'einerseits und dem Joch anderseits magnetisch leitend verbundenen Magnete 5 haben die Erregerwicklungen 6, deren Zuleitung über die Regelvorrichtung 7 des Steuergenerators führt und die in ihrer Wirkung der Haupterregung 2 entgegengerichtet sind.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:

Ein Maß für die Remanenz des Steuergenerators ist dessen Ankerspannung E. Wenn der geöffnete Steuerkontakt 8 der Regelvorrichtung 7 mit der ersten Steuerstufe I in Berührung gebracht wird, ist der Hilfserregerwicklung 6 ein Teil des Regelwiderstandes 9 und der Erregerwicklung 2 des Steuergenerators der gesamte Regelwiderstand 9 vorgeschaltet. Die Ankerspannung E hat bei dieser Steuerstufe ihren kleinsten Wert. Mit Abregeln des Widerstandes 9 nimmt die Erregung durch die Wicklung 2 zu und die Gegenerregung durch den Magneten 5 zufolge des festen Anschlusses im mittleren Teil des Regelwiderstandes 9 zunächst zu und dann ab. Der nicht gezeichnete Arbeitsmotor nimmt bei Einstellung des Steuerkontaktes 8 auf die letzte Steuerstufe η seine Höchstgeschwindigkeit an. Die Gegenerregung der Hilfswicklung 6 hat also zunächst nur ein geringes Abweichen der Regelkurve von der Geraden zur Folge.

Beim Zurückregeln nach Steuerstufe I tritt · die Remanenz des Magnetgestelles zunehmend in Erscheinung. Der Arbeitsmotor würde, wenn die Kompensierungsmagnete 5 nicht da wären, auf der Steuerstufe I nunmehr eine nach Maßgabe des Remanenzwertes (entsprechend der Hysteresisschleife des Materials) höhere Drehzahl aufweisen als anfangs. Bei der gezeichneten S teuer stellung Null, d. h. bei weggenommenem Erregerstrom, gibt der S teuer generator eine remanente Spannung mit positivem Vorzeichen. Wird nun zur Umkehrung des Drehsinnes des Arbeitsmotors die Richtung des ihm zugeführten Stromes gewechselt und der Steuerkontakt 8 wieder auf die Steuerstufe I gedruckt, so läuft der Arbeitsmotor in entgegengesetzter Richtung, jedoch, unter dem Einfluß der Remanenz, langsamer als vorher in der anderen Drehrichtung bei der gleichen Steuerkontaktstellung. Die Steuerung ist demnach infolge der Remanenz unsymmetrisch, sowohl einseitig, d. h. in bezug auf die bei ein und denselben Steuerstufen bei gleicher Drehrichtung sich ergebenden Drehzahlen je nach dem Auf- oder dem Abwärtsregeln, als auch doppelseitig, d. h. beim Drehrichtungswechsel.

Die Steuerung wird dagegen symmetrisch, wenn nach der Erfindung der remanente Kraftlinienfluß, durch die Pfeile α angedeutet, zum n₀ Teil oder vollständig, je nach Wahl der Remanenz der Magnete 5, durch einen Gegenkraftfluß mit dem Verlauf nach den Pfeilen b kompensiert wird.

Da dieser Kraftfluß gegen den Remanenzfluß des Generators gerichtet ist, so hat er beim Umsteuern die gleiche Richtung wie der neue Hauptkraftfluß und addiert sich zu diesem. Die für diesen Gegenkraftfluß maßgebenden Werte der Kompensationsmagnete 5 werden so abgestimmt, daß der Gegenkraftfluß der Remanenz gleich ist, dann wird beim

Umsteuern die Remanenz genau kompensiert und die Symmetrie der Steuerung bei Drehrichtungswechsel ist praktisch erreicht.

Die Kompensationsmagnete 5 müssen zur Erzielung dieses Zweckes eine andere (größere) Remanenz haben als das Weicheisen von Joch und Polen. Ein Mittel dafür ist die Wahl des Baustoffs; ein bestimmter C-Gehalt und eine bestimmte Härte ergeben die erforderliche Koerzitivkraft, und Zusätze von Wolfram, Chrom oder ähnlichen Stoffen verleihen den Magnetkernen einen gewissen Grad von permanentem Magnetismus.

Die Magnetkerne 5 sind mit einem Ende mit den Polen 3, mit dem" anderen Ende mit dem Joch 1 in magnetisch leitender Verbindung, so daß der Kraftfluß b ihres remanenten Magnetismus in den Polen und im Joch dem Magnetisierungskraftfluß α der Erregerwicklung 2 entgegengesetzt verläuft. Zur Verminderung oder Vermeidung eines Streuflusses c auf dem kürzeren, nicht durch den Generatoranker gehenden Wege sind die bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als PoI-befestigungsschrauben ausgebildeten Magnetkerne 5 in ihrem mittleren Teil gegen das Joch und die einander benachbarten Flächen des Jochs und der Pole 3 gegeneinander magnetisch isoliert.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Einrichtung zur Kompensierung der Remanenzspannung fremderregter Generatoren, insbesondere der Steuergeneratoren von Leonard-Sätzen, dadurch gekennzeichnet, daß besondere fremderregte Magnetkerne (5) von niedriger Sättigungsgrenze und hoher Remanenz in den magnetischen Kreis von Polen (3) und Joch (1) in solcher Weise geschaltet sind, 4¹J daß ihre Remanenz einen dem Remanenzfluß (α) der Eisenteile des Generators entgegengerichteten und diesen kompensierenden Kraftfluß (b) erzeugt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkerne (5) aus einem Material von bestimmtem C-Gehalt und von bestimmter Härte mit Zusätzen aus permanenten Magnetismus ergebenden Stoffen bestehen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch magnetisch nicht leitende Schichten zwischen dem mittleren Teil der Magnetkerne (5), dem Joch (1) und dessen den Polen (3) benachbarten Flächen den Generatoranker umgehende Streuflüsse (c) aus dem Kompensationskraftfluß verhindert sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen