DE706375C

DE706375C - Compounding device for single and multi-phase generators

Info

Publication number: DE706375C
Application number: DED76934D
Authority: DE
Inventors: Stephan Klonner
Original assignee: Garbe Lahmeyer and Co AG
Current assignee: Garbe Lahmeyer and Co AG
Priority date: 1937-12-28
Filing date: 1937-12-28
Publication date: 1941-05-24

Description

Es sind verschiedene Schaltungen angegeben worden, um bei Ein- und Mehrphasengeneratoren mittels eines synchron rotierenden Stromwenders eine Kompoundierung in Abhängigkeit von der Belastung zu erreichen. Die bis jetzt vorgeschlagenen Einrichtungen haben nur beschränkt praktische Anwendung gefunden, da die Ausführung dieser Kommutieriingseinrichtungen entweder zu hohe Verluste zur Folge hatte oder an Kommutierungsschwierigkeiten am Stromwender scheiterte.Various circuits have been given for single and multi-phase generators to achieve compounding depending on the load by means of a synchronously rotating commutator. The devices proposed up to now have only limited practical application found, as the execution of these commutation devices either resulted in excessive losses or failed due to commutation difficulties on the commutator.

Nach dem Vorschlag der Erfindung wird ein Stromwender in einer solchen Ausführung verwendet, bei dem nur verschwindend kleine Verluste auftreten und derAccording to the proposal of the invention, a commutator in such an embodiment used, in which only negligibly small losses occur and the

es ermöglicht, die Kommiit'ierungsschwierigkeiten zu überwinden. Die Abbildung stellt die grundsätzliche Schaltung dar, auf der die Erfindung aufbaut. ι ist die induzierte Wicklung, 2 die normale Erregerwicklung des Generators; 3 ist die zusätzliche Erregerwicklung; 4 ist ein Stromtransformator· 7 ist die Erregerwicklung der Erregermaschine 5; 8 ist ein Regulierwiderstand; 9 ist die Primärwicklung des Stromtransformators 4; 10 ist die Sekundärwicklung; 11 ist ein einstellbarer Parallelwiderstand zur Primärwicklung 9; 12 ist ein Regelwiderstand,· 13 sind Kondensatoren in Reihe mit dem Regulierwiderstaiid 14. 15 und 16 sind Stromwendersegmente, an welche die Schleifringe 23 und 24 angeschlossen sind. Der Sekundärstrom des Stromtransformators4 wird mittels Bürsten 17 und 18 der Kommutierungsemrichtung 6 zugeführt. 19 und 20 sind erfmdungsgemäß schmälere Stromwender-Segmente, an welche aus den weiter unten angegebenen Gründen die Widerstände 21 und die Kondensatoren 22 angeschlossen sind.it makes it possible to overcome the commissioning difficulties. The figure shows the basic circuit on which the invention is based. ι is the induced winding, 2 is the normal excitation winding of the generator; 3 is the additional excitation winding; 4 is a current transformer x 7 is the excitation winding of the Exciter 5; 8 is a regulating resistor; 9 is the primary winding of the current transformer 4; 10 is the secondary winding; 11 is an adjustable parallel resistor to the primary winding 9; 12 is a variable resistor, · 13 are capacitors in series with the regulation resistance 14. 15 and 16 are commutator segments to which slip rings 23 and 24 are connected. The secondary current of the current transformer4 is by means of brushes 17 and 18 of the commutation device 6 supplied. 19 and 20 are narrower commutator segments according to the invention, to which, for the reasons given below, the resistors 21 and the capacitors 22 are connected.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende :The mode of operation of the arrangement is as follows:

Unter der Annahme eines zweipoligen Generators, bei welchem keinerlei Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung auftritt, genügt zur Kompoundierung ein einphasiger Stromtransformator und ein zweiteiliger syrichron rotierender Stromwender. An jeden derAssuming a two-pole generator with no phase shift whatsoever occurs between current and voltage, a single-phase current transformer and a two-part syrichron is sufficient for compounding rotating commutator. To each of the

beiden Teile des Stromwenders lsi ein Schleif ring' angeschlossen, von welchem der Strom tür die zusatzliehe Erregung" abgenoinmei wird. Wird die Achse der Bürsten auf dem /weiteiligen Stromwender so eingestellt, daß bei Stromdurchgang durch Null gerade der L'bergang von einem Teil zum anderen des zweiteiligen Stromwenders erfolgt, so erhält man an den beiden Schleifringen einen ίο pulsierenden Gleichstrom. Dieser pulsierende Gleichstrom ist proportional dem Generatorstrom. Wird von der normalen Erreger maschine die für den Leerlauf des Generators nötige Erregung geliefert, so kann die Über-■ 5 Setzung des Stromtransfnnnators so gewählt «■erden, dal.) die zusätzliche Erregung die Spannung des Generators auf den gewünschten Wert bringt. Tritt nun eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung" am Gcnerator auf und wird keine Achseiiversehiebung der auf dem zweiteiligen Stromwender laufenden Bürsten vorgenommen, so wird die Spanmmgsumkehrung schon vor dem Zeitpunkt auftreten, ehe die dem Stromwender zugeführte Spannung durch XuIl geht.both parts of the commutator lsi a loop ring 'connected, from which the current for the additional excitation "abgenoinmei will. If the axis of the brushes on the commutator is set in such a way that when the current passes through zero, the transition from one part to the other of the two-part commutator takes place, you get one on the two slip rings ίο pulsating direct current. This pulsating direct current is proportional to the generator current. Used by the normal exciter machine to idle the generator If the necessary excitation is supplied, the transmission ratio of the current transformer can be chosen «■ earth, dal.) The additional excitation adjusts the voltage of the generator to the desired Brings value. If there is now a phase shift between current and voltage "on the generator and there will be no axial displacement of the current on the two-part commutator Brushing is done, the voltage reversal is done before the point in time occur before the voltage supplied to the commutator goes through XuIl.

Der an den zwei Schleiiringen abgenommene Strom ist dann kein reiner pulsierender Gleichstrom, da derselbe auch negative Stromwerte erhält, soweit dieser Strom nicht durch Selbstindukiionen und Kapazitäten geglättet wird. Der Efiektivwert dieses Gleichstromes ist kleiner als im ersten Fall, bei welchem die Stromwendung bei Stromdurehgang durch Null erfolgte. Eine solche Regelung würde also einen Spannungsabfall des Generators bei Phaseinerschiebung zur Folge haben.The current taken from the two loop rings is then not a pure pulsating direct current, since it also receives negative current values, as long as this current is not caused by self-induction and capacities are smoothed. The efiective value of this direct current is smaller than in the first case, in which the current reversal when the current passes through Zero occurred. Such a regulation would therefore cause a voltage drop in the generator result in phase shift.

Es ist nun naheliegend, die Regelung so vorzunehmen, daß bei. Phasenverschiebung Null die Achse der Stromwenderbürsten vcrschoben wird, und zwar so, daß der Effektivwert des pulsierenden Gleichstromes kleiner ist als bei Phasenverschiebung.It is now obvious to carry out the regulation in such a way that at. Phase shift Zero the axis of the commutator brushes is shifted in such a way that the effective value of the pulsating direct current is smaller is than with phase shift.

Diese Lösung wäre ideal, wenn sich nicht bei der Stromwendung Kommutierungsschwierigkeiten ergeben wurden. Man hat nämlich für die Kommutierung folgende zwei Möglichkeiten :This solution would be ideal if there were no commutation difficulties when converting the current were revealed. You have the following two options for commutation :

Bei der ersten Möglichkeit überbrückt dieThe first option bridges the

Stroinwcnderbürste die Lücke zwischen den geteilten Stromwenderringhälften. Dadurch wird ein Kurzschluß der Sekundärwicklung des Stromwenders ausgeführt, der in einem späteren Zeitpunkt wieder aufgehoben wird.Stroinwcnderbürste the gap between the split commutator ring halves. This will short-circuit the secondary winding of the commutator, which will be canceled at a later point in time.

Diese Art der Stromwendung hat unbedingtesThis kind of commutation has an absolute must

S5 Stromwcnderfcuer zur Folge und ist daher nicht brauchbar.S5 Stromwcnderfcuer and is therefore not usable.

Die andere Möglichkeit besteht darin, daß die Lücke zwischen den beiden Stromwcnderhalbringen breiter gemacht wird als die Bürsten, fio In diesem Fall wird der Strom beim Verlassen des einen Ilalbringes plötzlich unterbrochen und kurzzeitig darauf wieder eingeschaltet. Auch in diesem Fall ist ein starkes Bürstenfeuer zu erwarten, so daß auch diese Anordnung keine Lösung gebracht hat.The other possibility is that the gap between the two currents is half-closed is made wider than the brushes, fio In this case the current is when leaving of the one Ilalbringes suddenly interrupted and switched on again shortly afterwards. In this case too, a strong brush fire is to be expected, so that this arrangement did not provide a solution either.

Erfindungsgemäß sollen die Schwierigkeiten . der Stromwendung dadurch behoben werden, daß zwischen die beiden Halbringe eine Anzahl von zusätzlichen Segmenten angeordnet wird, von denen die mittleren zwei Segmeinte mittels eines Kondensators und die benachbarten mittels Widerstände überbrückt werden. Durch die Anordnung von Widerständen wird der Strom stufenweise allmählich vor der Wendung herabgesetzt bzw. nach der Wendung stufenweise heraufgesetzt. Der Kondensator hat zur Folge, daß nur ein verschwindend kleiner Strom dauernd van einem Halbring zum anderen fließen kann, der den Wirkungsgrad nicht mehr beeinflußt.According to the invention the difficulties. the commutation can be eliminated by that a number of additional segments are arranged between the two half-rings of which the middle two segments by means of a capacitor and the neighboring ones be bridged by means of resistors. By arranging resistors the current is gradually reduced in stages before the turn or after the Turn gradually increased. The capacitor has the consequence that only a vanishing Small current can flow continuously from one half-ring to the other, which no longer affects the efficiency.

Bei der praktischen Anwendung dieser Anordnung werden mit Vorteil noch zusätzliche Teile angewendet, um die Reguliermöglichikedt und Einstellbarkeit zu verbessern. So ist es von Vorteil, daß man parallel zur Primärwicklung des Stromtransformators einen Ohmschcn Widerstand schaltet, um den Phasenwinkel des Sekundärstromes zur Spannung des Generators einstellen zu können. Ferner ist es von Vorteil, parallel zu den Bürsten 25 und 26 der zwei Schleifringe Kondensatoren zu sehalten, deren Regelung durch Parallel- und Reihenschaltung oder durch vorgeschaltete Widerstände erfolgen kann.When this arrangement is used in practice, additional Parts applied to improve the regulation possibilities and adjustability. That's the way it is It is advantageous to have an Ohmschcn parallel to the primary winding of the current transformer Resistor switches in order to be able to adjust the phase angle of the secondary current to the voltage of the generator. Furthermore it is It is advantageous to keep capacitors parallel to the brushes 25 and 26 of the two slip rings, their regulation by parallel and series connection or by upstream resistors can be done.

Was die Ausführung der Stromwendereinrichtung selbst anbelangt, so kann dieselbe sehr verschiedenartig sein. Die dargestellte Anordnung gilt für den Fall, daß die Stromwendcreinrichtung bei jeder Periode eine volle Umdrehung macht. Da dies auch bei einem zweipoligen Generator zutrifft, so kann die Stromwendereinrichtung direkt gekuppelt werden. Bei dieser Anordnung können bei Innenpolmaschinen beide Schleifringe 23 und 24 wegfallen, da die Erregerwicklungen mitrotieren. As far as the execution of the commutator device itself is concerned, the same can be very diverse. The arrangement shown applies in the event that the Stromwendcereinrichtung makes one full revolution for each period. Since this also applies to a two-pole generator, the Commuter device can be coupled directly. With this arrangement, internal pole machines both slip rings 23 and 24 are omitted because the excitation windings rotate with it.

Bei mehrpoligen Anordnungen muß bei direkter Kupplung entsprechend der Polpaarzahl die Lamellenzahl vergrößert werden, oder der Stromwender erhält einen besonderen An- »10 trieb mittels Zahnräder, Kette usw.In the case of multi-pole arrangements, direct coupling must correspond to the number of pole pairs the number of lamellas can be increased, or the commutator receives a special »10 driven by means of gears, chains, etc.

Erfindungsgemäß läßt sich der Stromwender in der Weise einfach mechanisch herstellen, daß man einen normal aufgebauten Stromwender einer Gleichstrommaschine verwendet mit lauter gleich breiten Segmenten. Man verbindet dann so viele Segmente elektrisch miteinander, daß damit ein Hauptsegment gebildet wird.According to the invention, the commutator can be easily produced mechanically in such a way that that one uses a normally constructed commutator of a DC machine with nothing but equally wide segments. You then connect so many segments electrically with each other so that a main segment is formed.

Eine besonders schöne Lösung wird bei mehrpoligen Generatoren erhalten, wenn man den Stromwender zweipolig ausführt und den-A particularly nice solution is obtained with multi-pole generators if one carries out the commutator with two poles and

selben mit einem zweipoligen Synchronmotor antreibt. Es entfällt dabei, der Anbau an den Generator, und der zweipolige Stromwender ist klein und kann an einer beliebigen Stelle :i zur Aufstellung kommen.same with a two-pole synchronous motor drives. There is no need to attach to the generator or the two-pole commutator is small and can be placed anywhere: i.

Falls der Generator eine so große Erregerstromstärke brauchen sollte, die über das Maß hinausgeht, die der Stromwender noch leisten kann, so kann die Schaltung auch in derIf the generator has such a large excitation current should need that goes beyond what the commutator can still afford, the circuit can also be used in the

to Weise abgeändert werden, daß die zusätzliche Erregerwicklung nicht auf den Generator gelegt wird, sondern als zusätzliche Erregerwicklung auf die Erregermaschine. Der Generator hat dann nur eine normale Erregerwicklung, die von der Erregermaschine g~espeist wird. Die Erregermaschine hat dann außer ihrer normalen Erregerwicklung noch eine zusätzliche Erregerwicklung, die von der Stromwendereinrichtung gespeist wird. Die Anordnung, die Wicklungen auf den Polen der Erregermaschine, kann beliebig ausgeführt werden. Es können auf denselben Polen die normalen Erregerwicklungen und die zusätzlichen Erregerwicklungen liegen. Es können aber auch die normalen Erregerspulen auf einzelne Pole aufgesetzt werden und die zusätzlichen Erregerwicklungen auf andere Pole. Sollte bei dieser Anordnung die Regulierung zu träge ausfallen, so kann dieselbe durch Anwendung von Lamellierung des Magnetkreises der Erregermaschine jederzeit verbessert werden.to be modified way that the additional Excitation winding is not placed on the generator, but as an additional excitation winding on the exciter. The generator then only has a normal excitation winding, which is fed by the exciter. The exciter then has in addition to its normal excitation winding, an additional excitation winding derived from the Commuter device is fed. The arrangement, the windings on the poles the exciter, can be carried out in any way. It can be on the same poles the normal excitation windings and the additional excitation windings are. It can but also the normal excitation coils are placed on individual poles and the additional ones Excitation windings on other poles. If the regulation turns out to be too sluggish with this arrangement, it can through Use of lamination of the exciter's magnetic circuit has been improved at all times will.

Claims

Patent claims:

i. Compounding device "for one and multiphase generators, in which a synchronously rotating commutator an additional field winding is fed, characterized in that in the current path from a main generator of the commutator to the other a capacitor is switched on and additional Segments bridged by resistors between the main segments and the capacitor are switched on.

2. Kompouindi-erungseinrichtung according to claim i, characterized in that the commutator parts consist of nothing but the same width Segments exist, whereby, by connecting several segments, the main segments are formed.

3. Kompouindiierungseinrichtung according to claim ι and 2, characterized in that that the strobe device is designed with two poles and by means of a synchronous motor is driven.

1 sheet of drawings

SEi (LIN. GF.DPUCKT IN DEH