DE692706C

DE692706C - Anordnung zur Erzeugung von Wechselstrom durch Gas- oder Dampfstroemungen

Info

Publication number: DE692706C
Application number: DE1933S0109469
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-05-24
Filing date: 1933-05-24
Publication date: 1940-06-25

Description

TV-

DEUTSCHES REICH

CU AIjα 2940

AUSGEGEBEN AM 25. JUNI 1940

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVs 692706 KLASSE 21g GRUPPE 35

S 10946p VIII el ξ ι g ~~

Siemens-Schuckertwerke Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt Anordnung zur Erzeugung von Wechselstrom durch Gas- oder Dampfströmungen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Mai 1933 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 30. Mai 1940

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von Wechselstrom durch Gasoder Dampfst'römungen, bei der ein Gas- oder Dampfstrom durch ein magnetisches Wechsel-.feld hindurchgetrieben wird und der in dem Gas- oder Dampfstrom dabei erzeugte Wech-' selstrom auf galvanischem Wege aus dem Gas- oder Dampfstrom herausgeleitet ist und unmittelbar einen Stromkreis mit festen metallischen Leitern durchfließt. Die Erfindung besteht darin, daß das Wechselstromfeld durch unmittelbare Speisung von der im Gas- oder Dampfstrom erzeugten Spannung .in Selbsterregerschaltung erzeugt ist und die für die Erzeugung des Wechselfeldes benötigte Blindleistung von in den Erregerstromkreis eingeschalteten Kapazitäten geliefert wird. Es ist bereits vorgeschlagen worden, mit Hilfe der eingangs angegebenen Anordnung Wechselströme zu erzeugen, indem man periodisch den Dampfstrom in seiner Geschwindigkeit ändert. Zu diesem Zweck sind jedoch Absperrmittel erforderlich, welche eine periodische Drosselung des Gasstromes herbei führen und daher Anlaß zu Verlusten geben. Es ist ferner bekannt, zur Erzeugung von Wechselstrom aus Gasströmen das die Gasströmung durchsetzende Wechselfeld dadurch herzustellen, indem man die erregenden Magnetpole rotieren läßt oder indem man die Erregerwicklung von der im Gasstrom erzeugten Spannung aus speist, jedoch zwischen dieser Spannung und der Erregerwicklung eine Kommutierungsvorrichtung einschaltet. Außerdem ist. es auch bekannt, bei der Erzeugung von Gleichstrom durch Gas- oder Dampfströmungen die Erregerwicklung für das die Dampf strömung durchsetzende Gleich_r Strommagnetfeld in Selbsterregerschaltung von der im Gasstrom erzeugten Gleichspannung aus zu speisen. Die Erfindung hat demgegenüber die Erkenntnis zur Voraussetzung, daß eine solche Selbsterregerspeisung auch bei der Erzeugung von Wechselstrom und bei einem Wechselfeld möglich ist, wobei die für die Erzeugung des Wechselfeldes benötigte Blindleistung von Kapazitäten geliefert wird.

Bei dieser Kompensation der Blindleistung der selbsterregten Anordnung durch Kondensatoren wird die Frequenz der erregten Wechseiströme durch die Eigenschwingungsdauer dieser Kapazität mit der Selbstinduktion des Magnetfeldes bestimmt. Die Frequenz ist bei derartigen Anordnungen daher durch Ändern der Kapazität oder der gesamten Selbstinduktion des Stromkreises leicht einstellbar oder regulierbar. Durch passende Dimensionierung lassen sich sowohl die üblichen Frequenzen von 50 Per./Sek. als auch sehr niedrige und auch sehr hohe Frequenzen für die erzeugten Wechselströme erreichen.

Zur Entnahme des Stromes aus der Gas- und Dampfströmung verwendet man zweckmäßig Elektroden (z. B. Glühelektroden), die

zu beiden Seiten der Gasströmung angeordnet sind. Da der Wechselstrom in beiden Richtungen durch den Gasstrom fließen muß, so ist es zweckmäßig, beide Elektroden als Glühelektroden auszuführen oder durch an 'sich bekannte Zündungsarten dafür zu sorgen, daß der Elektronenstrom aus ihnen austreten kann.

Wenn man das Magnetfeld eines selbsterregten Generators im Nebenschluß erregt, so ist es zweckmäßig, wegen seiner großen 'Selbstinduktion eine Phasenverschiebung seiner speisenden Spannung gegenüber der im Gasstrom induzierten Spannung eintreten zu lassen.

j Durch \⁷erwendung von drei Anordnungen j gemäß der beiliegenden Abb. 1 kann man Ji direkt Drehstrom erzeugen. Es bedeutet 1 . das Magnetgestell mit seinen Erregerspulen 2,. die einen Kraftfluß erzeugen. Derselbe durchsetzt das zwischen seinen Polen liegende Strömungsgefäß 3, in dem der senkrecht zur Zeichenebene bewegte Gasstrom die EMK e erzeugt. Der Strom wird durch Glühelektroden 4 hinein- und herausgeleitet. Die Blindleistung des Magnetfeldes wird durch Kondensatoren 5 kompensiert. In der Abb. 1 sind die induzierten elektromotorischen Kräfte e_v e_a, e₃ beispielsweise in Stern geschaltet, während die Magnetspulen 2 nebst ihren Kondensatoren in Dreieck geschaltet sind. Dadurch ist auf einfachste Weise eine 9O°-Schaltung ermöglicht, bei der die Phasenspännung ^₁ zwischen die Magnetspulen 2 geschaltet wird und die übrigen Verbindungen zyklisch angeordnet sind. Durch übliche Einrichtungen kann man eine geringe Abweichung von dieser a.o°-Schaltung erreichen, "was für die Regulierung zweckmäßig ist. In einem derartigen Strömungsgenerator entstehen durch die Verkettung der Stern- oder Dreieckschaltung, die prinzipiell beliebig benutzt werden kann, zyklisch umlaufende Magnetfelder und zyklisch umlaufende Spannungen, so daß man direkt Dreiphasenstrom gewinnt. Man kann.seine Stärke durch Regulieren der Größe und Phase der Erregerspannung des Magnetfeldes beliebig einstellen.

Man kann die Kompensierung durch Kondensatoren ganz oder zum Teil ersetzen, und man kann den Generator befähigen, vor- oder nacheilenden Wechselstrom abzugeben, wenn man den Wechselstromlichtbogen nicht gleichmäßig brennen läßt, sondern ihn durch zusätzliche Mittel verspätet zündet oder verfrüht löscht. Dies kann z. B. durch Gitter oder andere elektrostatische Felder oder durch Initialzündung der kalten Kathodenoberfläche erfolgen. Die Grundwelle des Stromes kann dadurch gegenüber der Grundwelle der Spannung zeitlich nach vorn oder hinten verschoben werden, so daß eine Phasenverschiebung zwischen ihnen entsteht.

Bei Belastung des Gasströmungsgenerators mit elektrischem Strom übt der letztere eine starke eigene magnetische Wirkung aus, die das induzierende Magnetfeld stark stören kann. Es ist deshalb zweckmäßig, dieses Rückwirkungsfeld des Gasstromes zu neutralisieren, und dies erfolgt am besten dadurch, daß man die erzeugten elektrischen Ströme außerhalb der Gasströmung in entgegengesetzter Richtung zum Stromfluß im Gasräum führt, wie dies in Abb. 2 als Beispiel dargestellt ist. Diese !Compensations- oder Neutralisierungsströme kann man entweder durch Leiter in der Luft hart am Vakuumgefäß entlang führen, man kann sie aber auch durch Leiter führen, die in Nuten der Magnetpole eingebettet sind. Eine sehr einfache Kompensierung erzielt man ohne Rückführung der Ströme, wenn man zwei Strömungserzeuger im gleichen Magnetfeld unmittelbar nebeneinander aufbaut, die von leitendem Gas in Gegenstrom durchflossen sind. Da ihre in- ⁸S' duzierten Spannungen dann entgegengesetzt liegen, so ist dasselbe auch mit den Strömen der Fall, die man z. B. in Serie schalten kann und die sich in ihrer magnetischen Rückwirkung auf das Erregerfeld nahezu aufheben.

Der durch das Magnetfeld fließende Gasstrom wird unter dem Einfluß der durch die Entladungsstrecke fließenden Ströme abgebremst. Das bedeutet, daß im Luftspalt des Erregermagneten keine ganz gleichmäßige Spannungsverteilung herrscht. Abb. 3 zeigt die Geschwindigkeits- und Spannungsverteilung im Luftspalt, und zwar in Richtung der Bewegung des Gasstromes. In horizontaler Richtung ist die Länge des Luftspaltes aufgetragen. Um den Luftspalt möglichst weitgehend auszunutzen, werden gemäß der Erfindung mehrere Elektrodenpaare im Luftspalt angeordnet, wie dies aus Abb. 4 zu ersehen ist. Man könnte nun die einzelnen ^lc>5 Elektrodenpaare in Reihe schalten. Es wurden sich dann aber verhältnismäßig hohe Spannungen zwischen den benachbarten Elektroden ausbilden können, und es könnte zu Kurzschlüssen innerhalb des Luftspaltes "» kommen. Dieser Nachteil läßt sich vorteilhaft beseitigen, wenn man jedes der Elektrodenpaare 41 bis 44 an eine besondere Wicklung eines Transformators 6 anschließt. Die Windungszahlen dieser Wicklungsteile werden bei einer derartigen Anordnung so bemessen, daß, bezogen auf die Sekundärwicklung, die Elektrodenpaare gleich große Spannungen liefern. Da die einzelnen Elektrodenpaare nicht in Reihe geschaltet sind, so herrsehen zwischen benachbarten Elektrodenpaaren keine besonders hohen Spannungen,

so daß Überschläge vermieden werden. An Stelle voneinander isolierter Wicklungen kann man natürlich auch eine einzige Wicklung verwenden, die mit Anzapfungen versehen ist, an welche die einzelnen Elektrodenpaare angeschlossen sind. Die vom Transformator gelieferte Sekundärspannung kann in gleicher Weise \^rerwendet werden wie die Spannung, die von nur einem Elektroden-•o paar, beispielsweise gemäß Abb. i, erzeugt wird.

Claims

Patentansprüche:

I. Anordnung zur Erzeugung von Wechselstrom, bei der ein Gas- oder Dampfstrom durch ein magnetisches Wechselfeld hindurchgetrieben wird und der in dem Gas- oder Dampfstrom dabei erzeugte Wechselstrom .auf galvanischem Wege aus dem Gas- oder Dampfstrom herausgeleitet ist und unmittelbar einen Stromkreis mit festen metallischen Leitern durchfließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselstromfeld durch unmittelbare Speisung \^ron der im Gas- oder Dampfstrom erzeugten Spannung in Selbsterregerschaltung erzeugt ist und.die für die Erzeugung des Wechselfeldes benötigte Blindleistung von in den Erregerstromkreis eingeschalteten Kapazitäten geliefert wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Drehstrom drei gleichartige Anordnungen verwendet werden, deren Erregerwicklungen einschließlich der gegebenenfalls vorhandenen Kompensationskapazitäten in Stern- oder Dreieck geschaltet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftspalt des Stromerzeugers mehrere Elektrodenpaare angeordnet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaare an Anzapfpunkte oder besondere Wicklungen eines Transformators angeschlossen sind, deren Windungszahlen so gewählt sind, daß alle Elektrodenpaare, bezogen auf die Sekundärseite des Transformators, gleich große Spannungen liefern.
5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stromentnahme aus dem das Magnetfeld durchströmenden Gasstrom Elektroden dienen, welche zur Elektronenabgabe" angeregt sind (Glühelektroden, Hilfsentladungen).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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