DE746125C - Die Anwendung mehrerer in Reihe geschalteter Umformer- oder Generatormetadynen zur selbsttaetigen Lichtbogenloeschung - Google Patents

Die Anwendung mehrerer in Reihe geschalteter Umformer- oder Generatormetadynen zur selbsttaetigen Lichtbogenloeschung

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DE746125C
DE746125C DEP68817D DEP0068817D DE746125C DE 746125 C DE746125 C DE 746125C DE P68817 D DEP68817 D DE P68817D DE P0068817 D DEP0068817 D DE P0068817D DE 746125 C DE746125 C DE 746125C
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metadyne
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K47/00Dynamo-electric converters
    • H02K47/12DC/DC converters
    • H02K47/16Single-armature converters, e.g. metadyne

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)

Description

  • Die Anwendung mehrerer in Reihe geschalteter' Umformer- -oder Generatormetadynen zur selbsttätigen Lichtbogenlöschung Läufer, der mit Wicklungen und einem Stromwender, ähnlich wie der Anker einer Gleichstromniaschine, versehen ist. Gewöhnlich sind dem Stromwender zwei Bürstenpaare, ein Bürstenpaar für den Primär- bzw. Erregerstromkreis und ein Bürstenpaar für den Sekundär- bzw. Arbeitsstromkreis zugeordnet. Der Läufer der Metadyne wird von einem Elektromotor oder einer anderen Kraftmaschine mit konstanter Drehzahl angetrieben. Der in der Primärwicklung dgs Läufers fließende Strom erzeugt einen Primärfluß gleichbleibender Richtung. Die durch diesen Fluß induzierte Spannung ruft in der Sekundärwicklung einen Strom konstanter Stärke hervor, der an den Sekundärbürsten bei veränderlicher Spannung abgenommen werden kann. Im übrigen besitzt die Metadyne einen Ständer, der infolge seines geringen magnetischen Widerstandes den Läuferflüssen als magnetischer Rückschluß dient. Der Ständer kann aber auch finit besonderen, zusätzlichen Wicklungen versehen sein. Die durch diese Wicklungen erzeugten Flüsse setzen sich mit den Flüssen der primären und sekundären Läuferwicklungen zu einem resultierenden F1uß zusammen und können daher zur Regelung der elektromechanischen Eigenschaften der Maschine dienen.
  • Tritt bei Verbrauchern, die erfindungsgemäß gespeist werden, ein Kurzschluß, beispielsweise durch einen Überschlag, ein, so ist zwar der Sekundärstrom bestrebt, sich zu vergrößern. Durch die Charakteristik der Metadyne wird aber die Zunahme des sekundären Stromes sehr raschaufgehalten. Gleichzeitig verringert sich die Sekundärspannung sehr rasch so lange, bis die Störung beseitigt ist. Unmittelbar Bernach `nächst die Sekundärspannung aber an, so daß .der normale Zustand, sofern es sich nur um eine vorübergehende Störung handelt, sehr rasch wieder hergestellt ist.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung in inehieren Ausführungsbeispielen veranschaulicht. In der Abb. r ist der Verbraucher eine elektrische Entladungsröhre z mit den Klemmen :2 und 3, die mit hoher Spannung gespeist werden soll. Die hierbei verwendete Stromerzeugungsanlage besteht aus drei Metadyneeinheiten I, II und III. Jede Einheit besteht aus einer Metadyne mit zwei sekundären Ankerwicklungen fürbeispielsweise je i5 oooV olt. Die zu den zwei sekundären Ankerwicklungen gehörenden Stromwender sind mit S1 und Sbezeichnet. Jede Metadyne besitzt weiter eineprimäre Ankerwicltlung für beispielsweise zro Volt, der der StromwenderP zugeordnet ist. Als Niederspannungsquelle kann ein Hil `sgenerator verwendet werden, der inechanisch,mit der.Metady-ne gekuppelt ist. Hilfsgenerator und Metadyne können geiiieiiisarr von einer Kraftmaschine beliebiger Art angetrieben werden. Es können aber auch dei Hilfsgenerator und die 3Ietadvne so angeordnet :ein, daß die Drehzahl des ersteren nach den Bedürfnissen der letzteren und damit die Abgabeleistung der Metadvne eingestellt werden kann.
  • Die Primärwicklung P der Metadvne wird von dem Anker E des Gleichstromhilfsgenerators ,4 gespe'st. Jedem Sekundärstromwender der Metadyne ist ein Bürstenpaar zugeordnet, die unter sich und mit den Sekundärbürstenpaaren der anderen lletadynen in Reihe geschaltet und zu den Klemmen 2 und 3 der Entladungsröhre geführt sind. Es ist somit die an den Klerninen 2 und 3 auftretende Spannung gleich der Summe der in den sechs Sekundärwicklungen der drei Metadynen erzeugten Spannufigen. Der Verbindungspunkt der zwei miteinander verbundenen Sekundärbürsten jeder Metadyne ist mit dein Punkt 5 des Gehäuses der.Nletadvne verbunden, so daß das Potential des Metadynegehäuses in der Mitte zwischen dem Potential der Klemmen der betreffenden Metadyneeinheit liegt. Der Primärstromkreis jeder Metadyneeinheit ist bei 6 mit-dem jeweiligen -Maschinengehäuse verbunden.
  • Zur Begrenzung des Primärstromes für den Fall, -daß der Sekundärstromkreis geöffnet ist, beispielsweise bei elektrischen Entstaubungsanlagen, kann in den :Primärstromkreis entweder ein Widerstand eingeschaltet sein, oder es kann die Metadyne mit einer Feldwicklung versehen sein, die in Reihe finit den Primärbürsten und der Niederspannungsquelle so geschaltet ist, .daß diese Wicklung an den Priinärbürsten eine dem Primärstrom entgegenwirkende EMK erzeugt. Man kann auch den Hilfsgenerator derartig bemessen, daß er bei einem bestimmten Betrag magnetisch gesättigt wird und hierdurch das Ansteigen der Primärspannung begrenzt. Gewünschtenfalls kann der Hilfsgenerator auch derart erregt werden, daß seine Klemmenspannung sich bei Änderung des Primärstromes ebenfalls ändert. So kann beispielsweise die Klemmenspannung des Hilfsgenerators abnehmen, wenn der Primärstrom zunimmt, so daß, wenn der Sekundärstromkreis geöffnet ist, ein weiteres Steigen des Primärstromes verhindert -v%ii. Es kann aber auch die Klemmenspannung des Hilfsgenerators mit abnehmendem Primärstrom ebenfalls abnehmen. Treten bei einer solchen Anordnung im Sekundärstromkreis Kurzschlüsse ein, dann nimmt die Primärspannung ab. Hierdurch wird der Sekundärstrom, abgesehen von der Wirkung der Metadyne, noch zusätzlich begrenzt. Solche Anordnungen sind besonders dann vorteilhaft, wenn bei Kurzschlüssen im Verbraucherkreis ein Sekundärstrom gewünscht wird, der kleiner ist als der normale Sekundärstrom.
  • In Abb. i ist jeder Hilfsgenerator 4 mit einer' Nebenschlußwicklung 7 und mit einer dieser entgegenwirkenden Reihenschlußwickiu,ig 8 versehen, wodurch neben der bei Metadynen an sich vorhandenen abfallenden S@tromspannungscharakterist.ik noch zusätzlich an den Sekundärklemmen der Metadyne eine fallende Charakteristik erzielt wird. Es könnte aber zu dem gleichen- Zweck auch statt der Reihenschlußwicklüng 8 ein Ohmscher Widerstand R (gestrichelt eingezeichnet) - in den Primärstromkreis eingeschaltet sein. Die Wellen der Anker der Metadynen und Hilfsgeneratoren sind durch zwischen . den Einheiten angeordnete (nicht ,gezeichnete) isolierende Kupplungen miteinander verbunden und werden durch den Motor io angetrieben, der aus dem Drehstromnetz i i gespeist wird. Es könnte aber natürlich statt des Elektromotors io auch irgendeine andere Kraftmaschine verwendet werden.
  • Die Speisung eines Verbrauchers gemäß Abb. i arbeitet folgendermaßen: ° Der in dem Sekundärstromkreis fließende Strom kann infolge der ,erwähnten Eigenschaften der Metadyne nur um einen geringen Betrag, beispielsweise um ein Zehntel oder ein Zwanzigstel, über den normalen Betrag @ansteigen, wobei dieser Anstieg zudem nur sehr kurze Zeit anhalten kann. DieMetadyne kann gewünschtenfalls so bemessen werden, daß- bei dem Auftreten eines Lichtbogens im Verbraucherkreis zwischen den Klemmen 2 und 3 die sekundäre Spannung derMetadyneso lange umgekehrt ist, bis der Lichtbogen erloschen ist. Hierbei kann eine äußerst rasche Unterdrückung der Lichtbogenentladung erzielt werden. Überschläge zwischen den Hochspannungsbürsten, d. h. den Sekundärbürsten auf den Stromwendern ,S1 und S2, kommen bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wesentlich seltener vor als bei gewöAnlichen Dynamomaschinen, da der Strom sich, wie oben erwähnt, nur um einen geringen Betrag ändern kann. Die in dem Verbraucherkreis auftretenden, durch Kurzschluß der Klemmen 2, 3 Hervorgerufenen Störungen, ziehen daher in keiner Weise die Maschinen der Stromerzeugungsanlage in Mitleidenschaft. Auch beim Öffnen .des Sekundärstromkreises tritt nur eine Zunahme des Primärstromes bis zu einem durch die Wicklung 8 des Generators 4 bedingten Grenzwert ein. Statt oder außer der Wicklung 8 kann auch die Metadyne mit einer in den Primärströmkreis eingeschaltetenFeldwicklung versehen sein, die in der Rotörwicklung eine der Spannung der Primärbürsten entgegenwirkende EMK erzeugt. ' Da' die verschiedenen Wicklungen und Stromwender der primären und sekundären Stromkreise voneinander .isoliert sind, kann die Primärspannung um irgendeinen gewünschten Betrag geringer sein als die 'Sekundärspannung. Man kann daher für-den Generator 4 einen Niederspannungsgenerator; beispielsweise von iio Volt, verwenden.
  • Um die Größe der Generatoren 4 und der Primärwicklungen der Metadyneläufer zu verringern, kann man die Metadyne mit Feldwicklungen versehen, welche einen Flluß erzeugen, der in dem gleichen Sinn wirkt wie der von dem Primärankerstrom erzeugte Fluß. Hierdurch wird ein Teil der an den Sekundärklemmen d'er Metadyne erzeugten -Leistung mechanisch über die Welle 9 von .dem Motor to auf die Metadyneanker übertragen, so daß die Metadyne nicht mehr als Umformer, sondern im wesentlichen als Generator arbeitet. Statt .einer derartigen Einrichtung oder zusätzlich kann zu dem :gleichen Zweck die Metadyne mit einem magnetischen Kreis versehen sein, der .gegenüber .dem sekundären Fluß einen größeren magnetischen Widerstand besitzt als gegenüber dem primären Fluß. Dies kann zweekmäßigerweise ,durch einen Luftspalt von elliptischer Form erzielt werden, wobei der Luftspalt an der sekundären Feldachse größer ist als an der primären Feldachse.
  • In der Abb.2 ist ein gegenüber der Einrichtung der Abb. i etwas abgeändertes Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem die Sekundärwicklung der Metadyne ebenfalls derart mit dem Maschinengehäuse verbunden ist, daß das Potential des Maschinengehäuses in der Mitte zwischen den Potentialen der Sekundärklemmen liegt. Die Anordnung ist besonders dann zweckmäßig, wenn jede Metadyne nur eine einzige Sekundärwicklung besitzt, Gemäß der Abb.2 sind deshalb die sekundären Bürsten der Stromwender S der Metadynen über Widerstände G1, G., G3 miteinander und die Mittelpunkte dieser Widerstände bei 5 mit dem Gehäuse der jeweiligen Metadyne verbunden. Durch eine derartige Anordnung erhält man außerdem eine stabilere Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung. Der an jeder Metadyne vorgesehene Widerstand kann nämlich so angeordnet und bemessen sein; daß er bei nomaler Spannung ungefähr io°/o des sekundären Stromes der Metadyne absorbiert. Zu diesem Zweck kann er beispielsweise aus Stäben aus Kohle oder Silicium oder ähnlichem Material bestehen.
  • In der Abb. 3 ist eine aus einer Metadyne und einem Hilfsgenerator bestehende Einheit gemäß der Erfindung dargestellt. Diese Metadyneeinheit kann zusammen mit ähnlichen Einheiten in der gleichen Weise. wie die Einheiten I. 1I und III der Abb. i geschaltet werden. In der Abb. 3 ist die Metadyne mit _lZD bezeichnet. Sie besitzt eine Primärwicklung auf dem Anker und einen zu dieser Primärwicklung gehörigen Stromwender P und eine besondere Sekundärwicklung mit einem zu dieser gehörigen Stromwender S. Die Primärbürsten a und c sind mit den Bürsten 12 und 13 des Hilfsgen;rators G verbunden. Der Hilfsgenerator- G besitzt einen Anker 14, der von einer Nebenschlußfeldwicklung 15 und einer weiteren Feldwicklung 16 erregt wird. Die Feldwicklung 16 liegt aji einem Hilfsbürstenpaar i; und 18, das gegenüber dem Bürstenpaar 12 und 13 um einen rechten Winkel verschoben ist. Die Wicklung 16 wird damit durch das Ouerfeld des Ankers 14 erregt. Die von der Wicklung 16 erzeugte Feldstärke ist daher abhängig von dem Primärstrom der Metadyne. Die Feldwicklung 16 kann in einem derartigen Wicklungssinn angeordnet sein, daß sie der Nebenschlußfeldwicklung 15 entgegenwirkt, wodurch man eine der Wirkungsweise der Anordnung nach Alb. i ähnliche Wirk;ingsweise erhalten würde. Bei dein veranschaulichten Ausführungsbeispiel besitzt die Feldwicklung 16 einen die Wicklung i 5 unterstützenden Wicklungssinn, so daß inan eine ansteigende Charakteristik an den Bürsten 12, 13 erhält. Mit Hilfe dieser Anordnung kann der -beim Kurzsciiluß der Bürsten b und d fließende Sektiaidärstrom, abgesehen von der c'er Metadyne btreits anhaftenden stark abfallenden Stromspannungsltenn.linie," noch zusätzlich. infolge der Verringerung des Priibärstromes, die eine Verringerung der Primärspannung:infolge der ansteigenden Charakteristik des Hilfsgenerators hervorruft, begrenzt werden.- " " `LTrn den beiari - Offnen des Sekun.därsxrom-Irreises der. Metädyne.indem primären Stromkreis fließenden Strom- zti begrenzen. -ist der Hilfsgenerator G -derart -ausgebildet, daß er bei eiper bestimmten Spannung gesättigt wird. !lüßerdem ist die 4@,letact'ne :mit einer vom 1'rimärstroin durcliaössenen We:ltlung.ig, versehen, welche an den Prim@irbürsten.a und c der"_ lletädvtie_--eine dem Prinnarstroni entggegenirirlende Spannung erzeugt. .Esl 'könnte a1ier natürlich auch' zudem gleichen- Zweck irr den Primärstromkreis ein- Widerstand eixibeschaltet sein.. .
  • _" - Bei eurer 'derartigen Anördnung « ird _ .bei einem Kurischluß "der- Sekündärhürs-ten b ;ürid c2 .der sekundäre Stroin. plötzlich auf einen verhältnismäßig hohen Wert, "beispiels= weise auf den doppelten : \ ormalw_ert,. ansteign:,Er wird aber dänii söfort au,f-eineti 'zwischen diesem hohen Wert find., dem noririä,len @N'ert liegenden:3littelw=e-rt heräbsinl:en. i Diese Verringerung des Stromes wird durch die Wirkung der Metadyne hervorgerufen. Später wird dann der Strom auf einen noch niedrigeren Wert, der etwa dein Normalwert entspricht: verringert. Diese weitere Verringerung des Stromes erfolgt durch die Verringerung der Spannung des Hilfsgenerators. die durch die Verringerung der Sekundärspannung und damit des Primärstromes der 1Ietadyne hervorgerufen wird. Durch geeignete Ausbildung des Hilfsgernerators in bezug auf die Sättigung kann sogar erreicht werden, daß der Kurzschlußstrom niedriger ist als der Normalstrom.
  • Die Abb. 4., .Ia und -.b zeigen die Wirkungsweise einer derartigen Anordnung'.
  • In der Abb.4 sind auf der Ordinate die Spannungen und auf vier Abszisse die Ströme h aufgetragen. Die Schaulinie I zeigt die an den Klemmen des Hilfsgenerators G erzeugte Spannung. Die Schaulinie 1I stellt die durch die Wicklung icg in der Prim<irw icklung der Metadyne erzeugte Gegen-EMK an den Bürsten a und c dar. Die Schaulinie III veranschaulicht die Differenz zwischen diesen Spannungen. Eine dieser Differenz gleiche, aber entgegengesetzt wirkende EMK wird in der Primärwicklung der Metadyne erzeugt, und zwar durch das Feld der Sekundärwicklung der Metadyne.
  • Die -Abb..Ia zeigt die in den Sekundärbürsten b und ei der hletadvne erhaltene Charakteristik. Hierbei ist der- Sekundärstrom J_ auf der .Ordinate und die Sekundarspannun-V2 auf der Abszisse aufgetragen. Die Einrichtung arbeitet im normalen Betrieb in .dein Punkt X der Charakteristik, Aus dein Schaubild der A-bb. d a ersieht man. daß der Sekundürkurzschlußstrom SC kleiner ist als der normale" Arbeitsstrom und die Sekundärspannung - bei -offenem - Sekundärstromkreis bei 0C begrenzt ist.
  • In Abb. 4b sind der sekundäre Strom.[." der primäre Strom J1 und die Primärspannung Ihr untereinander in 4@bliängigkeit von der Zeit t.dargestel:lt, wobei. angenommen ist, daß in. dem Zeitpunkt t1 ein Kürzschluß eingetreten -ist, _- " Die lfetacl-yne kann gemäß Abh. 3 finit einer Reili-enschluß.\vickl-ung 2ö versehen sein. die rin Sekundärstromkreis liegt und eitlen der--artigen Wicklungssinn Wicklungssinn -hat, cläß sie an den Bürsten b. d eine dein - Sekundärstrom entgegenwirkende Spannung erzeugt: In Alb. 5. ist eine -gegenüber der Abb. 3 etwas .abgefederte- 1Ietadyneeinlieit dargestellt. Bei-: dieser Anordnung besitzt zier Hilfsgenerator G -in normaler Bauweise nur ein einziges dem Stromwender zugeordnetes i B_ürstenpgar, Der Generator ist mit einer ebenschlußw icklu-nb i:5. -ersehen: Die außerdem noch vorhandene, .in den Primärstromkreis eingeschaltete und die Nebenschlußwicklung normalerweise unterstützende Reihenschlußwicklung 2,1 verleiht dein Hilfsgenerator G eine steigende Charakteristik. Damit die Reihenschlußwicklung 2i die Stabilität der Anordnung nicht schädlich beeinfiußt, sind ihre Klemmen durch einen Widerstand 22-überhrückt. Wie bei der Anordnung nach Abb.J3 ist die Metadyne mit einer .in Reihe in den Primärkreis eingeschalteten Wicklung i9 versehen, Der Wicklungssinn dieser Wicklung ist derart, daß an den Bürsten a., c eine der Spannung des Generators G entgegenwirkende Spannung erzeugt wird. Im übrigen besitzt die Metadyne noch eine Wicklung 2o, die ähnlich wirkt wie die Wicklung 2o der Anordnung nach Abb. 3. Die Wicklung i9 ist in dem Metadyneständer auf zwei einander gegenüberliegenden Polen angeordnet. Der eine dieser Pole befindet sich zwischen den Bürsten c und d. Die Wicklung 2o ist auf dem anderen Polpaar angeordnet. Hierdurch erhält man zwischen den sekundären und primären Stromkreisen eine maximale, gegenseitige, induktive Verkettung, so daß bei Steigerung .des sekundären Stromes im Störungsfall der primäre Strom und da-mit der primäre Fluß sofort bestrebt ist, seine Richtung infolge der Transformatorwi.rkung umzukehren. Die Wicklung i9 bewirkt ferner, daß ein Teil der Leistung des sekundären Kreises von dem Motor io über die Welle 9 auf .den Metadyneläufer übertragen wird. Die gezeichnete- Anordnung hat ferner den Vorteil, daß jeder Ständerpol der Metadyne eine einzige Wicklung besitzt. Uni einen stabilen Betrieb zu erhalten, muß -die Charakteristik ;ler Metadyne derart sein, daß sie die Chara-Icteristik des Verbrauchers schneidet. In denjenigen Fällen, bei .denen die Betriebsbedingungen des Verbrauchers veränderlich sind, d. h. also die Verbrauchercharakteristik verschiedene Lagen einnehmen kann, soll die Charakteristik der Meta:dyne derart sein, daß sie die Zone schneidet, welche von den Char akte'ristikkurv en der extremsten Betriebsbedingungen des Verbrauchers begrenzt wird.
  • Zur Verringerung -des eventuell an den sekundären Bürsten auftretenden Bürstenfeuers kann die Metadyne Hilfspole (Wendepole) mit Wicklungen besitzen, die im Nebenschluß zum Primärstromkreis geschaltet sind. Ist die Metadyne mit einer Regelwicklung versehen, welche in dem Metadyneläufer ein dem Feld des Sekundärstromes entgegenwirkendes Feld .erzeugt, dann ist es zweckmäßig, auf den Hilfspolen noch eine in. Reihe mit der Regelwicklung geschaltete, zweite Wicklung anzuordnen, die die Wirkung der ersten Hilfspolwicklung unterstützt. In Abb. 6 ist eine derartige Metadyne veranschaulicht. Der sekundäre Hilfspol Q trägt eine unmittelbar von den Leitern 23 und 24. des -Primärstromkreises erregte Wicklung 22 -und eine in Reihe mit der Regelwicklung W und einem Regelwiderstand 26 geschaltete Wicidung 25. Durch Regeln .des Widerstandes 26 kann nie Abgabeleistung der Metadyne geregelt werden. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung können Hochspannungshilfspolwicklungen mit vielen Windungen vermieden werden, die dann erforderlich sein würden, wenn die Hilfspolwicklungen in den Sekundärkreis eingeschaltet sein würden. Der primäre Hilfspol o besitzt eine in übiicher Weise in Reihe in den Primärstromkreis eingeschaltete Wicklung 27.
  • Bei dem .in der Abb. 6 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist sowohl füi# die Sekundärbürsten als auch für die Primärbürsten nur ein einziger Hilfspol vorgesehen. Es könnten aber selbstverständlich auch je Bürstenpaar zwei Hilfspole vorgesehen werden.
  • Wurden bisher zur Erzeugung einer sehr hohen Spannung mehrere in horizontaler Richtung nebeneinander angeordnete Gleichstrommaschinen in Reihe geschaltet, so war es erforderlich, nicht nur die einzelnen Maschinen gegeneinander und. gegen die Antriebsmaschinen zu isolieren und isolierende Wellenkupplungen vorzusehen, sondern ;darüber hinaus auch noch die Isolation zwischen Erde und den Maschinen mit zunehmender Klemmenspannung zu vergrößern. Ernst dann war es möglich, die Isolation der Wicklungen sämtlicher Maschinen gegenüber dem Maschinengehäuse gleich zu beinesscn. Dies hatte aber den Nachteil, daß die Isolation zwischen der letzten Maschine und der Erde sehr groß bemessen sein mußte.
  • Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß die Maschinen Säulen- oder turmartig, zweckmäßig mit senkrechter Welle angeordnet werden. In diesem Falle hat die oberste, die höchste Klemmenspannung abgebende Maschine selbsttätig die größte Isolation gegenüber der Erde; sofern die einzelnen Maschinen gegeneinander isoliert und isolierende Wellenkupplungen zwischen den einzeInen Maschinenwellen vorgesehen sind. Sofern extrem hohe Spannungen .erzeugt werden sollen, können auch mehrere solcher Maschinentürme nebeneinander vorgesehen werden, wobei die Türme in Reihe geschaltet werden. Hierbei kann, uni eine günstige elektrische Beanspruchung der Isolation zu erzielen, eine Abstufung .der Isolation vorgesehen sein.
  • Gemäß Abb.7 sind drei Metadyneeinheiten I, II und III säulenartig übereinander angeordnet. Zwischen .den Metadyneeinheiten und zwischen dem Motor io und. der untersten Metadyneeinheit sind Isolatoren 28 vorgesehen.
  • Die 1Ietadyneeinbeit hfI ist im Schnitt gezeichnet. Die Welle 30 trägt den Metadyneanker 31 und den Anker 3des Hilfsgenerators. Der Ständer .der Metadyne ist mit 33 und der Ständer des. Hilfsgenerators mit 34 bezeichnet. Die Wellen der Metadyneeinheiten und des Motors io sind durch die isolierenden Kupplungen 35 miteinander verbunden. ' Die Sekundärwicklungen der Metadynen sind in Reihe geschaltet. An den Sekundärkleinmen der Metadyneeinheit III herrscht gegenüber Erde die höchste Spannung. Die Isolatoren 28 sind derart bemessen, daß sie der zwischen den Klemmen benachbarter Maschinen herrschenden Potentialdifferenz gewachsensind. Aus der Abb. 7 ersieht man ohne weiteres; daß auf diese Weise selbsttätig mit der steigenden Klemmenspannung auch die Isolation gegenüber Erde von der untersten Metadylleeinheit zur obersten Metadyneeinheit zunimmt. Dies hat den weiteren Vorteil, daß die Isolatoren elektrisch in gleichem Maße beansprucht werden. Zur Verringerung der zwischen den Klemmen der obersten Metadyneeinheit und der Erde herrschenden Potentialdifferenz können die Klemmen einer der Zwischeneinheiten, beispielswe:se der Einheit I oder II, .mit Erde verbunden werden.
  • Sofern eine sehr hohe Spannung erzeugtwerden soll, d. 11. also, sofern sehr viele einzeIne 'Maschinen erforderlich sind, können die Metadyneeinheiten auch in mehreren Maschinensäulen angeordnet werden. Die Klemmen der obersten Metadyneeinheit der einen Säule werden dann jeweils mit den Klemmen der untersten Metadyneeinheit der folgenden Maschinensäule verbunden. Eine derartige Anordnung ist in Abb.8 veranschaulicht, und zwar sind hier drei Maschinensäulen A, B und C vorhanden. Jede Maschinensäule besitzt einen Antriebsmotor ill und vier Metadyn.eeinheiten S,, S, S3 und S`4. Bei der Maschinensäule A können die Isolatoren in der gleichen Weise wie bei :der Anordnung der Abb. 7 vorgesehen sein. Bei der Maschinensäule B aber genügt zwischen der untersten Metadyneeinheit S, und dem Motor 'hl nicht die gemäß -ebb. 7 angegebene Isolation, sondern es muß zu dieser Isolation noch die Summe der Isolationen zwischen den Maschinen und dem Motor M der ersten Maschinell säiile A hinzukommen. Diese Isolation ist in der Abb. 8 durch lVl, N~, N3, N4 und 1V.5 an gedeutet. Die zwischen dem Motor 31 und der Maschineneinheit S der Maschinensäule B vorgesehene Isolation ist hierbei abgestuft. In gleicher Weise ist auch die zwischen der Maschineneinheit S, und dem :Motor lI der Maschinensäule C vorgesehene Isolation N, . . . Nlo ausgebildet und bemessen.
  • Durch die Aufteilung der Isolation in die Stufen N,, iN'3, N3 . . . erhält man wesentlich günstigere elektrische Beanspruchungen als bei einer einzigen Isolationsstufe. Aus der Abb.8 ersieht man, daß die Zahl der Isolationsstufen je Maschinensäule um eine Stufe größer ist als .die Zahl der Mascllineneinlieiten der vorhergehenden Maschinensäule bzw. -säulen.
  • Zwischen den Isolationsstufen der llasciii-` nensäule B sind Metallscheiben g,, g.2, und g4 und zwischen den Isolationsstufen der Maschinensäule G Metallscheiben g,, g2, g3 ... g9 vorgesehen. Diese Metallscheiben sind finit den Klemmen der Metadyneeinheiten der vor-! hergehenden Maschinensäule in der in der ' Abb.8 veranschaulichten Weise verbunden. Auf diese Weise sind die zwischen Erde und den untersten 1'Iaschineneinheiten der Maschinensäulen vorhandenen Potentialdifferenzen gleichmäßig auf die Isolationsstufen verteilt, so daß die Isolationsstufen gleichmäßig beansprucht «-erden. Im übrigen können natürlich auch noch in den Isolationen zusä tzliche, nicht mit den Klemmen der Maschinen verbundene Metallscheiben zur Förderung der gleichmäßigen elektrischen Beanspruchung der Isolation vorgesehen sein.
  • Bei dein Ausführungsbeispiel nach Abb.7 ist jede Metadyne mit einem besonderen, koaxial angeordneten Hilfsgenerator versehen. Die Hilfsgeneratoren können aber auch in einer besonderen 1Iaschinensäule neben der Metadynemaschinensäule angeordnet sein. Hierbei müssen natürlich auch die Hilfsgeneratoren gegeneinander genau so wie die lletadyne isoliert sein. Der Antrieb der Hilfsgeneratoren kann entweder durch einen besonderen Motor oder durch Getriebe von dein Antriebsmotor der Met.advne erfolgen.
  • Die Abb. 9 zeigt eine derartige Anordnung im Grundriß. Die Metadynen sind mit IID, die Hilfsgeneratoren finit .G, die Wellen der Metadynen IIID mit 36, und die Wellen der Hilfsgeneratoren G mit 37 bezeichnet. Die Drehzahl der Hilfsgeneratoren kann von der i Drehzahl der Metadynen verschieden sein. Die Hilfsgeneratoren können auch gemäß den in der Abh. 9 eingezeichneten Pfeilen in gegenüber .den Metadynen entgegengesetzter Richtung umlaufen. Hierdurch wird das auf die Isolatoren ausgeübte Moment statt der Summe, der Differenz der Momente der Wellen 36 und 37 proportional. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.9 ist je Metadyne noch eine Versteifungsplatte 39 vorhanden. Zwischen der Versteifungsplatte der einen Metadyneeinheit und der benachbarten sind die erforderlichen Isolationselemente 28 angeordnet.
  • Bei Anordnungen, bei denen für die Hilfsgeneratoren einbesondererAntriebsmotorvorgesehen ist, kann die Drehzahl der Hilfsgeneratoren gegenüber der Drehzahl der Metatiynen geändert und damit die Spannung und die Leistung der gesamten Metadyneeinh.eiten geregelt werden.
  • Bei der Anordnung der Abb.8 können die Wellen der Maschinensäulen El, B, C die gleiche oder auch verschiedene Drehzahlen besitzen.
  • Gewünschtenfalls kann bei der Anordnung der Abb. 7 die untersteMetadyneeinheit I unmittelbar, also ohne Zwischenschaltung der Isolatoren 28, auf dem Motor io oder auf der Erde gelagert sein.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Die Anwendung mehrerer in Reihe geschalteter Umformer- oder Generator metadynen mit einer in ihrem Arbeitsbereich abfallenden Stromspannungscharakteristik mit einer Ankerwicklung für den Primär- bzw. Erregerstromkreis und einer oder mehreren Ankerwicklungen für den Sekundär- bzw. Arbeitsstromkreis zur selbsttätigen, äußerst rasch erfolgenden L:chtbogenlöschung bei solchen Verbrauchern, bei denen im Falle eines Kurzschlusses Lichtbogenüberschläge auftreten und bei denen nach Beseitigung dieser Störung .die Spannung wieder sehr rasch ansteigen soll.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Metadyne ein vorzugsweise annähernd konstante Spannung liefernder Hilfsgenerator (q. bzw. G) zugeordnet ist, dessen Ankerwicklung mit den primären Bürsten der Metadyne verbunden ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsgenerator (4. bzw. G) mit einer Nebenschluflwicklun.g (7 bzw. 15) und gegebenenfalls mit einer im gleichen oder entgegengesetzten Sinn wirkenden Rehenschlußwicklung (8 bnv. 21) versehen ist. 4.. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmen der Reihenschlußwicklung (2i) des Hilfsgenerators durch einen Widerstand (z2) überbrückt sind. 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den primären bzw. Erregerstromkreis der Metadyne zur Begrenzung des Primärstromes während des Öffnens des Sekundärstromkreises ein Ohmscher Widerstand (R) eingeschaltet ist. 6. Anordnung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet,. daß der Verbindungspunkt (5) der beiden sekundären Wicklungen (Si, S,) einer Metadyne mit dem Gehäuse dieser ITetadvne verbunden ist. 7. Anordnung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die sekundären Klemmen der Metadynen Widerstände (G1, G_, G3) angeschlossen sind und jeweils die Mitte dieser Widerstände mit dem Gehäuse der entsprechenden Metadyne verbunden ist. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (G1, G" G3) aus Stäben aus Kohle oder Silicium oder ähnlichem Material bestehen. g. Anordnung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Punkt (6) des primären Stromkreises mit dem Gehäuse der entsprechenden Maschine verbunden ist. io. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsgenerator (G) eine Nebenschlußwicklung (i5) und eine an Hilfsbürsten (17,18) liegende, vom Ankerquerfeld erregte Wicklung (i6) besitzt, welche die Wirkung der Nebenschlußwicklung (i5) beeinflußt. 11. Anordnung nach Anspruch 2, 3 oder io, da-durch gekennzeichnet, daß,der Hilfsgenerator (G) so bemessen ist, daß er bei einer bestimmten Größe seiner Klemmenspannung oder seines Arbeitsstromes magnetisch gesättigt .ist, so daß hierdurch die Erregerspannung bz"-,v. der Erregerstrom der Metadyne begrenzt wird. i?. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .daß die Metadyne eine oder mehrere Erregerwicklungen (2o) besitzt, deren Durchflutunben in dem gleichen Sinn wirken wie der von dem Priniär- bzw. Erregerstrom in der Primärankerwicklung erzeugte Fluß. 13. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt der Metadyne in der Sekundär- 'bzw. Arbeitsbürstenachse größer ist als in ,der Primär- bzw. Erregerbürstenachse. 1d.. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Ständer der Metadyne eine vom Primär- bzw. Erregerstrom durchflossene, der Primär-bzw. Erregerspannung entgegenwirkende Wicklung (ig) vorgesehen ist. 15. Anordnung nach Anspruch i und i2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Ständer der Metadyne eine vom Sekundär- bzw. Arbeitsstrom durchflossene Wicklung (20) vorgesehen ist, die an den Sekundär- 6zw. Arbeitsbürsten (1), d) eine dem Sekundär- bzw. Arbeitsstrom entgegenwirkende Spannung erzeugt. 16. Anordnung nach Anspruch 1d., dadurch gekennzeichnet, daß die der Primärspannung entgegenwirkende Wicklung (. ig) auf zwei einander gegenüberliegenden Polen der Metadyne angeordnet ist. 17. Anordnung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Sekundär- bzw. Arbeitsstrom .durchflossene Wicklung (2o) auf den beiden anderen einander gegenüberliegenden Polen angeordnet ist. 18. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekenn/eichnet, daß die Metadyne den Sekundär- bzw. Arbeitsbürstenpaaren zugeordnete Hilfspole (Wendepole) mit zwei im Vebenschluß zum Primär- bzw. Erregerstromkreis geschalteten Hilfspolcv icklungen (22 und 25) besitzt, wobei die eine Hilfspolwicklung (25) mit einer auf der Metadyne angeordneten .Stromregelwicklung (W) und einem Regelwiderstand. (26) in Reihe liegt. ig. Anordnung nach Anspruch i und 18, dadurch gekennzeichnet, daß dem primären bzw. Erregerbiirstenpaar Hilfspole (o) mit vom Primär- bzw. Erregerstrom durchflossenen Hilfspolwicklungen (27) zugeordnet sind. -2o. Anordnung nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinen säulenartig mit senkrechter Welle angeordnet sind, wobei die einzelnen Metadynen sowohl untereinander als auch gegenüber der Antriebsmaschine und der Erde isoliert sind. 21. Anordnung nach Aalspruch 20, bei tler die :@Ietadynen und Antriebsmotoren in mehrere nebeneinanderstehende 'Maschinensäulen zusammengefaßt sind, gekennzeichnet -durch eine gegebenenfalls durch Metallbeläge bestimmter Potentiale in z -i- i Stufen unterteilte Isolation zwischen Erde und der untersten Maschine, wobei z die Zahl der :'Arbeitsstrom liefernden 1-1letadynen der vorhergehenden Maschinensäule ist. 22. Anordnung nach Anspruch i, 2o und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Meta.dynen und die Hilfsgeneratoren oder die Metadynen verschiedener Säulen durch verschiedene Motoren, gegebenenfalls finit verschiedener Drehzahl und -riclitung. angetrieben werden.
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