DE899690C - Selbstregelnder Wechselstromgenerator - Google Patents

Description

• Selbstregelnder Wechselstromgenerator Ankerkompoundierte Erregermaschinen für Wechselstromgeneratoren mit drehbarem Gehäuse und einer vom Generatorlast:strom durchflossenen Zusatzankerwicklung mit Selbsterregung, wobei also die Leerlaufgrunderregung des Generators oder der Erregermaschine nicht von einer fremden Stromquelle oder einer im Generatoranker liegenden besonderen Gleichstromwicklung, sondern von dem eigenen Kollektor entnommen wird, benötigen zur Aufrechterhaltung der Stabilität bekanntlich ein stark i-sthmiertes Polsystem. Die Folgen davon sind. ein höherer Kupferbedarf in,der Erregerwicklung, Beeinträchtigung dies Wirkun@gsgrades und größere Trägheit. Außerdem sind diese Maschinen nur bis zu einem von @diem Verhältnis Leerl@auferregung zu Ankerrückwirkung abhängigen Grade für kapazitive Last aufnahmefähig. Gegenstand der Erfindung ist eine Bauanordnung, welche diese Nachteile in weitem Maße vermeidet.
• Abb. z stellt scihematisoh eine vierpolige Erregermaschine mit nur zwei aufeinanderfolgenden mit ,der Wicklung W1 bewickelten Polen Pp P2 .dar, während die übrigen P., P4 uribewickelt sind; Abb. a ist das Prinzipschaltbild.Generator- und Erregeranker sitzen in bekannter Anordnung auf gleicher Welle und haben gleiche Polzahl. Der Erregeranker besitzt die zum Kollektor führende Gleichstromwicklung W2 als Schleifenwicklung ohne Aus@gleichverbindungen und die Drehstromzusatzwicklun:g W3, von welcher nur eine Phase gezeichnet ist.
• Die üblichen Parallelverbindungen der gleichpoligen Bürsten fehlen. Das Bürstenpaar bi, b2, genannt Leerlaufbürsten, speist die Erregerwick- Lungen W1 und W4, das Bürstenpaar b3, b4, genannt Lastbürsten, speilst die Wicklung W5.
• Bei leer laufendem Generator wird das, dem Leerlauffeld des Generators entsprechende Leerlauffeld 00 des Erregers gebraucht, welches durch die Wicklung W1 eriegb wird und sich über die Pole Pi und P2 schließt. Die in allen Ankerleitern der Gleichstromwicklung erzeugte Spannung ergibt eine ungefähr nach Kurve i (A.bb. 3) verlaufende Potentialkurve des Kommutators mia der höchsten Spannung bei bi und ;geringe Spannung zwischen b3 und b4. Demnach ist also die Wicklung W5 stromlos im Leerlauf. Die bewickelten ):Pole werden so bemessen, daß durch das Feld 0, bereits volle und mit Rücksicht auf die Stabilität besonders bei kapazitiver Last möglichst hohe Sättigung darin vorhanden ist und die Spannung an dien Bürsten b1, b2 hei Last infolge Wirkung der AW,der Wieklung W3 um keinen höheren Betrag mehr .ansteigen kann, als durch die Änderung des Streuflusses zwischen den Polspitzen und den Ankerzähnen bewirkt wird. Man hat es durch Ausbildung einer Brücke zwischen den Polen in ,der Hand, den Streufluß in den für die Spannungsregelung gewünschten Grenzen zu halben.
• Bei Belastung des Generators werden alle Pole der Erregermaschine durch dien Strombelag der Wicklung W3 zusätzlich gleichmäßig erregt. Nehmen wir z. B. reinen nacheilenden Blindstrom, also cos cp = o an, so unterstützen die AW von W3 im wesentlichen gleichmäßig die Wicklung W1.
• In den Polen P1, P2 kann wegen der Sättigung das Feld 0, nicht mehr höher getrieben werden, dagegen baut sich in den Polen P3, P4 ungehindert das Zusatzfeld OK auf, welches durch die in den Ankerleitern erzeugte Spannung das Potentialgefälle nach der Kurve 2 (Abt. 3) verschiebt. Die so an den Lastbürsten b3, b4 entstehende Spannung wird zur Erzeugung des Zusatzerregerstromes in der Wicklung W5 benutzt, so daß mittels Regler auf selbsttätige Spannungsregelung bei Belastung eingestellt werden kann.
• Bei kapazitiver Belastung wird. durch die AW von W3 das Feld in den Polen-Pl, P2 geschwächt, das Feld ei< kehrt die Richtung und damit die Spannung an den Lastbürsten b3, b4 nach Linie 3 (Abt: 3) um. Die Wicklung W5 arbeitet gegen W4 und-erzeugt so die im Generator verlangte Feldschwächung. Ein mögliches Auslöschen des Feldes 00 kann durch einen von vornherein hochgenommenen Überschuß der Erregung W1 über W3, also sehr hohe Sättigung im Leerlauf, vermieden werden.
• Man kann aber noch besser die Stabilität der Spannung bei kapazitiwer Last sichern, was für den Parallelbetrieb mit ,dem Netz oder anderen Generatoren äußerst wichtig ist, wenn man nach Abb. 5 als Kompensationswicklung eine Zusatzwicklung Ws .auf den Polen P1 und P2 von den Bürsten b1, b3 oder b2, b4 speist. Diese Wicklung könnte auch in zwei Hälften aufgeteilt sein, wovon die eine an bi, b3, die andere. a .n b2, b4 liegt. Die Wirkung ergibt sich aus den drei Kurven des Potentnal,diagrammes Abb. 3. Die Spannung an b1, b3 wächst nämlich von Leerlauf bis Vollast bei kapaziti.vem Strom und verstärkt die Erregung in den Polen P l, P2, sie fällt bei induktivem Strom und echwäohtdiese. Mit einem Einstellregler in dem Kreis Ws kann man .die Ankerrückwirkung W3 -auf die Pole P1, P2 kompensieren, also diie Sättigung aufrechterhalten. Der volle Zuwachs oder Abfall an Regelleistung bei Last muß dann von den übrigen Polen allein ge-,deckt werden. Das gleiche kann. man auch durch Speisung -der Wicklung Ws von dien Lastbürsten b3, b4 erzielen, wenn so geschaltet wird, daß :deren Wirkung bei induktivem Strom derjenigen von W1 entgegengerichtet ist.
• Im Verlauf einer Periode sind die Ankerleiter durch Erzeugung von Leerlaufstrom und Zusatzstrom tätig, wodurch ein Ausgleich bei verschiedener Beanspruchung herbeigeführt wird.
• Statt zwei kann man auch nur einen einzigen Pol nach ,dem Leibgedanken der Erfindung mit "ahnlicher Wirkung erregen, wobei die Leerlauferregung wieder von den Bürsten höchster Spannung und die Zusatzerregung von den Bürsten mit Nullspannung im Leerlauf entnommen wird.
• Es, ist auch eine Ballform mit ungleich breiten Polen und ungleicher Bürstenteilung etwa nach Abb. q. möglich., wobei die Aufteilung des Ankerumfanges .besser dem Bedarf an Leerlauf- und Zusatzerregerleistung angep:aßt werden kann.
• Bei mehr als vierpoligen Erregermaschinen können 2, 3, q. od'eir ein,dem Regelverhältnis angepaßter Teil der gesamten Pole bewickelt werden, wobei spannungsgleiche Bürstenteile wieder verbunden werden dürfen.
• Bei der hier beschriebenen Bauweise mit Fehlpolwicklung und einem einzigen Kollektor zur Verwendung für ,die zwei Aufgaben: i. Lieferung einer möglichst konstanten Leerlauferregung. 2. Lieferung einer veränderlichen Zusatzerregung wird eine Ersparnis an Wickelkupfer und' Verlusten, eine höhere Stabilität und geringere Trägheit erzielt. Hinzu kommt noch der Vorteil der Verwendbarkeit der konstanten Spannung für andere Zwecke, z. B. Batterieladung.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Selbstregelnder Wechselstromgenerator mit mehr als zwei Polen., unterteilten Erregerwicklungen. und mit ankerkompoundierter Erregermaschine, deren Ankerwicklung zusätzlich direkt oder indirekt vom Generatorlaststrom durchflossen wird,dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei aufeinanderfolgende Pole der Erregermaschine bewickelt werden und von zwei aufeinauderfol!genden, diesen Polen zugeordneten Bürsten, den Leerlaufbür:sten, der Generator-und Erregerleerlaufstrom entnommen wird, während,die übrigen Bürsten, die Lastbürsten, ,den Lastzusatzerregerstrom liefern.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß d'ie bewickelten Pole zur Kompensierung der Laststromankerrückwi-rkung eine Zusatzwicklung erhalten, welche von ,den Lastbürsten allein oder von einer Leerlauf-und einer Lastbürste gespeist wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB statt zwei. Folgepolen nur ein einziger oder nach Bedarf ein ,größerer Teil bewickelt werden. q.. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB ,die bewickelten und unbewickelten Pole nach Größe und Teilung und die Bürsteneinteilungen voneinander abweichen. Angezogene Druckschriften A r n o l d, Wechselstromtechnik, Bd. IV, 1913, S. 173, ETZ 1 go6, S. 1,o11; deutsche Patentschriften Nr. 693 bog, 62o 411, 312:11038, 274 125; schweizerische Patentschrift Nr. 262 897; französische Patentschrift Nr. 793 389-