DE756564C

DE756564C - Slotless high voltage electric machine

Info

Publication number: DE756564C
Application number: DEA84869D
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl-Ing Kroker
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-11-17
Filing date: 1937-11-17
Publication date: 1952-12-22

Description

Nutenlose elektrische Hochspannungsmaschine Es ist bereits eine elektrische Hochspannungsmaschine bekannt, bei der die Hochspannungswicklung durch magnetische Wechselflüsse induziert wird, die in Ebenen parallel zur Drehachse liegen. Bei dieser bekannten Hochspannungsmaschine ist für die Hochspannungswicklung eine Ringspule verwendet. Dies hat den Nachteil, daß man bei den heute geforderten Leistungen zur Herstellung einer ausreichenden Isolation.Trockenöfen bzw. Vakuumkessel von bisher noch nicht vorhandenen Abmessungen benötigt. F@:rner kann eine Ringspule von den bei großen Leistungen erforderlichen Ausmaßen maschinell nicht hergestellt werden. Die Herstellung einer solchen Ringspule durch Handwicklung ist aber zeitraubend und teuer.High voltage slotless electric machine It is already an electric one Known high-voltage machine in which the high-voltage winding is magnetic Alternating fluxes are induced that lie in planes parallel to the axis of rotation. At this known high-voltage machine is a ring coil for the high-voltage winding used. This has the disadvantage that with the services required today Production of adequate insulation. Drying ovens or vacuum vessels from up to now dimensions that are not yet available are required. F @: rner can use a toroidal coil from the in the case of large capacities, the dimensions required cannot be produced by machine. The manufacture of such a ring coil by hand winding is time-consuming and expensive.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile der bekannten Hochspannungsmaschine dadurch, daß bei einer nutenlosen elektrischen Hochspannungsmaschine eine als Röhren- oder Scheibenwicklung ausgebildete und auf U-förmigen Magnetkernen des Ständers angeordnete Hochspannungswicklung verwendet wird, die durch magnetische, von einem einzigen Polrad erzeugte Wechselflüsse induziert wird, die in an sich bekannter Weise in Ebenen parallel zur Drehachse verlaufen. Die Verwendung einer Röhren- bzw. Scheibenwicklung erlaubt bei Anwendung großer Isolationsabstände eine gute Isolierung und damit die Erzielung höchster Spannungen. Die Isolation der Hochspannungswicklung kann äußerst sparsam und wirtschaftlich hergestellt werden, da jede einzelne Teilspule nur für das betreffende Potential isoliert werden muß. Ferner besteht hei der erfindungsgemäßen Hochspannungsmaschine die Möglichkeit, die einzelnen Spulen der Hochspannungswicklung wie beim Transformatorhau in (`51 oder Gasen zu isolieren und so die Spannungsgrenze weiter heraufzusetzen.The invention avoids these disadvantages of the known high-voltage machine in that in a slotless electrical high-voltage machine a tube or disc winding formed and on U-shaped magnetic cores of the stator arranged high-voltage winding is used, which by magnetic, from a single pole wheel generated alternating fluxes is induced, which is known per se Way in planes parallel to the axis of rotation. The usage a tube or disc winding allows when using large insulation distances good insulation and thus the achievement of the highest voltages. The isolation the high-voltage winding can be produced extremely sparingly and economically, since each individual sub-coil only has to be isolated for the relevant potential. Furthermore, the high-voltage machine according to the invention offers the possibility of the individual coils of the high-voltage winding as in the transformer house in (`51 or to isolate gases and thus further raise the voltage limit.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht.The invention is shown in the drawing in several exemplary embodiments illustrated.

Die Fig. i und 2 zeigen im Schnitt hzw. Grundriß das Schema einer gemäß der Erfindung ausgebildeten zweipoligen, dreiphasigen Maschine- Hierbei ist R das auf der Welle f' angeordnete Polrad mit den beiden kreisringförmig ausgebildeten Nordpolen PN1, PN2 und den Südpolen PS" Pst, die durch die Erregerwicklungen Et" mit Gleichstrom erregt werden. Entsprechend der dreiphasigen, zweipoligen Ausführung sind auf dem Ständer sechs einzelne U-förmige Magnetkerne Mk vorhanden, die die Hochspannungswicklungen tragen. Die einander diametral gegenüber in einer Ebene angeordneten Kerne gehören derselben Phase an. Die einzelnen Hochspannungswicklungen U1 x 1-u., X, T-1 I'1-V2 Ij2, II'1 Zl-I'2 Z2 können in Reihe oder parallel geschaltet «-erden. Die drei Phasen sind gegeneinander um i2o elektrische Grade versetzt.FIGS. I and 2 show in section hzw. Ground plan the scheme of a two-pole, three-phase machine designed according to the invention- Here R is the pole wheel arranged on the shaft f 'with the two circular north poles PN1, PN2 and the south poles PS " Pst, which are excited with direct current by the excitation windings Et" . Corresponding to the three-phase, two-pole design, there are six individual U-shaped magnetic cores Mk on the stand, which carry the high-voltage windings. The cores arranged diametrically opposite one another in a plane belong to the same phase. The individual high-voltage windings U1 x 1-u., X, T-1 I'1-V2 Ij2, II'1 Zl-I'2 Z2 can be connected in series or in parallel. The three phases are offset from one another by i2o electrical degrees.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für eine 3 X 6-polige, dreiphasige Maschine ist im Schnitt und im Grundriß in den Fig.3 und 4. dargestellt, wobei jede der drei Phasen in einer Ebene angeordnet ist und die drei Polräder um 120 elektrische Grade gegeneinander versetzt sind. Diese Versetzung ist in den Figuren der übersichtlichkeit halber nicht angedeutet. Die drei PolräderR1, R2, R" sind auf einer gemeinsamen Welle W angeordnet, und die Polfolge auf jedem der Polräder ist fortlaufend Nord-Süd. Die Gleichstromerregung der Pole erfolgt durch die Erregerwicklungen El". Gemäß der sechspoligen, dreiphasigen Ausbildung sind achtzehn U-förmige Magnetkerne 141k vorhanden, wobei jeweils die in der gleichen Ebene angeordneten Kerne und ihre zugehörigen Hochspannungswicklungen, z. B. Lr1 Xi bis U6 X6, derselben Phase angehören. In Fig. 4. sind nur die magnetischen Kerne des obenliegenden Polrades R1 zu sehen. Die sechs Hochspannungswicklungen jeder Phase können untereinander in Reihe, parallel oder reihenparallel geschaltet werden, während die aus I den einzelnen je sechs Hochspannungswicklungen der drei Ebenen gebildeten drei Phasen in Stern oder Dreieck oder in jeder sonst bekannten Drehstromschaltung geschaltet werden können.An embodiment of the invention for a 3 X 6 pole, three phase Machine is shown in section and in plan in Figures 3 and 4, each the three phases is arranged in one plane and the three pole wheels around 120 electrical Degrees are offset from one another. This offset is in the figures for clarity not indicated for the sake of it. The three pole wheels R1, R2, R "are on a common Shaft W arranged, and the pole sequence on each of the pole wheels is continuously north-south. The DC excitation of the poles is carried out by the excitation windings El " of the six-pole, three-phase design are eighteen U-shaped magnetic cores 141k present, each having the cores arranged in the same plane and their associated cores High voltage windings, e.g. B. Lr1 Xi to U6 X6, belong to the same phase. In Fig. 4. only the magnetic cores of the overhead pole wheel R1 can be seen. The six High voltage windings of each phase can be in series, parallel or with each other are connected in series, while those from I each have six high-voltage windings of the three levels formed three phases in star or triangle or in any other known three-phase circuit can be switched.

Anstatt wie bei einer Anordnung nach den 1# ig. 3 und .I die Polräder bei mehrphasiger Ausführung um einen entsprechenden Winkel gegeneinander zu versetzen, ist es auch möglich, bei gleicher Phasenlage der Polräder, d. h. bei gegenseitig nicht versetzten Polrädern, die jedem Polrad zugeordneten einzelnen magnetischen Kerne und Hochspannungswicklungen um den entsprechenden elektrischen Winkel gegeneinander zu versetzen, Wie es z. B. für ein Polrad in den Fig. i und z gezeigt ist.Instead of an arrangement according to the 1 # ig. 3 and .I the pole wheels in the case of multi-phase design to offset a corresponding angle from one another, it is also possible, with the same phase position of the pole wheels, d. H. at each other non-offset pole wheels, the individual magnetic assigned to each pole wheel Cores and high-voltage windings against each other at the appropriate electrical angle to move, as it z. B. for a pole wheel in Figs. I and z is shown.

Bei der mechanischen Ausführung der 1laschine, z. B. bei der Ausbildung der Polräder mit ihren Polen, der Lagerung, Kühlung usw., wird man zweckmäßigerweise insbesondere die Erfahrungen des Generatorbaues verwerten. Bei der Auslegung, dem Aufbau und der Isolierung der Hochspannungswicklungen und der magnetischen Kerne dagegen wird man vorzugsweise die vom Transformatorbau 'her b:kamiten Erfahrungen und Anordnungen benutzen. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Hochspannungsmaschine deshalb besonders leicht möglich, weil die auf jedem .Magnetkern des Ständers angeordnete Hochspannungswicklung stets nur einer Phase angehört. Es kann infolgedessen, wiee dies im Transformatorhau üblich und bekannt ist, jeder Magnetkern mit seiner nur einer Phase angehörenden Hochspannungswi@cklu,n:g in einen, heso,tid@er@eli rehälter eingebaut werden, der mit 01 oder Gasen mit erhöhtem Druck gefüllt ist.In the mechanical version of the 1 machine, e.g. B. in training the pole wheels with their poles, the storage, cooling, etc., one becomes expedient in particular utilize the experience gained in building generators. In the interpretation, the Construction and insulation of the high-voltage windings and magnetic cores on the other hand, one preferably becomes familiar with the experience of building transformers and use orders. This is the case with the high-voltage machine according to the invention therefore particularly easy, because the arranged on each .Magnetkern the stator High-voltage winding always belongs to only one phase. It can as a result, wiee this is common and known in the transformer house, each magnetic core with its only high-voltage wi @ cklu, n: g in a phase belonging to one, heso, tid @ er @ eli realter installed, which is filled with 01 or gases with increased pressure.

U m die umlaufenden Pole bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten gegen schädliche Einwirkungen der Zentrifugalkraft zu sichern, «-erden sie am Polrad zweckmäßigerweise an zwei oder mehr Stellen befestigt, wobei zur Vermeidung von magnetischen Nebenschlüssen der Polkern von seiner Tragkonstruktion durch unmagnetische Werkstoffe isoliert wird, wie aus Fig.5 ersichtlich ist. Die Zentrifugalkräfte der Erregerwicklung können ebenfalls abgefangen werden, indem man die Erregerwicklung selbst in unmagnetischem Material !kapselt, wie es. die Fing. 6 zeigt. In den Fig. 5 und 6 bedeuten IIj die Welle des Polrades R, Pk den Polkern, P, die Polschuhe, E" die Erregerwicklung und M" das unmagnetische Material, das die Ausbildung eines magnetischen Nebenschlusses zwischen Polkern Pk, der Tragkonstruktion T und der Welle II% verhindert.In order to secure the revolving poles against harmful effects of centrifugal force at high circumferential speeds, they are expediently attached to the pole wheel at two or more points, with the pole core being isolated from its supporting structure by non-magnetic materials, as shown in Fig .5 can be seen. The centrifugal forces of the excitation winding can also be intercepted by encapsulating the excitation winding itself in non-magnetic material like it. the fing. 6 shows. 5 and 6 mean IIj the wave of the pole wheel R, Pk the pole core, P, the pole shoes, E "the excitation winding and M" the non-magnetic material, the formation of a magnetic shunt between the pole core Pk, the support structure T and the Wave II% prevented.

Eine hohe Sättigung des gesamten magnetischen Kreises oder eines Teiles desselben ist zweckmäßig, um bei Belastungsänderungen möglichst kleine Spannungsschwankungen zu erhalten. Um die Luftspaltinduktion und damit den Amperewindungsbedarf möglichst gering zu halten, werden außer den Polen des Polrades auch die U-förmigen Magnetkerne des Ständers mit Polschuhen versehen, die einen größeren Querschnitt besitzen als der übrige magnetische Kreis. Die Form der Polschuhe wird man natürlich so. wählen, daß die Spannungskurve der Maschine sinusförmig verläuft.A high saturation of the entire magnetic circuit or part of it same is useful in order to avoid changes in load if possible to get small voltage fluctuations. To the air gap induction and thus the To keep the ampere-turn requirement as low as possible, apart from the poles of the pole wheel also provided the U-shaped magnetic cores of the stator with pole pieces, which are a have a larger cross-section than the rest of the magnetic circuit. The shape of the pole pieces of course you become like that. choose that the voltage curve of the machine is sinusoidal.

Die Erregung kann in an sich bekannter Weise erfolgen, d. h. mittels einer Erregermaschine und unter Umständen einer Hilfserregermaschine, die auf der gleichen Welle sitzen wie das oder die Polräder des Generators, oder aber auch mit Hilfe eines besonderen Erregeraggregates. Dabei wird die Erregerstromstärke selbsttätig so. gesteuert, daß die Spannung der Maschine bei Laständerungen konstant bleibt, wobei es zweckmäßig ist, den Erregerstrom in bekannter Weise in ungesteuerten Leerlaufstrom und gesteuerten Zusatzerregerstrom für Belastung zu zerlegen, um dadurch eine kleinere Steuerleistung zu erhalten. Die Spannungsregelung kann z. B. mittels Tirrillregler in an sich bekannter Weise vorgenommen werden.The excitation can take place in a manner known per se, i. H. by means of an exciter and possibly an auxiliary exciter that is based on the sit on the same shaft as that or the pole wheels of the generator, or also with With the help of a special exciter unit. The excitation current becomes automatic so. controlled so that the voltage of the machine remains constant when the load changes, it is useful to convert the excitation current into uncontrolled no-load current in a known manner and controlled additional excitation current to decompose for load, thereby a smaller one Receive tax benefit. The voltage regulation can e.g. B. by means of Tirrill regulator be carried out in a manner known per se.

Eine andere MöglilchlDeit, Erregung und Spannung zu regeln, die sich, alis b°-sonders vorteilhaft dann- erweist, wenn die Erregerwicklung des Polrades auf Potential gebracht wird, bestehlt in folgender Maßnahme. Wie aus Fi:g. 7 ersichtlich Ist, werden am Umfang des feststehenden Teils. gleichstromerregte Hilfspole i mit am Umfang wechselnder Polarität angeordnet, die durch ein Schaltglied mit solcher Charakteristik erregt werden, daß bei an der Hochspannungswicklung O", steigender Wechselspannung die Erregeramperewindungen der Pole i kleiner werden. Als derartiges Schaltglied ist z. B. eine gittergesteuerte Entladungsröhre 2 geeignet. Das Gitter der Entladungsröhre wird von einer Hilfswicklung 3, die vom magnetischen Hauptfluß im Kern lblk induziert wird und deren Spannung proportional der Spannung der Hochspannungswicklung O", ist, über ein Gleichrichterventil q. gesteuert. Die Erregerwicklung 5 des Hilfspols i ist im Anodenkreis der Entladungsröhre 2 angeordnet. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei Belastung des Generators wird der magnetische Fluß des Kernes MIt infolge der Gegenamperewindungen des Belastungsstromes kleiner, so. daß die in der Hilfswicklung 3 induzierte Spannung sinkt. Infolgedessen sinkt auch der Strom im Gittexü"reiis der Entladungsröhre 2, und die am Gitter liegende negative Vorspannung wird gegenüber der -Kathode kleiner. Damit steigt aber der Anodenstrom der Röhre z und somit die Erregung des Pols i. Auf dem umlaufenden Teil der Maschine sind nun, zweckmäßig auf dem Polrad selbst, weitere magnetische Kerne mit Wicklungen 6 angeordnet, die beispielsweise wie der Anker und die Ankerwicklung einer normalen Gleichstrommaschine ausgebildet sein können. In dieser Wicklung 6 wird bei umlaufendem Polrad eine Wechselspannung induziert, deren Größe bei konstanter Drehzahl nur noch von der Erregung der feststehenden Pole i abhängig ist. Diese Wechselspannung wird der Wicklung 6, z. B. über einen normalen Kommutator, als Gleichspannung entnommen oder auch mittels eines anderen Ventils 7, z. B. eines Trockengleichrichters, gleichgerichtet. Mit der so erzeugten Gleichspannung wird die Haupterregerwicklung E," der Maschine erregt. Die magnetische Charakteristik des Hilfserregerkreises, die Kennlinie der Röhre usw. müssen derart ausgebildet sein, daß die Erregung der umlaufenden Pole um die gleiche Zahl der Amperewindungen zunimmt, um die die treibende magnetische Spannung infolge der Belastungsamperewindungen abnimmt. Werden diese Bedingungen erfüllt, dann bleibt die Spannung der Maschine bei allen Belastungen konstant.Another way of regulating excitement and tension, which alis b ° proves particularly advantageous when the excitation winding of the pole wheel is brought to potential, consists in the following measure. As from Fi: g. 7 can be seen Is to be on the perimeter of the fixed part. DC-excited auxiliary poles i with arranged on the circumference of alternating polarity by a switching element with such Characteristic are excited that at the high voltage winding O ", increasing AC voltage the excitation amp windings of the poles i become smaller. As such Switching element is z. B. a grid-controlled discharge tube 2 is suitable. The grid the discharge tube is from an auxiliary winding 3, which is from the main magnetic flux is induced in the core lblk and its voltage is proportional to the voltage of the high-voltage winding O ", is controlled via a rectifier valve q. The excitation winding 5 of the auxiliary pole i is arranged in the anode circuit of the discharge tube 2. How the arrangement works is as follows: When the generator is loaded, the magnetic flux of the core With smaller as a result of the counter amp turns of the load current, so. that the in the auxiliary winding 3 induced voltage drops. As a result, the current also decreases in the grid of the discharge tube 2, and the negative bias voltage on the grid becomes smaller compared to the cathode. However, this increases the anode current of the tube z and thus the excitation of the pole i. Are on the rotating part of the machine now, expediently on the pole wheel itself, further magnetic cores with windings 6 arranged, such as the armature and the armature winding of a normal DC machine can be formed. In this winding 6 is rotating Pole wheel induces an alternating voltage, the size of which at constant speed only depends on the excitation of the fixed poles i. This alternating voltage is the winding 6, e.g. B. via a normal commutator, taken as DC voltage or by means of another valve 7, e.g. B. a dry rectifier, rectified. With the DC voltage generated in this way, the main field winding E, "of the machine excited. The magnetic characteristics of the auxiliary excitation circuit, the characteristic of the Tube, etc. must be designed in such a way that the excitation of the rotating poles increases by the same number of ampere-turns as the driving magnetic Voltage decreases due to the load ampere turns. Will these conditions is fulfilled, the voltage of the machine remains constant under all loads.

Die Anordnung der Erregung nach Fig. 7 kann noch bei gleichbleibender Wirkungsweise gemäß Fig. 8 vereinfacht werden. Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Anodenkreis des Entladungsrohres z über eine Ventilanordnung 8 von einer zweiten Hilfswicklung 9, die ebenfalls vom Hauptfluß der Maschine induziert wird, gespeist, so daß eine besondere Stromquelle für den Anodenkreis des Entladungsrohres, wie sie bei der Anordnung nach Fig.7 notwendig ist, entfällt. Auch die Heizung der Entladungsröhre 2 kann über eine auf dem Magnetkern "1k vorgesehene Hilfswicklung 1o erfolgen. Die Anordnung besonderer Hilfserregerpole (Teil i der Fig. 7) ist nicht erforderlich, wenn man den Magnetkern Mk dazu ausnutzt, in ihm einen magnetischen Gleichfluß Og. zu erzeugen, der dem Hauptwechselfluß 0", überlagert ist. Der Gleichfluß wird dabei vom Anodengleichstrom des Entladungsrohres erregt. Diese dem Magnetkern Mk überlagerte Gleichstrompolarität wechselt am Umfang des feststehenden Teils, so daß -!\To@rd- und Südpole aufeinanderfolgen. Beim Vorbeilauf des Polrades an den aufeinanderfolgenden Nord- und Südpolen wird in einer weiter; n, auf dem Polrad R angeordneten Erregerspeisewicklung 6 eine Wechselspannung induziert, die über einen Kommutator oder ein geeignetes Ventil 7 zur Speisung der Haupterregerwi:cklumg E", benutzt wird.The arrangement of the excitation according to FIG. 7 can still remain the same Operation according to FIG. 8 can be simplified. In the embodiment shown in FIG According to the invention, the anode circuit of the discharge tube z is via a valve arrangement 8 from a second auxiliary winding 9, which is also induced by the main flux of the machine is fed, so that a special power source for the anode circuit of the discharge tube, as is necessary in the arrangement according to FIG. 7, is omitted. Also the heating of the Discharge tube 2 can have an auxiliary winding provided on magnetic core ″ 1k 1o take place. The arrangement of special auxiliary exciter poles (part i of FIG. 7) is not required if one uses the magnetic core Mk for this purpose, in it a magnetic Constant flow Og. to generate, which is superimposed on the main alternating flux 0 ". The constant flux is excited by the anode direct current of the discharge tube. This the magnetic core Mk superimposed direct current polarity changes at the circumference of the fixed part, so that -! \ To @ rd- and south poles follow one another. When the pole wheel passes by the successive north and south poles will continue in one; n, on the pole wheel R arranged excitation winding 6 induces an alternating voltage, which is about a commutator or a suitable valve 7 for Supply of the main exciter wi: cklumg E "is used.

Wenn man auf eine besondere umlaufende Erregerspeisewicklung 6 verzichtet, so kann die Erregung in noch weiter vereinfachter Weise erfolgen, wie es in Fig.9 dargestellt ist. Hier wird die beim Vorbeilaufen an den Polen wechselnder Gleichstrompolarität in der Haupterregerwicklung E", selbst induzierte Wechselspannung zur Erregung ausgenutzt. In den Kreis der Haupterregerwicklung ist ein Ventil 7 eingeschaltet, so daß sich in ihr nur ein Gleichstrom auebidden kann. Durch geeignete Schaltung lassen sich bei der Gleichrichtung beide Halbwellen des Wechselstroms ausnutzen, wobei die Welligkeit durch Parallelschaltung eines Kondensators beliebig klein gehalten «erden kann.If you do without a special circulating excitation supply winding 6, so the excitation can take place in an even more simplified manner, as shown in FIG is shown. Here the direct current polarity changes when passing the poles in the main excitation winding E ", self-induced alternating voltage is used for excitation. In the circuit of the main excitation winding, a valve 7 is switched on, so that only a direct current can be hidden in it. Suitable switching can be Use both half-waves of the alternating current for rectification, whereby the ripple can be kept as small as desired by connecting a capacitor in parallel «.

Wird in den Magnetkern Mk ein Werkstoff mit hoher Remanenz eingeschaltet, so erregt sich die Maschine selbst.If a material with high remanence is switched into the magnetic core Mk, so the machine excites itself.

Bei mehrpoliger Anordnung und Reihenschaltung der auf den einzelnen magnetischen Kernen angeordneten Hochspannungswicklungen ist es nii:cht notwendig, sämtliche Wicklungen egen das Eisen für die volle Klemmen,-Z, spannung, d. h. die Übertragungshochspannung, zu isolieren. Vielmehr ist es nur erforderlich, die einzelnen Hochspannungswicklungen für die ihnen zugeordnete Spannung gegen Eisen zu isolieren. Sind z. B. die einzelnen Hochspannungswicklungen 0",1 bis 0", einer sechspoligen, einphasigen Maschine nach Fig. io in Reihe geschaltet und ist die Gesamtwicklung einpolig geerdet, so wird man die dem Erdungspunkt der Gesamtwicklung zunächst liegende Teilwicklung 0",1 nicht für die Gesamtspannung U, sondern nur für die ihr zugeordnete Teilspannung, nämlich 1/" U, gegen. das in dieisem Beispiel geerdete Eisen E isolieren. Entsprechend sind die übrigen Teilwicklungen für 2/E U, 3/s U usw. zu isolieren. Durch diese Staffelung der Isolation wird es ermöglicht, die Spulen, die nicht für die volle Spannung gegen Eisen isoliert zu werden brauchen, näher an das Eisen heranzurücken, so daß nunmehr auf dem an sich zur Verfügung stehenden Raum mehr Kupfer untergebracht werden kann.In the case of a multi-pole arrangement and series connection of the high-voltage windings arranged on the individual magnetic cores, it is not necessary to isolate all windings due to the iron for the full clamping, -Z, voltage, ie the transmission high voltage. Rather, it is only necessary to insulate the individual high-voltage windings from iron for the voltage assigned to them. Are z. B. the individual high-voltage windings 0 ", 1 to 0", a six-pole, single-phase machine according to Fig. IO connected in series and the entire winding is single-pole grounded, then the partial winding 0 ", 1, which is initially the grounding point of the total winding, is not for the Total voltage U, but only for the partial voltage assigned to it, namely 1 / "U, against. Insulate the iron E earthed in this example. The other partial windings for 2 / E U, 3 / s U etc. must be isolated accordingly. This staggering of the insulation makes it possible to move the coils, which do not need to be insulated from iron for full voltage, closer to the iron, so that more copper can now be accommodated in the space available per se.

Um bei den hohen Spannungen die Isolationswandstärken noch weiter herabzusetzen und dadurch den zur Verfügung stehenden Wicklungsraum noch besser auszunutzen, kann man, wie z. B. in F'ig. i i dargestellt, das Eisen der in einer Ebene liegenden einzelnen Magnetkerne kIkl bis 111k" durch geeignete Isoliermittel J1 bis J, gegeneinander isolieren und an das mittlere Potential der sie umschließenden Wicklungen 0",i bis 0",c legen, so daß jewei s die einzelnen Hochspannungswicklungen gegen ihren zugehörigen Eisenkern nur noch für 1/12 der Gesamtspannung U isoliert zu werden brauchen, während die einzelnen Eisenkerne für 1/s der Gesamtspannung gegeneinander isoliert werden müssen. Die Isolation der einzelnen Eisenkerne gegen Erde muß dann gestaffelt derart vorgenommen -,werden, d@aß mit von 1/s U 1>i"s 6/s U wachsender Teilspannung ihr Isolationswert entsprechend ansteigt, wie es in Fig. i i zum Ausdruck kommt.In order to increase the insulation wall thickness even further at the high voltages reduce and thereby the available winding space even better to take advantage of, you can, such. B. in Fig. i i illustrated the iron of the in a Individual magnetic cores kIkl to 111k "lying flat by means of suitable insulating means J1 to J, isolate from each other and connect to the mean potential of those surrounding them Windings 0 ", i to 0", c lay so that each s the individual high-voltage windings insulated from its associated iron core for only 1/12 of the total voltage U need to be while the individual iron cores for 1 / s of the total voltage must be isolated from each other. The isolation of the individual iron cores against Earth must then be made staggered in such a way - that ate with from 1 / s U 1> i "s 6 / s U as the partial voltage increases, its insulation value increases accordingly, as shown in Fig. i i is expressed.

Diese Anordnung erweist sich dann als besonders vorteilhaft, wenn die einzelnen in Reihe geschalteten Teile der Wicklung in mehreren Ebenen übereinander angeordnet und so geschaltet werden, daß mit ihrer räumlichen Entfernung von Erde auch ihr Potential zunimmt. Eine derartige Kaskade, beispielsweise in einphasiger Ausführung, ist in Fig. 12 dargestellt, wobei die Teilspannungswicklungen 0",1 bis 0",3 in drei übereinander angeordneten Ebenen liegen. Legt man das gesamte, in einer Ebene vorhandene Eisen der einzelnen Magnetkerne llkl bis Mk3 wieder an die Mitte der zugeordneten Hochspannungswicklungen, so braucht man jede einzelne Wicklung gegen Eisen nur für 1/s der Gesamtspannung U zu isolieren, während die Eisenkerne gegeneinander sowie der der Erde zunächst liegende Eisenkern gegen diese für 1/3 der Gesamtspannung isoliert werden müssen.This arrangement proves to be particularly advantageous when the individual parts of the winding connected in series in several levels one above the other arranged and switched so that with their spatial distance from earth their potential also increases. Such a cascade, for example in single-phase The embodiment is shown in FIG. 12, with the partial voltage windings 0 ″, 1 to 0 ", 3 are in three layers one above the other. If you put the whole, in one Flat iron of the individual magnetic cores llkl to Mk3 back to the center of the associated high-voltage windings, each individual winding is required to insulate against iron only for 1 / s of the total voltage U, while the iron cores against each other as well as the iron core lying next to the earth against this for 1/3 the total voltage must be isolated.

Selbstverständlich können die in den Fig. i i und 12 dargestellten. beiden Anordnungen auch zusammen vorgesehen «-erden.Of course, those shown in FIGS. both arrangements are also provided together.

Bei der in Fig. i i dargestellten Anordnung, wo die gesamte Wicklung in einer Ebene liegt, müssen die sechs umlaufenden Pole gegeneinander für 1/E der gesamten Spannung und gegen die Welle für die gesamte Spannung L,' isoliert werden, während bei einer kaskadenartigen Anordnung nach Fig. 12 dies nicht erforderlich ist, sondern nur die einzelzne:n Polräder gegene,hnander, und zwar für 1/,3 Lj zu isolieren sind. Bei gleichzeitiger Anwendung der in Fig. ii und 12 dargestellten Anordnung müssen sowohl die Pole als auch die einzelnen Polräder gegeneinander isoliert sein.In the arrangement shown in Fig. I i, where the entire winding lies in one plane, the six revolving poles must face each other for 1 / E of total voltage and isolated from the shaft for the total voltage L, ', while in a cascade-like arrangement according to FIG. 12, this is not necessary is, but only the individual ones: n pole wheels against, against each other, for 1 /, 3 ly closed isolate are. With simultaneous application of those shown in FIGS. Ii and 12 Arrangement, both the poles and the individual pole wheels must be isolated from one another be.

I n den Fällen,. wo das Eisen der Magnetkerne und die Pole an Potential liegen, ist es notwendig, auch deren Erreger- und Regelanordnungen an das gleiche Potential zu legen. Zweckmäßig wird man diese elektrostatisch vollständig abschirmen und die Abschirmung an Potential legen, so daß sie in einem feldfreien Raum ungestört arbeiten können. Werden die auf den Polen angeordneten Erregerwicklungen von Erregermaschinen gespeist, so wird man diese an das gleiche Potential wie die umlaufende Erregerwicklung legen und über eine isolierte Welle von einem an Erde liegenden Motor antreiben. Sind bei großen Erregerleistungen außer den Haupterregermaschinen noch besondere Hilfserregermaschinen notwendig, so gilt für sie das gleiche.In the cases. where the iron of the magnetic cores and the poles at potential it is necessary to also connect their excitation and control arrangements to the same To lay potential. It is expedient to completely shield these electrostatically and apply the shield to potential so that it is undisturbed in a field-free space can work. Are the excitation windings arranged on the poles of excitation machines fed, it will be at the same potential as the rotating excitation winding lay and over an isolated shaft of one lying on earth Drive motor. In the case of large excitation outputs, except for the main excitation machines If special auxiliary excitation machines are required, the same applies to them.

Liegen alle Pole derselben Ebene an gleichem Potential, so kann man ihre zugehörigen Erregermaschinen bzw. Erregerwicklungen direkt auf dem ebenfalls an gleichem Potential liegenden Polrad anordnen.If all poles of the same plane are at the same potential, one can their associated excitation machines or excitation windings directly on the as well Arrange the pole wheel at the same potential.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Slot box electrical high-voltage machine with a high-voltage winding designed as a tube or disk winding and arranged on U-shaped magnetic cores of the stator, characterized in that. that the high-voltage winding is induced by magnetic alternating fluxes generated by a single pole wheel, which run in planes parallel to the axis of rotation in a manner known per se.

2. High-voltage machine according to claim i, characterized in that that on a common shaft several pole wheels with any, but with each other same number of poles "are arranged, the poles of the individual pole wheels being the same spatial position to each other or according to the phase angle of the to be generated Multiphase voltages are offset from one another.

3. High-voltage machine according to claim i or 2, characterized in that the rotating pole cores against the supporting structure of the pole wheel are insulated by non-magnetic materials. q .. high voltage machine according to claim i or the following, characterized in that the circumferential Excitation windings are encapsulated in non-magnetic material. 5. High voltage machine according to claim i or the following, characterized in that the high-voltage winding and / or parts of the magnetic circuit carrying the excitation windings with smaller Cross-section designed as the rest of the magnetic circuit and most saturated are. 6. High-voltage machine according to claim i or the following, characterized in that that the rotating poles and the U-shaped magnetic cores of the stator with pole pieces are provided. 7. High-voltage machine according to claim i or the following, characterized characterized that with Mehrpoliger'Anordnung and series connection of the total alternating current winding each pole is insulated from iron only for the voltage assigned to it. B. High voltage machine according to claim i or the following, characterized in that in the design, in the construction and dex. insulation of the high-voltage windings and the magnetic cores Experiences and arrangements known from Transfarmatorbau can be used. G. High voltage machine according to claim i or the following, characterized in that the U-shaped magnetic cores of the stator to the mean potential of the high-voltage windings surrounding these magnetic cores are placed and isolated from each other. ok High voltage machine according to claim i or the following, characterized in that the poles of the pole wheels against each other and / or isolated from the shaft and with all of its control and exciter arrangements to the mean potential of the U-shaped magnetic cores lying in the relevant plane are laid. i i. High-voltage machine according to claim i or the following, characterized characterized in that one or more exciter supply windings arranged on the pole wheel (6) feed the excitation winding (Eu,) with direct current via a valve arrangement (7) and the exciter feed windings (6) are induced from the stator so that with increasing or decreasing load current, the entire excitation current or part of it rises or falls such that the terminal voltage of the machine remains constant. 12. High-voltage machine according to claim i i, characterized in that the exciter feed windings (6) are induced by auxiliary exciter poles (i) attached to the stand, which . are in turn excited by a switching element (2) with such characteristics, that with increasing alternating voltage the excitation amp windings of the auxiliary poles decrease, and vice versa. 13. High-voltage machine according to claim 12, characterized in that that the switching element is a grid-controlled discharge tube (: 2), the grid voltage of which via a valve assembly (q.) from one through the main alternating magnetic flux induced auxiliary winding (3) is controlled so that the magnetic flux of the Auxiliary exciter poles (i) fed by the anode current as they increase or decrease Main alternating flow becomes smaller or larger. 14. High voltage machine according to claim i i, characterized in that the exciter feed windings (6) through one in: the U-shaped magnetic cores, superimposed on the Wedhsel flux Constant flux, are induced, the direction of which is in the circumferential direction Alternating magnetic cores. 15. High-voltage machine according to claim 14, characterized in that that the direct flux running in the U-shaped magnetic cores comes from a winding (9) is generated, the direct excitation current of which is generated by a switching element (2) of such characteristic it is controlled that with increasing or decreasing alternating voltage the direct flux gets smaller or larger. 16. High-voltage machine according to claim 15, characterized in that that a grid-controlled discharge tube (2) is used as the switching element, the anode direct current of which a winding (9) interlinked with the magnetic core and in this the constant flux generated and their grid voltage via a valve arrangement (4) from one through the alternating magnetic flux. induced auxiliary winding (3) is controlled such that the constant flow superimposed on the alternating flow as the alternating flow becomes larger or smaller gets smaller or larger. 17. High-voltage machine according to claim i to io, characterized characterized in that in the excitation winding (E ") superimposed on the alternating flux and in the U-shaped magnetic cores running constant flux, whose direction in the alternates on the circumference of successive magnetic cores, an alternating voltage is induced and this is rectified via one or more valve arrangements (7). To the Delimitation of the subject matter of the invention from the state of the art are in the grant procedure the following publications have been taken into account: Niethammer, »Alternating current generator«, .

4th volume of the electrical engineering manual, Leipzig igoo, p.9, Fig.23; P.32, Fig. 79; P. 34, Fig. 85; P. 244, Fig. 502; German Patent Nos. 46 243, 61 388, 145 446; French patent no. 588,417; »Archives for Electrical Engineering«, Vol. 23,

5th issue. P. 522 ff., Fig. I to 6, 39 and 40.