DE903006C

DE903006C - Stromwendergenerator, insbesondere fuer durch Asynchron- oder Synchronmotoren anzutreibende Fahrzeuge

Info

Publication number: DE903006C
Application number: DER2967D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Rosenberg
Original assignee: HEINZ ROSENBERG DIPL ING
Current assignee: HEINZ ROSENBERG DIPL ING
Priority date: 1944-04-06
Filing date: 1944-04-06
Publication date: 1954-05-06

Description

Stromwendergenerator, insbesondere für durch Asynchron- oder Synchronmotoren anzutreibende Fahrzeuge Für den Achsantrieb von Fahrzeugen mit Asynchronmotoren hat man bisher zur Erzielung der Fahrgeschwindigkeitsregelung Schleifringläufermotoren mit Widerstandsregelung im Läuferkreis, polumschaltbare Motoren, in Kaskade geschaltete Motoren u. dgl. angewendet. Diese Antriebsarten sind jedoch, wie allgemein bekannt, entweder mit dem Nachteil eines ungünstigen Wirkungsgrades oder unvollständiger Maschinenausnutzung behaftet, oder sie ermöglichen nur eine stufenweise statt der erwünschten stufenlosen Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeuges und erfüllen teilweise auch nicht die in bezug auf Betriebssicherheit an sie zu stellenden hohen Anforderungen.
Dagegen ist der Asynchronmotor mit Kurzschlußläufer für den Antrieb von Fahrzeugen bisher kaum verwendet worden, weil es nicht möglich war, den zu seinem Betrieb erforderlichen Mehrphasenstrom mit stufenlos veränderlicher Frequenz in praktisch geeigneter Form zu erzeugen. Gerade dieser Motor erscheint aber infolge seiner bekannten Vorzüge, nämlich der in seiner einfachen Bauweise begründeten überragenden Betriebssicherheit, seines hohen Wirkungsgrades, seines geringen Raumbedarfes und Werkstoffaufwandes sowie seiner Anpassungsfähigkeit an gegebene, insbesondere beschränkte Raumverhältnisse, als eine für den Fahrzeugantrieb besonders geeignete Maschine.
Durch die Erfindung sind die bei der Lösung dieser Aufgabe bisher bestehenden Schwierigkeiten überwunden. Ihren Gegenstand bildet ein Stromwendergenerator, insbesondere für die Erzeugung von Mehrphasenstrom, mit stufenloser Regelbarkeit der erzeugten Frequenz, dessen kennzeichnendes Merkmal darin besteht, daß ein gleichachsig mit Ständer und umlaufendem Anker angeordneter zweiter Läufer, insbesondere ein Zwischenläufer, durch das von ihm erzeugte Feld sowohl auf die an einen Stromwender angeschlossene Ankerwicklung als auch auf die Ständerwicklung der Maschine wirkt, derart, daß in diesen gegensinnig hintereinandergeschalteten Wicklungen eine Spannung mit durch die Drehzahl des Zwischenläufers stufenlos regelbarer Frequenz erzeugt wird.
Die Grundzüge des Aufbaues und der Wirkungsweise der neuen Maschine sind in den Abb. I bis II der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel erläutern sollen, dargestellt.
I. Das Grundprinzip Wie in Abb. I dargestellt, sind die für die Stromerzeugung wesentlichen Teile des Generators der Anker A, der Ständer S und der Zwischenläufer ZL.
Der Anker A trägt eine geschlossene Stromwenderwicklung I (Gleichstromwicklung), die an einen Stromwender 2 angeschlossen ist. Von diesem wird der Strom durch m Bürstenreihen je Polpaar abgenommen, wobei m die Phasenzahl der Maschine bedeutet. Normalerweise ist m = 3 oder m = 6. Die Bürstenströme werden durch die m getrennten Phasen der Wicklung 5 des Ständers S geleitet, durchfließen sodann noch Wendepolwicklungen 3 sowie zur Erregung der erforderlichen Wendefelder dienende Hilfseinrichtungen und werden hierauf den angeschlossenen Verbrauchern zugeführt.
Die Wicklung 5 des Ständers S ist derart ausgelegt und angeordnet, daß die vom abgegebenen Ström des Generators erzeugte Ständerdurchflutung (Ständer-AW) die vom gleichen Strom in der Ankerwicklung verursachte Ankerdurchflutung in allen Punkten des Umfanges aufhebt. Die magnetischen Wirkungen der beiden Wicklungen kompensieren sich; es entsteht demnach bei Belastung der Maschine kein mit beiden Wicklungen verkettetes Ankerfeld, also keine sogenännte Ankerrückwirkung. Es liegen die gleichen Verhältnisse vor, wie sie die kompensierte Gleichstrommaschine aufweist, nur hat man sich im vorliegenden Falle die Kompensation über den ganzen Ankerumfang erstreckt zu denken. Die Ständerwicklung 5 muß als elektromagnetisches Spiegelbild der Ankerwicklung I ebenfalls eine gleichmäßig verteilte Nutenwicklung sein.
Das die EMK der Maschine erzeugende Nutzfeld 0 wird in allen Betriebszuständen allein von dem zwischen Anker und Ständer angeordneten Zwischenläufer ZL erzeugt. Bei gewissen Wendepolerregerschaltungen erzeugt die Maschine auch Hilfsströme, die im Anker oder im Ständer allein fließen, deren Durchflutung also nicht kompensiert wird, wodurch sie an der Erzeugung des Feldes 0 beteiligt sind. Von diesem Umstand, der mit dem Grundprinzip der Maschine nichts zu tun hat, wird jedoch hier zunächst abgesehen. Der Zwischenläufer besteht in seinem aktiven Teil (s. Kreuzriß der Abb. I und 2) aus voneinander magnetisch isolierten Eisenstegen 6, zwischen denen eine verteilte Erregerwicklung 7 angeordnet ist. Diese ist in gleicher Weise wie die Erregerwicklung eines Synchronvollpolgenerators (Turbogenerators) ausgebildet, d. h. es sind ungefähr zwei Drittel jeder Polteilung bewickelt. Die Zwischenläuferwicklung 7 wird mit Gleichstrom erregt und erzeugt das annähernd sinusförmig verteilte Nutzfeld 0. (Grundsätzlich ist auch eine Erregung des Zwischenläufers mit Mehrphasenstrom irgendeiner Frequenz möglich, das Feld 0 läuft dann mit entsprechender Geschwindigkeit relativ zum Zwischenläufer um, doch bleibt diese besondere Zwischenläuferkonstruktionen erfordernde und hier nicht weiter behandelte Ausführung bestenfalls auf Sonderfälle beschränkt.) Da die Eisenstege 6 des Zwischenläufers voneinander magnetisch isoliert sind, also nur eine radiale magnetische Leitfähigkeit vorbanden ist, kann sich das Nutzfeld 0, von Streukraftlinien abgesehen, nur über die Kerne von Anker und Ständer schließen, durchsetzt also beide Nutzäbnschichten und ist demnach mit Anker- und Ständerwicklung voll verkettet.
Wie in Abb. 2 gezeigt, sind zwischen den Eisenstegen 6 des Zwischenläufers Keile 8 aus Leichtmetall oder einem anderen unmagnetischen Werkstoff angeordnet, die die Wicklung abstützen und gleichzeitig als Distanzstücke zwischen den Stegen dienen. An Stelle der in Abb. 2 dargestellten halbgeschlossenen Nutenform können naturgemäß auch offene Nuten zur Anwendung kommen. Alle diese Teile werden durch die an den beiden Stirnseiten aufgeschrumpften Kappen 9 und Io aus nichtmagnetischem Werkstoff, vorzugsweise unmagnetischem Stahl, tangential zusammengepreßt, was in gleicher Weise wie bei Stromwendern eine gute Gewölbefestigkeit ergibt, die hier noch dadurch verbessert wird, daß die Kraftübertragung nicht über nachgiebige Isolierstoffe, sondern im allgemeinen nur über Metalle erfolgt. Die Kappen 9 und Io dienen außerdem zur Abstützung der Stirnverbindungen II der Erregerwicklung 7. Die Kappe Io ist an der Zwischenläufernabe I2 befestigt, die auf der Welle 13 des Ankers A frei drehbar gelagert ist. Aus Stabilitätsgründen reicht die Nabe I2 des Zwischenläufers möglichst weit in die entsprechend glockenförmig ausgebildete Nabe 14 des Ankers hinein.
Bei der idealen, d. h. verlustlosen Maschine bleibt der Zwischenläufer in allen Betriebszuständen, unabhängig von der Größe des Feldes 0 und von Größe und Phasenlage des Ankerstromes, von Drehmomenten frei. :Das vom Feld 0 im Anker erzeugte Drehmoment, das dem Produkt aus Feld und Ankerstrombelag verhältnisgleich ist, bat die gleiche Größe, aber entgegengesetzte Richtung wie das vom Feld auf den Ständer der Maschine ausgeübte Drehmoment, da ja die Durchflutungen, also auch die Strombeläge in Anker und Ständer, entgegengesetzt gleich sind. Die beiden Reaktionsdrehmomente auf den Erzeuger des Feldes, also auf den Zwischenläufer, müssen sich demnach aufheben. Zu dem gleichen Ergebnis kommt man, wenn man die Kraftwirkungen zwischen dem Erregerstrombelag des Zwischenläufers und den beiden entgegengesetzt gleichen (fiktiven) Teilfeldern, die der Anker- bzw. Ständerdurchflutung allein entsprechen würden, summiert. In Wirklichkeit erfährt der Zwischenläufer durch seine Luft- und Lagerreibung sowie durch die von seinem Feld in Anker und Ständer hervorgerufenen Eisenverluste, bei fallweise im Anker bzw. Ständer allein fließenden Hilfsströmen auch durch die Wirkkomponente dieser Ströme, doch ein Drehmoment, das ungefähr in der Größenordnung von 0,5 bis 30/o des Ankerdrehmomentes liegt.
Wird die Ankerdrehzahl mit nA, die Zwischenläuferdrehzahl, mit der bei Gleichstromerregung auch das Feld 0 umläuft, mit nz bezeichnet (im Sinne von nA positiv gezählt), so entspricht die im Anker induzierte EMK EA, die dem Feld und der Relativgeschwindigkeit zwischen Feld und Anker proportional sein muß, der Gleichung EA = KE ₧ 0 ₧ (na - nz) .
KE ist eine Wicklungskonstante. EA tritt an den Bürsten mit einer Frequenz f auf, die bekanntlich nur von der Drehzahl des Feldes gegenüber den Bürsten abhängt, also ist (p = Polpaar zahl der Maschine). In der Ständerwicklung 5 wird eine EMK ES erzeugt, die wie bei einer gewöhnlichen Synchronmaschine dem Produkt aus Feld und Geschwindigkeit zwischen Feld und Ständer proportional ist und ebenfalls die Frequenz nach Gleichung (z) zeigt. Die Wicklungskonstante der Ständerwicklung ist die gleiche wie die der Ankerwicklung, da dies bei Wicklungen, die bei gleichem Strom dieselben Durchflutungen aufweisen, immer der Fall sein muß. Es ist also Es = KE ₧ k ₧ nz. (3) Die elektromotorischen Kräfte EA und ES sind (bei nA-nZ>0) in Bezug auf die Wicklungen, in denen sie entstehen, entgegengesetzt gerichtet, da ja die beiden Wicklungen im entgegengesetzten Sinne von den Kraftlinien des Feldes geschnitten werden. Da jedoch Anker- und Ständerwicklung entsprechend der Kompensation ihrer Durchflubungen im Gegensinne hintereinarn er schaltet sind, ergibt sich die Gesamt-EMK als Summe der Teil-EMKe nach den Gleichungen (I) und (3), beträgt also E = KE ₧ . ₧ nA. (4) Wie aus den Gleichungen (2) und (4) hervorgeht, ist die Frequenz f des erzeugten Stromes von Maschinenspannung und Ankerdrehzahl vollkommen unabhängig. Während die erzeugte EMK E nur vom Feld und der Ankerdrehzahl beeinflußt wird, hängt die Frequenz nur von der Zwischenläuferdrehzahl nz ab. Da die Durchflutung des abgegebenen Stromes voll kompensiert wird, ist bei diesem Generator im Gegensatz zu anderen Stromwendermaschinen eine Selbsterregung mit irgendeiner betriebsfremden Frequenz ausgeschlossen.
Abb.3 zeigt die Spannungsvektorbilder eines Einphasengenerators für verschiedene Betriebszustände (die Einphasenmaschine ist zwar praktisch bedeutungslos, eignet sich jedoch zur Erläuterung der Wirkungsweise am besten, da hier keine Phasenverschiebungen zwischen den zu verkettenden bzw. Spannungskomponenten auftreten; da sich jedes Mehrphasensystem in jedem Belastungszustand in einphasige Teilsysteme zerlegen läßt, ist es klar, daß die Ergebnisse auch für Mehrphasenmaschinen gelten) I. Gegenlauf von k (entgegengesetzt dem Anker), also nZ<0. Die Anker-EMK EA ist größer als die Gesamt-EMKE, sie wird durch die Ständer-EMK ES auf E vermindert.
2. Stillstand des Zwischenläufers, also des Feldes. Die gesamte EMK E wird im Anker erzeugt, ES = 0. Der Generator arbeitet als kompensierte Gleichstrommaschine.
3. Untersynchronismus des Feldes, d. h. der Zwischenläufer dreht sich im gleichen Sinne wie der Anker, aber langsamer als dieser. EA und ES wirken gleichsinnig, jede dieser EMKe ist kleiner als E.
4. Synchronismus des Feldes. Der Zwischenläufer befindet sich im Gleichlauf mit dem Anker, nZ = nA. Es ist dann EE = 0, die gesamte EMK E wird im Ständer erzeugt, der Generator arbeitet, von der Kompensation der Ankerrückwirkung abgesehen, wie eine Synchronmaschine.
5. Übersynchronismus des Feldes. Der Zwischenläufer läuft rascher als der Anker. Die Anker-EMK hat jetzt gegenüber dem untersynchronen Betrieb ihre Richtung umgekehrt und wirkt der Ständer-EMK ES>E entgegen.
Mit Einführung der Ankerfrequenz fA gemäß folgt aus den Gleichungen (I), (3) und (4) In Abb. 4 ist der Verlauf von EA und ES über der den Betriebszustand kennzeichnenden Größe bei E = const. dargestellt.
Es sei noch erwähnt, daß die hier beschriebene Maschine auch als Motor Verwendung finden kann, und zwar sowohl als Gleichstrommotor, wobei der Zwischenläufer stillzusetzen ist (es sind hierbei vielerlei vorhanden; die Maschine kann als kompensierter oder als nichtkompensierter hauptschluß-, nebenschluB-, verbundoller fremderregter Motor arbeiten, die Erregung kann auch ganz oder teilweise in die Ständerwicklung verlegt werden), als auch als Ein- oder Mehrphasenmotör beliebiger Frequenz. Im letztgenannten Fälle zeigt die Maschine, sofern sie nicht als Synchron- oder Asynchronmotor, sondern nach dem gleichen Prinzip wie als Generator arbeitet (mit Frequenzfestlegung durch die Zwischenläuferdrehzahl), ein von den bekannten Motoren stärk abweichendes Verhalten, das vielfach die Anwendung besonderer Maßnahmen erfordert.
II. Spannungsverlauf und Erregung Wie bereits erläutert, ist die vom Generator erzeugte Spannung von der Frequenz primär unabhängig. Mit Rücksicht auf die von der Frequenz abhängigen Betriebseigenschaften der vom Generator zu speisenden Asynchron- oder Synchronmotoren ist jedoch eine gewisse, zwangsläufig einzuhaltende Zuordnung von Spannungs- und Frequenzwerten erforderlich, die in Abb. 5 dargestellt ist. Im unteren Frequenzbereich (Anfahrbereich) sollen die angeschlossenen Motoren eine derartige Spannung aufgedrückt erhalten, daß sie mit dem vollen Nennwert ihrer Feldstärke arbeiten, um die erforderlichen Drehmomente ohne zu große Stromaufnahme und ohne Kippgefahr liefern zu können. Dies bedingt eine Proportionalität zwischen Frequenz und Spannung, von der nur bei den ganz niedrigen Frequenzen ein wenig abzuweichen ist (der Frequenz f = 0 entspricht die Anfangsspannung U = U0), da sich hier der Einfluß des Ohmschen Widerstandes der Zuleitungen und Motorenwicklüngen gegenüber dem induktiven Widerstand der letzteren bemerkbar macht. Von der Frequenz f1 aufwärts, die die Grenze zwischen Anfahr- und Betriebsbereich bildet, sind die Motoren imstande, die volle Nennleistung des Generators ohne Überlastung aufzunehmen. Für den Generator wäre es am günstigsten, wenn von da an im ganzen Betriebsbereich, d. h. im ganzen Bereich, in dem die volle Leistung in Frage kommt, die Klemmenspannung U = const. und freqüenzunäbhängig bleiben würde (strichpunktierte Linie). Eine Maschine für konstante Leistung ist bekanntlich dann am besten ausgenutzt, wenn sie diese Leistung mit konstanter Spannung, also auch konstantem Strom abgibt. (Von Änderungen des Leistungsfaktors sei der Einfachheit halber abgesehen.) Andernfalls, d. h. wenn die Faktoren des konstanten Produktes Strom mal Spannung schwanken, ist die Maschine für den Höchstwert der Spannung Umax einerseits und für den Höchstwert des Stromes Jmax andererseits, also für eine Typenleistung Umax₧Jmax auszulegen, die größer ist als die konstante Nennleistung, bei der ja Umax und Jmax eben nicht gleichzeitig auftreten. In der Praxis spielen allerdings Strom- und Spannungsschwankungen in einem Bereich bis etwa I : 2 bei konstanter Leistung hinsichtlich der Maschinenausnutzung nur eine untergeordnete Rolle, da sich mit dem Strom die Kupferverluste und mit der Spannung die Eisenverluste quadratisch ändern, so daß die für die Belastbarkeit maßgebende Summe der beiden Verluste nur wenig schwankt. Im vorliegenden Falle kann die Spannung im Betriebsbereich im allgemeinen nicht konstant gehalten werden, da dann die entsprechende Feldschwächung der Motoren (deren Felder würden verkehrt proportional der Frequenz verlaufen) bei den höheren Frequenzen (Motordrehzahlen) die Gefahr des Kippens mit sich bringen würde. Die Klemmenspannung U des Generators muß also auch im Betriebsbereich noch mit der Frequenz ansteigen, allerdings in einem weit geringeren Maße als im Anfahrbereich. Sind U1 und U2 die den Frequenzgrenzen f1 und f2 des Betriebsbereiches entsprechenden Spannungen, so beträgt das erforderliche Spannungsverhältnis je nach dem Frequenzverhältnis und je nach dem Kippverhältnis der Motoren (das möglichst groß sein soll; die sogenannten Anlaufeigenschaften der Motoren, zu deren Verbesserung das Kippverhältnis oft vermindert wird, spielen bei Betrieb mit stufenlos verändierlicher Frequenz keine Rolle) etwa = I,2, bis 2. Wie Abb. 5 zeigt, soll also die Klemmenspannung über der Frequenz ähnlich der Leerlaufkennlinie einer Gleichstrommaschine verlaufen. Durch Berücksichtigung des Ohmschen und induktiven Spannungsabfalles der Maschine ergibt sieh aus der Klemmenspannung in bekannter Weise die erforderliche EMK E des Generators, die über der Frequenz ähnlich wie die Klemmenspannung verläuft. Da gemäß Gleichung (4) die EMK E (konstante Ankerdrehzahl vorausgesetzt) dem Feld proportional ist, erhält man den in Abb. 6 dargestellten Verlauf des Erregerstromes JE bzw. der Erregerspannung UE des Zwischenläufers über der Frequenz aus dieser E-über-f-Kurve und der Magnetisierungskennlinie der Maschine. Die Erregerspannung UE verläuft im Anfahrbereich der Frequenz (für die Anfangsspannung U0 des Generators bei f = 0 nach Abb. 5 bzw. die entsprechende Anfangs-EMK E0 genügt im allgemeinen die Remanenz des Zwischenläufers), um im Betriebsbereich mit abnehmender Steilheit, die aber entsprechend der Sättigung größer ist als die Steilheit der U-Kurve nach Abb. 5, weiter anzusteigen.
Der in Abb. 6 dargestellte Verlauf der Erregerspannung über der Frequenz läßt sich sowohl durch willkürliche Regelung als auch in mannigfacher Weise zwangsläufig und selbsttätig erzielen. Besonders einfach und zweckmäßig ist es, die Erregerspannung UE in einer Erregermaschine zu erzeugen, die mit einer der Frequenz f proportionalen Drehzahl angetrieben wird, am besten durch Kupp-Jung mit dem Zwischenläufer, und mit zwei Erregerwicklungen Gegenschaltung (Differenzerregung) arbeitet. Das Feld der Erregermaschine wird zunächst mit hoher Sättigung durch eine mit konstanter Fremdspannung (Sammlerbatterie, Lichtmaschine) gespeiste Grunderregenvicklung erzeugt, der eine an die erzeugte Spannung UF gelegte oder - dem UE proportionalen Strom J durchflossene zweite Erregerwicklung I6 entgegenwirkt, wie in Abb. 7 dargestellt ist. Der Verlauf von UE über der Drehzahl der Erregermaschine, also auch über der Frequenz f, ergibt sich nun wie folgt: Anfänglich wirkt nur die Grunderregung, die ein konstantes, hochgesättigtes Feld erzeugt, was eine der Drehzahl, also der Frequenz verhältnisgleiche Spannung UE ergibt, wie sie für den Anfahrbereich (Abb.6) gebraucht wird. Die UE proportionale Gegenerregung tritt im Sättigungsbereich des Erregermaschinenfeldes praktisch nicht in Erscheinung, sie schwächt das Feld, eben infolge der hohen Sättigung desselben, fast gar nicht. Erst von der Spannung UE1 an, d. h. von dem Punkt an, an dem das Feld durch die Gegenerregung ungesättigt geworden ist, nimmt es mit steigender Spannung UE, also mit steigender Drehzahl (Frequenz), immer mehr ab. UE nimmt daher im Betriebsbereich nicht mehr proportional der Frequenz, sondern nur schwächer, und zwar mit abnehmender Steilheit, zu, um sich einem Grenzwert UEp, der einer unendlich großen Drehzahl entsprechen würde, asymptotisch zu nähern. Damit wird der in Abb. 6 gezeigte Verlauf der Erregerspannung des Generators über der Frequenz zwangsläufig und unter Vermeidung von Relais, Reglern, Schaltkontakten usw., also in betriebssicherer Weise erreicht. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die erwähnte Sättigung des Erregermaschinenfeldes durchaus nicht oder zumindest nicht allein in die Nutzahnschicht des Erregermaschinenankers verlegt werden muß, sondern auch durch entsprechende Ausbildung des Ständers dieser Maschine (Bemessung von Pol-und Jochquerschnitten, Verwendung von sogenannten Isthmusanordnungen usw.) erzielt bzw. unterstützt werden kann. Damit kann ohne unzulässige Erhöhung der Eisenverluste und zusätzlichen Wicklungsverluste die Anfangssättigung des Feldes beliebig weit getrieben und auch der Verlauf der Feldkurve im schwach bzw. ungesättigten Teil derselben (von diesem Verlauf hängt wieder die Gestalt der Kurven UE und E über f im Betriebsbereich des Generators ab) weitgehend beeinflußt werden.
Es sei noch erwähnt, daß zwecks Ersparnis von Wicklungsmetall und Verminderung des Raumbedarfes die zwei Erregerwicklungen I5, I6 unter Umständen auch ganz oder teilweise zu einer mehrfach gespeisten Wicklung vereinigt werden können. III. Zwischenläuferantrieb, Frequenz-und Leistungsregelung Der Antrieb des Zwischenläufers bestimmt die vom Generator erzeugte Frequenz. Da die Antriebsleistung, wie schon früher erwähnt, nur einen geringfügigen Bruchteil der Generatorleistung ausmacht, so kämen für stufenlose Drehzahlregelung des Zwischenläufers (stufenlose Regelung der Frequenz) bis zu mittleren Generatorleistungen (etwa 2oo kVA) Reibungsgetriebe und darüber hinaus Flüssigkeitsgetriebe in Betracht, die für gewöhnlich von der den Generator treibenden Kraftmaschine aus anzutreiben wären. Der einfachste und betriebssicherste, für alle Generatorleistungen in gleichem Maße geeignete Zwischenläuferantrieb ist jedoch der im folgenden beschriebene elektrische Antrieb durch einen vom Generator selbst gespeisten Synchronmotor.
Ist der Synchronmotor mit dem Zwischenläufer unmittelbar gekuppelt (Normalfall) und mit der gleichen Polpaarzahl wie der Generator ausgeführt, so ist seine Drehzahl bei allen Frequenzen gleich der zur Erzeugung der betreffenden Frequenz nach Gleichung (2) erforderlichen Drehzahl des Zwischenläufers. (Gleichung (2) gibt ja nicht nur den Zusammenhang zwischen Generatorfrequenz und Zwischenläuferdrehzahl, sondern auch allgemein die Beziehung zwischen Frequenz und Drehzahl von Synchronmaschinen.) Es besteht also bei jeder beliebigen Frequenz sozusagen ein indifferentes Drehzahlgleichgewicht. Zwischenläufer und antreibender Synchronmotor werden sich daher auf jene Drehzahl (Generatorfrequenz) einstellen, bei der Gleichgewicht zwischen dem aufgenommenen und dem abgegebenen Drehmoment besteht. Das Antriebsmoment für den Zwischenläufer und die mit ihm gekuppelte Erregermaschine steigt mit der Drehzahl, da sowohl Luft- und Lagerreibungsverluste als auch Eisenverluste und Erregerleistung mit der Frequenz zunehmen. Um stabiles Arbeiten bei einer gewünschten Frequenz zu erreichen, muß das vom Motor gelieferte Moment gleich dem dieser Frequenz entsprechenden Antriebsmoment sein, sich jedoch mit der Frequenz im umgekehrten Sinne wie diese steil ändern, um einen stabilen Gleichgewichtszustand bei diesem Sollwert der Frequenz zu erzielen. Abb.8 zeigt den Verlauf des Zwischenläuferantriebsmomentes einschließlich Erregermaschine über der Frequenz sowie die für die jeweiligen Frequenzsollwerte erforderlichen Momentenkennlinien des Synchronmotors. Bei geringen Frequenzen ist das auf den Zwischenläufer auszuübende Moment negativ; dieser muß also gebremst werden, da hier das vom Anker ausgeübte Eisenverlustmoment, das im Untersynchronismus beschleunigend wirkt, überwiegt. Es ist zu beachten, daß das Verhalten des Synchronmotors im vorliegenden Falle ein ganz anderes ist als bei einem an ein Netz mit vorgegebener Frequenz angeschlossenen Motor. Ein solcher verhält sich bei Änderung seines Belastungsmomentes ähnlich wie eine auf Drehung gefederte Kupplung, indem sich die Relativlage seines Läufers ,in Bezug auf das durch den Netzspannungsvektor gegebene, synchron rotierende Bezugssystem entsprechend ändert. Das ist bei dem Antriebsmotor nicht der Fall, da ja bei einem Voreilen oder Zurückbleiben seines Läufers gegenüber der bisherigen synchronen Lage auch der Vektor der speisenden Generatorspannung im gleichen Maße voreilt oder zurückbleibt, eben weil die Lage dieses Vektors nur von dem mit dem Motor gekuppelten Zwischenläufer des Generators abhängt. Der Synchronmotor ist daher hier durchaus nicht an einen bestimmten Synchronismus gebunden, vielmehr besteht infolge des geschlossenen Kreislaufes von Ursache und Wirkung (die die Motordrehzahl bestimmende Frequenz wird selbst wieder durch diese Drehzahl bestimmt) das erwähnte indifferente Drehzahlgleichgewicht.
Um die in Abb. 8 dargestellte Frequenzabhängigkeit des vom Motor abgegebenen Momentes zu erzielen, muß die Relativlage des gleichstromerregten Motorfeldes zu der an die Generatorspannung angeschlossenen Motorwicklung in steiler Frequenzabhängigkeit veränderlich sein. Dies bedingt entweder eine entsprechende Veränderlichkeit der Relativlage des Motorläufers zum Zwischenläufer oder eine Veränderlichkeit der Lage des gleichstromerregten Feldes in bezug auf den dieses Feld erzeugenden Motorteil. Im folgenden ist der Sitz der Motorerregung, wie üblich, im Läufer des Motors angenommen. Die Verhältnisse lassen sich jedoch ohne weiteres auch auf einen Motor mit der Erregung im Ständer und der induzierten Wicklung im Läufer übertragen. Das erstgenannte Mittel kommt praktisch wohl nicht in Frage, da dann für die Verbindung des Motors mit dem Zwischenläufer an Stelle der starren Kupplung ein die Relativlage beider Läufer frequenzabhängig steuerndes Element, z. B. ein Differentialgetriebe, erforderlich ist. Hingegen läßt sich eine Verdrehbärkeit des im Motorläufer mit Gleichstrom erregten Feldes gegenüber diesem Läufer in einfacher Weise dadurch erreichen, daß zwei um eine halbe Polteilung, also um 90° el. versetzte Erregerwicklungen vorgesehen, werden. Wie in Abb. 9 für einen bezüglich der Ständerwicklung zweipoligen Synchronmotor dargestellt, ist dann das gesamte vom Motorläufer erzeugte Feld OL die Vektorsumme der beiden zueinander rechtwinkligen und in ihrer Lage an den Läufer gebundenen Komponenten OL1 und 0L2. OL kann daher durch entsprechende Steuerung der beiden Erregungen nicht nur in seiner Größe, sondern auch in seiner Lage in bezug auf den Läufer verändert werden. Der Bereich, innerhalb dessen die Achse des Feldes OL verlagert werden kann, beträgt 90° el. Entspricht die Mittellage der Feldachse dem momentfreien Lauf des Motors (Achsen des Läuferfeldes und des Gesamtfeldes OG, letzteres durch die Generatorspannung festgelegt, zusammenfallend), so können durch entsprechende Verdrehungen von OL gegenüber dem Gesamtfeld (G sowohl antreibende als auch bremsende Momente des Motors erzielt werden. Die praktische Ausführung derartiger Motoren bereitet keine Schwierigkeiten, da die Maschinenausnutzung bei diesen kleinen Leistungen nur eine untergeordnete Rolle spielt. Am einfachsten ist es, wie in Abb. 9 gezeigt, den Läufer mit ausgeprägten Polen in doppelter Anzahl der Ständerwicklungspolzahl zu versehen, die um eine halbe Polteilung versetzt sind. Durch passende Formgebung der Polschuhe, Nutschrägung und Sehnung der Ständerwicklung lassen sich die Oberwellen der induzierten Spannung in ausreichendem Maße unterdrücken. An Stelle der ausgeprägten Pole mit getrennten Erregerwicklungen kann der Läufer auch genutet ausgeführt und mit einer verteilten Erregerwicklung versehen werden, die an um 90° el. auseinanderliegenden Punkten angezapft bzw. aufgeschnitten ist, wodurch sich ebenfalls zwei Erregungssysteme ergeben.
Bei der Anordnung nach Abb. 9 werden die beiden Wicklungssysteme I9, 2o der Einfachheit halber von der gleichen Stromquelle gespeist, die Durchflutungen und damit die Feldkomponenten OL1 und 0L2 sind durch die Widerstände 22 und 23 von Null bis zu einem Höchstwert veränderlich, was die erläuterte Regelbarkeit der Größe und Lage von OL ergibt.
Abb. Io zeigt ein anderes Schaltungsbeispiel. Die die Komponente OL1 erzeugende Erregerwicklung 27 liegt an einem Spannungsteiler 29, wodurch es möglich ist, OL1 von einem positiven bis zu einem negativen Höchstwert zu regeln. Die OL2 erzeugende Erregerwicklung 28 liegt an einer im allgemeinen nicht geregelten, von derselben oder einer anderen Stromquelle herrührenden Spannung UL2. (UL2 kann z. B. von der Erregermaschine des Generators bezogen werden.) Werden, wie in Abb. Io angedeutet, die Wicklungen bzw. Pole derart angeordnet, daß die Komponente PL2 in die Richtung des durch den Vektor der Generatorspannung festgelegten Gesamtfeldes OG fällt, so wird das Drehmoment des Motors der Größe und Richtung nach durch $L1, also durch die an ST abgegriffene Spannung allein bestimmt, während 0L2 nur die vom Motor aufgenommene oder abgegebene Blindleistung beeinflußt. Die Möglichkeit der Abgabe von Blindleistung (die naturgemäß auch bei der Schaltung nach Abb. 9 vorhanden ist) gestattet es, den Zwischenläuferantriebsmotor auch zur Blindströmentlastung des Generators heranzuziehen. I. Frequenzregelung Soll der Generator eine beliebig einstellbare, aber von der Belastung primär unabhängige, z. B. konstant bleibende Frequenz liefern, so ist dies in einfacher Weise durch einen mit der Zwischenläuferdrehzahl betriebenen Fliehkraftregler erreichbar, der auf den Sollwert dieser Drehzahl (Sollwert der Frequenz) eingestellt wird und bei geringen Sollwertabweichungen die Erregungswiderstände 22 und 23 (Abb. 9) bzw. die am Spannungsteiler 29 (Abb. Io) abgegriffene Spannung derart verändert; daß durch die entsprechende Verdrehung der Achse des Läuferfeldes gegenüber dem Motorläufer das Motordrehmoment steil geändert wird, und zwar derart, daß die Drehzahl- (Frequenz-) Abweichungen nicht weiter zunehmen können. Selbstverständlich kann die Sollwerteinstellung des Fliehkraftreglers und damit der Sollwert der Frequenz mittels geeigneter Steuergeräte auch in jede beliebige Abhängigkeit von Betriebsgrößen (Ankerdrehzahl, Drehmoment, Leistung usw.) des Generators; der gespeisten Motoren oder anderer Maschinen gebracht, also jede gewünschte Zuordnung von Frequenzwerten zu den betreffenden Betriebsgrößen erzielt werden. 2. Frequenzanpassung und Leistungsregelung Die unter I. geschilderte Regelung der Frequenz auf einen lastunabhängig und konstant bleibenden Wert hat praktisch wohl nur untergeordnete Bedeutung und wurde nur gebracht, um das Verständnis des Folgenden zu erleichtern.
Wird der Generator durch eine Kraftmaschine mit elastischem Drehzahlverhalten, z. B. einen Verbrennungsmotor, angetrieben, und betreibt man den das Moment des Zwischenläuferantriebsmotors steuernden Fliehkraftregler nicht mit der Zwischenläufer-, sondern mit der Ankerdrehzahl, so wird die Frequenz nicht lauf einen konstanten Wert, sondern jeweils auf einen solchen Wert geregelt, daß die Ankerdrehzahl des Generators den am Fliehkraftregler eingestellten Sollwert praktisch beibehält. Damit läßt sich in sehr einfacher Weise Leistungsregelung durch Frequenzanpassung erzielen. Dies ist vor allem für Fahrzeuge wertvoll, da hier die selbsttätige Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit an die jeweils erforderliche Zugkraft unter Einhaltung einer beliebig einstellbaren, aber dann unverändert bleibenden Kraftmaschinenleistung und -drehzahl den Idealfall darstellt (selbsttätige Geländeanpassung).
Bei Speisung der Fahrzeugmotoren (Asynchronmotoren) durch den hier geschilderten Generator wird diese Geländeanpassung durch einen mit der Ankerdrehzahl (Kraftmaschinendrehzahl) betriebenen Fliehkraftregler erreicht, der die Erregungswiderstände 22 und 23 (Abt. 9) bzw. den Erregungsspannungsteiler 29 (Abt. Io) des Zwischenläuferantriebsmotors bei Abweichungen vom Sollwert der Drehzahl derart betätigt, daß bereits einer geringen Zunahme (Abnahme) der Kraftmaschinendrehzahl eine bedeutende Zunahme (Abnahme) der erzeugten Frequenz und damit der an diese Frequenz gebundenen Geschwindigkeit des Fahrzeuges entspricht. Die gewünschte Leistung wird nur durch die Treibstoffzufuhr der Kraftmaschine von Hand geregelt, die Kraftmaschine erhält keinen besonderen Regler für ihre Betriebsdrehzahl (von Endreglern für Leerlauf- und Höchstdrehzahl abgesehen), um ihr drehzahlelastisches Verhalten nicht zu vermindern. Die Geländeanpassung geht nun wie folgt vor sich: Ergibt sich, von einem Gleichgewichtszustand ausgehend, eine Erhöhung (Verringerung) des Fahrwiderstandes (der erforderlichen Zugkraft), so bedingt dies, da die Frequenz und somit (von der geringen Schlupfänderung der Asynchronmotoren abgesehen) die Fahrgeschwindigkeit noch praktisch unverändert bleibt, eine Erhöhung (Verminderung) der Leistung. Da die Treibstoffzufuhr zur Kraftmaschine gleichbleibt, so folgt eine Verminderung (Vergrößerung) der Kraftmaschinendrehzahl (Ankerdrehzahl), was mittels Fliehkraftregler, Erregungswiderständen und Zwischenläuferantriebsmotor eine derartige Abnahme (Zunahme) der Frequenz und damit der Fahrgeschwindigkeit bewirkt, daß die Leistungsänderung nicht weiter zunimmt. Dadurch wächst auch die Abweichung der Kraftmaschinendrehzahl von ihrem Sollwert nicht weiter an. Da, wie bereits erwähnt, die Frequenzänderungen über den Sollwertabweichungen der Ankerdrehzahl sehr steil verlaufen, bleiben diese Abweichungen im weitesten Bereich der Fahrgeschwindigkeit sehr gering; somit bleibt auch die von der Kraftmaschine abgegebene Leistung praktisch konstant bzw. nur von der Treibstoffzufuhr abhängig. Wird, von einem Gleichgewichtszustand ausgehend, die Treibstoffzufuhr vergrößert (vermindert), also der Sollwert der Kraftmaschinenleistung entsprechend verändert, so wird, da der Generator zunächst noch die bisherige Leistung abgibt, die Kraftmaschinendrehzahl zunehmen (abnehmen), was bereits bei geringem Ausmaß dieser Drehzahländerung eine solche Vergrößerung (Verkleinerung) der erzeugten Frequenz und damit der Fahrgeschwindigkeit zur Folge hat, daß damit das Leistungsgleichgewicht wiederhergestellt wird.
Bekanntlich ist es für Verbrennungskraftmaschinen nicht günstig, wenn sie im ganzen Leistungsbereich mit konstanter Drehzahl arbeiten, vielmehr ist eine Drehzahlzuordnung zu den verschiedenen Leistungen erwünscht, derart, daß die Drehzahl mit der Leistung steigt. Dies ist hier einfach zu erreichen, indem durch eine entsprechende Verbindung des die Treibstoffzufuhr steuernden Teiles (Gashebel) mit dem Fliehkraftregler die Sollwerteinstellung desselben in der gewünschten Zuordnung geändert wird.
Die hier erläuterte Leistungsregelung (Geländeanpassung) kann auch mit der unter I@ geschilderten Anordnung, also mit einem mit Zwischenläuferdrehzahl betriebenen Fliehkraftregler erzielt werden, da ja, wie erwähnt, hiermit jede beliebige Regelungsaufgabe gelöst werden kann. Es muß dann die Sollwerteinstellung des Reglers und damit die von ihm geregelte Frequenz von einem die Generatorleistung (Kraftmaschinenleistung) überwachenden Leistungsrelais in steiler Abhängigkeit von den Sollwertabweichungen dieser Leistung beeinflußt werden. Es liegt dann mittelbare Leistungsregelung vor, indem das Leistungsrelais den Fliehkraftregler und erst dieser die Frequenz in dem zur Aufrechterhaltung der Leistung erforderlichen Maße steuert. Erfolgt hingegen die Leistungsüberwachung durch den Fliehkraftregler selbst, indem dieser mit der mit der Leistung veränderlichen Kraftmaschinendrehzahl betrieben wird, wie oben erläutert, so handelt es sich um unmittelbare Leistungsregelung. Diese ist naturgemäß einfacher als die mittelbare und ist ihr daher überall vorzuziehen, wo ihre Anwendung durch einen Generatorantrieb mit entsprechend drehzahlelastischem Verhalten ermöglicht wird. Wird jedoch der Generator von einer praktisch drehzahlstarren Maschine, z. B. Nebenschluß-, Asynchron- oder Synchronmotor, angetrieben, so muß zur mittelbaren Leistungsregelung gegriffen werden. Dieser Fall tritt z: B. bei Umformerlokomotiven ein, wenn ihnen die Energie in Form von Einphasenstrom durch eine Oberleitung zugeführt wird und die Umformung in frequenzveränderlichen Mehrphasenstrom über einen Asynchron- oder Synchronmotor erfolgt, der den Zwischenläufergenerator antreibt.
3. Die Ausführung des Fliehkraftreglers und der Erregungswiderstände Die Erregungswiderstände 22 und 23 (Abb. 9) haben im allgemeinen nur geringe Leistungen zu vernichten und werden daher zweckmäßig als Kohledruckwiderstände ausgeführt, die mit dem Fliehkraftregler zusammengebaut und durch dessen Kraftwirkung unmittelbar betätigt werden, derart, daß je nach dem Sinne der Drehzahlabweichung der eine Widerstand mit höherem Druck belastet und dafür der andere entlastet wird bzw. umgekehrt. Auch die Wirkung eines Spannungsteilers 29 (Abb. Io) kann in gleicher Weise durch Kohledrückwiderstände erzielt werden. Diese Ausführungsform bietet mannigfache Vorteile: Einerseits erfolgt die Widerstands- bzw. Spannungsänderung stufenlos, und es werden Schaltkontakte mit ihrem Verschleiß und ihrer Störanfälligkeit vermieden. Andererseits wird der Aufbau des Fliehkraftreglers sehr einfach und betriebssicher, da dieser im Gegensatz zu den üblichen Reglern nicht durch Verstellung eines Gestänges od. dgl., sondern unmittelbar durch die entstehende Fliehkraft selbst wirkt, wobei die Regelungswege entsprechend der elastischen Deformation der Kohledruckwiderstände verschwindend klein sind. Dementsprechend kommen auch die Stabilitätsprobleme der gewöhnlichen Regler, die oft eine Verstellbarkeit des Drehzahlsollwertes in einem größeren Bereich sehr erschweren, hier in Fortfall. Der Drehzahlsollwert kann durch die Spannung einer der Fliehkraft entgegenwirkenden Feder (die Differenz zwischen Fliehkraft und Federkraft wirkt auf die Widerstände) in beliebigem Ausmaß beeinflußt werden.
Es sei noch erwähnt, daß die Fliehkraftregler und Erregungswiderstände bzw. Spannungsteiler auch durch einen kleinen selbsterregten Gleichstromdynämo ersetzt werden können, der sich beim Sollwert der Drehzahl gerade im labilen (ungesättigten) Erregungszustand befindet, so daß geringe Drehzahlabweichungen große Änderungen der erzeugten Spannung ergeben. Wirkt diese Spannung zusammen mit einer anderen Gleichspannung auf Erregerwicklungen des Zwischenläuferantriebsmotors ein, so kann damit die gleiche steile Abhängigkeit des Motormomentes von den Drehzahlabweichungen des labilen Reglerdynamos erzielt werden, wie sie bei den oben geschilderten Anordnungen mittels Fliehkraftregler und Erregungswiderständen erreicht wird. Die Anwendung eines solchen Reglerdynamos ist vor allem bei sehr großen Generatorleistungen, bei denen auch die Erregerleistungen des Zwischenläuferantriebsmotors größere Werte annehmen können, zu empfehlen. Diese Drehzahlregelung durch labil selbsterregte Reglerdynamos ist auch für andere Anwendungszwecke des Strömwendergenerators nach der Erfindung, bei denen es sich um größere, schwer zu bewältigende Regelungsarbeiten und -leistungen handelt, von besonderem Vorteil.
IV. Die Stromwendung Eine Ausführung des Generators ohne Wendepole kommt nur bei kleinen Leistungen und auch dann nur bei geringen Stegspannungen am Stromwender, also kleiner Gesamtspannung der Maschine, in Betracht. In allen anderen Fällen sind zur Erzielung einer guten Stromwendung Wendepole erforderlich.
Abweichend von den üblichen Wendepolanordnungen der Stromwendermaschinen wirken beim Zwischenläufergenerator normaler Bauart (Abb. I) die Wendepole 24 nicht auf den die EMK EA erzeugenden Anker A, sondern auf einen Hilfsanker 25, der gewissermaßen eine Verlängerung von A darstellt und auch die Wicklung I mit A gemeinsam hat. Grundsätzlich wäre es wohl möglich, die Wendepole auch im Ständer S der Maschine unterzubringen, um sie auf den Anker A wirken zu lassen, doch müßte dann das pulsierende Wendefeld den Zwischenläufer ZL durchsetzen. Dies würde eine gebleckte Ausführung der Eisenstege 6 (Abb.2) erfordern, was bei höheren Zwischenläuferdrehzahlen außerordentliche konstruktive Schwierigkeiten mit sich brächte, außerdem würden die dem Wirkstrom des Generators entsprechenden Komponenten der Wendefelder störende (belastungsabhängige) Drehmomente auf den Zwischenläufer ausüben. Die gegenseitige Aufhebung von Anker- und Ständerdurchflutung wäre nicht mehr vollständig. Vor allem aber wäre die Unterbringung der Wendepole (Wendezähne) und ihrer Wicklungen in dem außerdem gleichmäßig (verteilt) bewickelten Ständer nur mit beträchtlicher Verminderung der Maschinenausnutzung durchführbar. Diese Anordnung der Wendepole im Ständer kommt daher höchstens in Sonderfällen, z. B. wenn eine anomal geringe Baulänge des Generators, die einen Fortfall des Hilfsankers 25 bedingt, gefordert wird, der Durchmesser der Maschine aber keine Rolle spielt, in Frage.
Das mit der jeweiligen Frequenz f wechselnde Wendefeld OW muß, um eine einwandfreie Stromwendung zu erzielen, aus zwei Komponenten, OW1 und Ow2, zusammengesetzt sein. OW1 dient zur Erzeugung der Wendespannung eWi, die die von der Streuung der Ankerwicklung verursachte stromwendungsverzögernde Reaktanzspannung in den kommutierenden Spulen aufzuheben hat. OW1 muß daher, wie bei allen Stromwendermaschinen mit Wendepolen, dem Bürstenstrom proportional und mit ihm in Phase sein. 0W2 erzeugt die Wendespannung eW2 in den kommutierenden Spulen, die die vom Zwischenläuferfeld 0 in diesen Spulen induzierte Spannung e"" aufheben soll.
Ist LA die ideelle (wirksame) Länge des Ankers A, L11 -die ideelle Länge des Hilfsankers 2!5, B die auf die kommutierenden Spulen wirkende örtliche Induktion des Nutzfeldes 0 und BW2 der auf die gleichen Spulen wirkende Momentanwert der Induktion des Wendefeldes OW2, so ergibt sich unter Berücksichtigung des Umstandes, daß $ gegenüber dem Anker die Relativdrehzahl (nA-nz) aufweist, während 0W2 ein örtlich ruhendes Feld ist, also gegenüber dem Anker die Relativdrehzahl nA hat, die von ß in den kommutierenden Spulen erzeugte EMK (Momentanwert) mit ei = k ₧ B ₧ LA ₧ (nA - nZ), (8) während die von 0W2 induzierte EMK, die ei, aufheben soll, den Momentanwert eW2 = k ₧ BW2 ₧ LH ₧ nA (9) hat. In Gleichung (9) ist nur die durch 0W2 induzierte EMK der Bewegung berücksichtigt. Die durch alle mit den kommutierenden Spulen verketteten Wendefelder, die ja Wechselfelder sind, transformatorisch induzierten EMKe sind normalerweise auch bei hohen Frequenzwerten von so geringem Einfluß, daß sie bei der vorliegenden Darstellung, die nur das Grundsätzliche umfassen soll, vernachlässigt werden können. Durch Nullsetzen der Summe von Gleichung (8) und Gleichung (9) erhält man Gleichung (Io) gilt für alle Momentanwerte, daher auch für die Maximalwerte der Induktionen. Der Maximalwert von B (in bezug auf den Zwischenläufer örtlicher, in bezug auf eine kommutierende Spule zeitlicher Maximalwert!) zeigt über der Frequenz f bzw. der Drehzahl nZ den gleichen Verlauf wie die Gesamt-EMK E des Generators bei konstanter Ankerdrehzahl, was aus Gleichung (4) hervorgeht, da ja, von Oberwellen abgesehen, der verhält-Scheitelwert der Induktion B dem Feld h ist (Abb.5 und II). Durch Multiplikanisgl i tion mit dem Klammerausdruck der Gleichung (Io), anstatt kann auch gesetzt werden, ergibt sich aus der B-über-f-Kurve der in Abb. II dargestellte Verlauf des Maximalwertes über der Frequenz.
Das Wendefeld oW2 wird durch eine Nebenschlußwicklung erzeugt. Da es sich um ein Wechselfeld handelt, sind, im Gegensatz zu den Wendefeldern von Gleichstrommaschinen, auch hohe Eisensättigungen in der Nutzahnschicht des Ankers 25 zulässig, da, in gleicher Weise wie bei Umspannern, durch die angelegte Spannung ein zeitlich sinusförmiger Verlauf des Feldes erzwungen wird. Es können daher die höchsten auftretenden Maximalwerte von BW2 in der Größenordnung des absoluten Höchstwertes von B (bei stärkstem Feld l, Frequenz f2, Abb. II) festgelegt werden.
Dadurch und durch passende Wahl der Ankerfrequenz (Ankerdrehzahl) fA in ihrem Verhältnis zur Höchstfrequenz f2 kann die Hilfsankerlänge LH bis auf die Hälfte der Hauptankerlänge LA oder sogar darunter gedrückt werden.
Das Feld oW2 induziert in der dieses Feld erzeugenden Nebenschlußwicklung eine Spannung, die dem Produkt aus dem zeitlichen Maximalwert von BW2 nach Gleichung (Io und der Frequenz f proportional ist. Durch Multiplikation von Gleichung (Io) mit f ergibt sich nach Einführung von Gleichung (4) für diese Selbstinduktionsspannung die Beziehung (kW . . . Konstante). Durch Einsetzen von Gleichung (6) und Gleichung (7) in Gleichung (II) folgen weiter wobei die aus Gleichung (2) und Gleichung (5 folgende Beziehung zu berücksichtigen ist.
Aus Gleichung (12) und Gleichung (7) ergibt sich die Proportion Der Ohmsche Spannungsabfall im Stromkreis der 0W2 erzeugenden Wendepolwicklung spielt, vom Betrieb mit ganz kleinen Frequenzwerten abgesehen, gegenüber der Selbstinduktionsspannung EW2 keine Rolle und kann daher vernachlässigt werden. Bei den ganz kleinen Frequenzen sind wieder die fallweisen, durch den Ohmschen Spannungsabfall entstehenden Abweichungen der ihren Sollwerten insofern Induktion BW2 bedeutungslos, als hier die aufzuhebende Spanin den kommutierenden Spulen nach nung e Gleichung (8) infolge der Kleinheit von B so gering ist, daß die nicht durch eW2 kompensierten Reste dieser Spannung ohne weiteres vom Kommutierungsvermögen der Stromwenderbürsten bewältigt werden. Es genügt daher eine der Selbstleiche EMK zur Erzeuinduktionsspannung EW2 W2. Diese EMK EW2 könnte durch eine gung von Erregermaschine geliefert werden. Am zweckmäßigsten ist es jedoch, sie mit einem Drehtransformator zu erzeugen, der primär an die Gesamtspannung oder an die Ankerspannung oder an die Ständerspannung des Generators angeschlossen ist und dessen Übersetzungsverhältnis durch die Stellung seines drehbaren Teiles gemäß Gleichung (y) bzw. Gleichung geregelt bzw. Gleichung wird. Es ist auch noch eine beträchtliche Anzahl von Drehtrafoschaltungen möglich, die sich durch Kombination der Gleichungen (m), ( m) und (r3 ergeben (mehrfach gespeiste Trafos). Die Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Drehtrafos nZ kann entweder durch ein den Quotienten bzw. bildendes Gerät (solche Steuergeräte können in mannigfacher Weise, sowohl mechanisch als auch elektromagnetisch wirkend, ausgeführt werden) gemäß Gleichung (II) bzw. (I2) bzw. (I3) erfolgen oder durch eine Einrichtung, die die Einhaltung der Proportion nach Gleichung (I5) überwacht. Schließlich sind noch mehrfach gespeiste Drehtransformatoren möglich, die keine besonderen Steuereinrichtungen benötigen, indem ihrem drehbaren Teil freie Beweglichkeit gelassen und durch besondere, auf Grund der Gleichung (I5) entwickelte Schaltungen erreicht wird, däß dieser Teil nur in der dem jeweils erforderlichen Übersetzungsverhältnis entsprechenden Stellung drehmomentenfrei bleibt, in allen anderen Lagen jedoch Drehmomente erfährt, die ihn in diese Stellung bringen. Falls erforderlich, kann auch der hier vernachlässigte Ohmsche Spannungsabfall in dem 0W2 erregenden Stromkreis zumindest näherungsweise durch entsprechende, vom Drehtrafo gelieferte Spannungskomponenten berücksichtigt werden.
Jene Schaltungen, bei denen der Drehtrafo nicht oder nicht nur von der Gesamtspannung des Generators, sondern, allein oder zusätzlich, von der Anker- bzw. Ständerspannung gespeist wird, ergeben primäre Ströme oder Stromkomponenten, die durch die Anker- bzw. Ständerwicklung des Generators allein fließen, deren Durchflutung also nicht kompensiert wird, so daß sie an der Erzeugung des Feldes 0 beteiligt sind. Ihre Wirkkomponenten ergeben auch zusätzliche Drehmomente auf den Zwischenläufer. Derartige Hilfsströme wurden bereits früher erwähnt.
Die Wendefeldkomponente Ow1 wird, wie bei allen Wendepolmaschinen üblich, durch von den Bürstenströmen durchflossene Hauptschlußwicklungen erzeugt. OW1 induziert in den zur Erregung von OW2 dienenden Wicklungen eine Spannung Ew1 = c ₧ BW1 ₧ f = c1 ₧ J ₧ f, (16) wobei c und c1 Konstante bedeuten, während BW1 der zeitliche Maximalwert der Induktion des Feldes OW1 und J der entsprechende Bürstenstrom ist. Es muß daher im Erregerkreis von OW2 eine dieser Spannung entgegengesetzt gleiche EMK aufgebracht werden. Bei hohen Eisensättigungen des Wendefeldes erzwingt diese EMK durch Erzeugung entsprechend oberwelliger Zusatzströme den zeitlich sinusförmigen Verlauf von Ow1, der durch die vom Bürstenstrom gelieferte Hauptschlüßerregung allein nicht mehr aufrechterhalten werden würde.
Insgesamt ist also im Kreis der Wendepolnebenschlußwicklungen eine EMK erforderlich, die gleich der Vektorsumme aus der belastungsunabhängigen EMK EW2 und der belastungsabhängigen, dem Bürstenstrom proportionalen EMK EW1 ist. Es ist am zweckmäßigsten, die EMK EW1 durch von den Bürstenströmen durchflossene Zusatz-Wicklungen im Erregerdrehtrafo selbst zu erzeugen. Durch solche zusätzlichen Hauptschlußwicklungen können auch, soweit dies in der Praxis erforderlich ist, die Abweichungen der dem Drehtrafo primär zugeführten Generatorklemmenspannungen U bzw. UA bzw. US von den theoretisch, nach Gleichung (II) bzw. (I2) bzw. (I3), zur Speisung erforderlichen elektromotorischen Kräften E bzw. EA bzw. ES kompensiert werden. Diese Abweichungen sind ja gleich den im Generator und daher den Bürstenströmen proportional.
Um die zur Wendepolerregung erforderliche Blindleistung und damit auch die Größe des Erregerdrehtrafos zu beschränken, sind möglichst schmale Wendezonen und möglichst kleine Wendepollüftspalte anzustreben. Bei Generatoren mit ungerader Phasenzahl, wie Dreiphasenmaschinen, ist außerdem die Spulenweite der Ankerwicklung um einen solchen Teil der Polteilung zu verkürzen (gesehnte Wicklung), daß in jeder Nut die Leiter der Oberschicht und der Unterschicht möglichst gleichzeitig kommutieren; bei Dreiphasenmaschinen beträgt diese Verkürzung ein Drittel der Polteilung, da nur dann die Zahl der Wendepole gleich der Zahl der möglichen Bürstenreihen (Polpaarzahl mal Phasenzahl) wird, ohne dabei die Ausnutzung des Hilfsankers vermindern zu müssen. Bei der bei Gleichstrommaschinen üblichen ungesehnten Ankerwicklung (Durchmesserwicklung) und ungerader Phasenzahl müßte nämlich entweder die Zahl der Wendepole doppelt so groß wie die Zahl der möglichen Bürstenreihen sein, nur dann würden beide Seiten einer kommutierenden Spule unter Wendepolen liegen, oder es müßte die Wirksamkeit der Wendefelder, die dann nur auf eine Seite einer kommutierenden Spule wirken, verdoppelt werden, was bei den hohen Eisensättigungen derselben auch eine Verdoppelung der Länge des Hilfsankers bedingen würde. Die durch die Wicklungssehnung Verringerung der Ankerausnutzung ist nur gering (bei Dreiphasenmaschinen I3,4%) und wird durch die Ersparnis an und Erregerleistung für die Wendepole bei weitem wettgemacht. Außerdem ergibt die 5ehnung noch eine wirksame Unterdrückung von Oberwellen in der erzeugten EMK. Bei Maschinen gerader Phasenzahl, wie Sechsphasenmaschinen, kann die Sehnüng unterbleiben, da hier bei Durchmesserwicklung Ober- und Unterschicht eder Nut gleichzeitig kommutieren, die Zahl der Wendepole bzw. die Länge des Hilfsankers also nicht durch Sehnung vermindert werden kann.

Claims

PATENTANSPRACHE: z. Stromwendermaschine, insbesondere als Generator für durch Asynchron- oder Synchronmotoren anzutreibende Fahrzeuge arbeitend, gekennzeichnet, daß ein mit Ständer (S) und umlaufendem Anker (A) angeordneter zweiter Läufer, insbesondere Zwischenläufer (ZL), durch das von ihm erzeugte Nutzfeld sowohl auf die an einen Stromwender (2) angeschlossene Ankerwicklung (I) als auch auf die Ständerwicklung (5) der Maschine derart wirkt, daß in diesen im Gegensinne hintereinandergeschalteten Wicklungen (I, 5) eine Spannung erzeugt wird, deren Frequenz durch die ihr proportionale Drehzahl des Zwischenläufers stufenlos regelbar ist.
2. Generator nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine entsprechend der Ankerwicklung (I) gleichmäßig verteilte Nutenwicklung (5) des Ständers, die von dem vom Generator abgegebenen Strom durchflossen wird und derart ausgelegt und angeordnet ist, daß sie die vom gleichen Strom in der Ankerwicklung (I) erzeugte Ankerdurchflutung aufhebt.
3. Generator nach den Ansprüchen I und 2, gekennzeichnet durch eine über ungefähr zwei Drittel der Polteilung gleichmäßig verteilte gleichstromgespeiste Erregerwicklung des Zwischenläufers (ZL).
4 Generator nach den Ansprüchen I und 2, gekennzeichnet durch einen Zwischenläufer, dessen durch Mehrphasenstrom gespeiste Erregerwicklung ein Nutzfeld erzeugt, welches auch relativ zum Zwischenläufer umläuft.
5. Generator nach den Ansprüchen I bis 3, gekennzeichnet durch einen Zwischenläufer, dessen aktiver Teil aus achsenparallelen, die Wicklungsnuten einschließenden, durch Keile (8) aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff, insbesondere aus Leichtmetall, magnetisch getrennten Eisenstegen (6) besteht, die durch an den beiden Stirnseiten aufgeschrumpfte, aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff bestehende Kappen (9 und Io) zusammengepreßt sind, die gleichzeitig die Stirnverbindungen (II) der Erregerwicklung (7) gegen die Fliehkraft abstützen und von denen die dem Stromwender (2) abgekehrte Kappe (Io) an der auf der Ankerwelle (I3) drehbar gelagerten Nabe (I2) des Zwischenläufers (ZL) befestigt ist.
6. Generator nach den Ansprüchen I bis 5, gekennzeichnet durch eine verlängerte Zwischenläufernabe (I2), die in eine die Ankerwelle (I3) konzentrisch umgebende Ausnehmung (26) der auf der Ankerwelle festsitzenden Ankernabe (I4) hineinragt.
7. Generator nach den Ansprüchen I bis 6, gekennzeichnet durch einen zwischen Stromwender (2) und Anker (A) angeordneten, mit letzterem die gemeinsame Wicklung (I) aufweisenden und von den Wendepolen (24) umgebenen Hilfsanker (25), der z. B. durch die Ankernabe (I4) mit der Ankerwelle (I3) fest verbunden ist.
8. Generator nach den Ansprüchen I bis 3 und 5 bis 7, gekennzeichnet durch eine zur Speisung der Zwischenläuferwicklung (7) dienende Erregermaschine, deren Anker mit einer der vom Generator erzeugten Frequenz proportionalen Drehzahl angetrieben wird und zu diesem Zwecke vorzugsweise starr mit dem Zwischenläufer (ZL) gekuppelt ist.
9. Generator nach den Ansprüchen I bis 3 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld der Erregermaschine durch zwei Erregerwicklungen (I5, I6) erzeugt wird, von denen die eine, mit vorzugsweise praktisch konstanter Fremdspannung gespeist, die Erregung zu einem hochgesättigten Feld liefert, während die andere, ihr entgegenwirkende Wicklung von einem von der erzeugten Erregerspannung herrührenden und ihr proportionalen Strom durchflossen wird. Io.
Generator nach den Ansprüchen I bis 3 und 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklungen (I5, I6) der Erregermaschine ganz oder teilweise vereinigt werden. II.
Generator nach den Ansprüchen I bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenläufer (ZL) zwecks Erzielung stufenloser Regelung seiner Drehzahl, also stufenloser Frequenzregelung der erzeugten Sparnnung, mit der den Generatoranker (A)antreibenden Kraftmaschine oder einer anderen geeigneten Maschine über ein stufenloses Getriebe, im Falle mittlerer Generatorleistungen bis etwa 2oo kVA z. B. über ein Reibungsgetriebe oder im Falle höherer Leistungen z. B. über ein Flüssigkeitsgetriebe, verbunden ist. I2.
Generator nach den Ansprüehen I bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenläufer seine jeweilige Drehzahl durch eine vom Generator gespeiste, vorzugsweise mit dem Zwischenläufer unmittelbar gekuppelte Synchronmaschine erhält. I3.
Generator nach den Ansprüchen I bis I0 und I2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Zwischenläufer gekuppelte Synchronmaschine eine in bezug auf die Polzahl ihrer vom Generator gespeisten Wicklung doppelte Zahl ausgeprägter, um eine halbe Polteilung gegeneinander versetzter Erregerpole besitzt und die Erregungswicklungen (I9, 20) dieser Pole abwechselnd in fremdspannungsgespeisten, voneinander unabhängigen, vorzugsweise parallel geschaltet an die gleiche Spannung angeschlossenen- Stromkreisen liegen, die mit je einem regelbaren Erregungswiderstand (22, z3) versehen sind. 1q..
Generator nach den Ansprüchen i bis io und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Zwischenläufer gekuppelte Synchronmaschine eine in bezug auf die Polzahl ihrer vom Generator gespeisten Wicklung doppelte Zahl ausgeprägter, .um eine halbe Polteilung gegeneinander versetzter Erregerpole besitzt und die Erregungswicklungen (27, 28) dieser Pole abwechselnd in zwei Stromkreisen liegen:, von denen der eine an einen Spannungsteiler (.2g) angeschlossen ist, mittels welchem das Feld der zugehörigen Pole von einem positiven bis zu einem negativen Höchstwert geregelt werden kann, während der andere mit einer im allgemeinen nicht zusätzlich geregelten Spannung (UL2), z. B. derjenigen der Erregermaschine des Generators, gespeist wird.
I5. Generator nach den Ansprüchen I bis Io und I2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenläufersynchronmaschine als Vallpolmaschine mit verteilten Erregerwicklungen ausgeführt ist, derart, daß sie zwei gegeneinander um eine halbe Polteilung versetzte Erregerpolsysteme aufweist, wobei die von ihnen erzeugten Feldkomponenten durch veränderliche Erregungswiderstände (22,23) bzw. Erregungsspannungsteiler (29) unabhängig voneinander geregelt werden können.
I6. Generator nach den Ansprüchen I bis Io und I2 bis I5, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronmaschine des Zwischenläufers (ZL) durch entsprechende Regelung ihrer Erregung zur Entlastung des Generators von Blindstrom herangezogen wird.
I7. Generator nach den Ansprüchen I bis Io und I2 bis I6, gekennzeichnet durch einen Fliehkraftregler, der, mit der Drehzahl des Zwischenläufers (ZL) betrieben, bei Abweichungen dieser Drehzahl von ihrem Sollwert durch Veränderung der Erregungswiderstände (22, 23) der Synchronmaschine bzw. durch Änderung der am Spannungsteiler (29) abgegriffenen Erregerspannung eine steile Änderung des Drehmomentes dieser Maschine in einem solchen Sinne bewirkt, daß dadurch die Drehzahlabweichungen auf kleine Werte beschränkt bleiben und damit eine praktische Einhaltung des Sollwertes der Frequenz erreicht wird.
I8. Generator nach den Ansprüchen I bis II, gekennzeichnet durch einen Fliehkraftregler, der; mit der Drehzahl des Zwischenläufers (ZL) betrieben, bei Abweichungen dieser Drehzahl von ihrem Sollwert eine derartige Veränderung der Übersetzung des Zwischenläufergetriebes bewirkt, daß dadurch die Drehzahl- und damit die Frequenzabweichungen auf kleine Werte beschränkt bleiben.
I9. Generator nach den Ansprüchen I bis I8, gekennzeichnet durch einen Fliehkraftregler, dessen die Frequenz bestimmende Drehzahlsollwerteinstellung durch Steuergeräte in einer gewünschten Abhängigkeit von Betriebsgrößen, wie Ankerdrehmoment, Drehzahl, Leistung od. dgl., des Generators oder der von diesem gespeisten Motoren oder anderer Maschinen erfolgt.
20. Generator nach den Ansprüchen I bis I6, gekennzeichnet durch einen Fliehkraftregler, der; mit der Drehzahl des von einer drehzahlelastischen Kraftmaschine angetriebenen Ankers (A) betrieben, bei Abweichungen dieser Drehzahl und damit der ihr entsprechenden Antriebsleistung von ihrem Sollwert durch Veränderung der Erregungswiderstände (22, 23) der Zwischenläufersynchronmaschine bzw. durch Änderung der am Spannungsteiler 29 abgegriffenen Erregungsspannung dieser Maschine bzw. durch Änderung der Übersetzung des Zwischenläufergetriebes eine steile Drehzahländerung des Zwischenläufers bewirkt, derart, daß durch die entsprechende Frequenzänderung der vom Generator erzeugten Spannung die Leistung der damit gespeisten Motoren dem Sollwert der Generatorantriebsleistung angepaßt wird, so daß die Abweichungen der letzteren von diesem Sollwert auf kleine Werte beschränkt bleiben.
2I. Generator nach den Ansprüchen I bis I6 und 20, gekennzeichnet durch einen Fliehkraftregler, dessen Drehzahlsollwert in eine solche Abhängigkeit von der die Leistung bestimmenden Treibstoffzufuhr der den Generator antreibenden Kraftmaschine gebracht wird, daß dadurch eine für diese Kraftmaschine bzw. ihren Wirkungsgrad günstige Zuordnung von Leistung und Drehzahl erzielt wird.
22. Generator nach den Ansprüchen I bis I0, I2 bis I7 und I9 bis 2I, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Fliehkraftregler zu steuernden veränderlichen Widerstände im Erregerkreis der Zwischenläufersynchronmaschine, die die Erregungswiderstände (22, 23) bilden bzw. die Wirkung des Spannungsteilers (29) ergeben, als an sich bekannte, ihren Widerstand mit dem Kontaktdruck ändernde Kohledruckwiderstände ausgeführt werden, wobei die erforderlichen Kontaktdruckänderungen durch die Fliehkraftwirkungen des Fliehkraftreglers selbst, und zwar in steiler Abhängigkeit von dessen Drehzahlsollwertabweichungen, hervorgerufen werden.
23. Generator nach den Ansprüchen I bis I0 und I2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungswicklungen der Zwischenläufersynchronmaschine durch einen mit der zu regelnden Zwischenläufer-bzw.Ankerdrehzahl betriebenen; selbsterregten und beim Sollwert seiner Drehzahl im labilen. Erregungszustand arbeitenden Gleichstromreglerdynamo und durch eine davon unabhängige Gleichstromquelle gespeist werden, derart, daß die bereits bei geringen Drehzahländerungen großen Änderungen der von dem Reglerdynamo erzeugten Spannung eine entsprechend steile Abhängigkeit des Synchronmaschinendrehmomentes von diesen Drehzahländerungen bewirken.
24. Generator nach den Ansprüchen I bis 23, gekennzeichnet einerseits durch auf den Wendepolen (2q) angeordnete, von den Bürstenströmen durchflossene Wicklungen (3), deren Felder in an sich bekannter Weise die von der Streuung der Ankerwicklung verursachten stromwendungsverzögernden Selbstinduktionsspannungen in den kommutierenden Spulen aufheben, und andererseits durch auf diesen Polen angeordnete Nebenschlußwicklungen (4), deren Felder die Wirkung des den Anker (A) durchsetzenden Nutzfeldes des Generators auf die kommutierenden Spulen aufheben. 2,5.
Generator nach den Ansprüchen i bis 24.1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Speisung ,der Nebenschlußwicklungen (q.) der Wendepole (24) erforderliche, vom Verhältnis der Zwischenläufer- zur Ankerdrehzahl gesetzmäßig abhängige Spannung (EW2) durch einen primär von der Gesamtspannung oder von der Anker-oder von der Ständerspannung des Generators oder von mehreren dieser Spannungen gleichzeitig, also mehrfach gespeisten Drehtransformator erzeugt wird, dessen Übersetzung durch ein z. B. mechanisch oder elektromagnetisch wirkendes Gerät gesteuert wird, indem dieses die erforderliche Abhängigkeit der Stellung des drehbaren Transformatorteiles vom genannten Drehzahlverhältnis bewirkt.
26. Generator nach den Ansprüchen I bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Speisung der Nebenschlußwicklungen (4) der Wendepole (24) erforderliche, dem Verhältnis des Produktes aus Anker- und Ständerspannung des Generators zu dessen Gesamtspannung proportionale Spannung (EW2) durch einen primär vom Generator ein- oder mehrfach gespeisten Drehtransformator erzeugt wird, dessen Übersetzung durch ein die Einhaltung des genannten Verhältnisses überwachendes Gerät gesteuert wird, indem dieses bereits bei geringen Abweichungen von diesem Verhältnis die Stellung des drehbaren Transformatorteiles in der erforderlichen Weise verändert.
27. Generator nach den Ansprüchen I bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Speisung der Nebenschlußwicklungen (4) der Wendepole (24) erforderliche Spannung (Ew2) durch einen vom Generator mehrfach gespeisten Drehtransformator erzeugt wird, der derart geschaltet ist, daß dessen nicht durch eine Steuereinrichtung beeinflußter, sondern frei beweglicher drehbarer Teil nur in der dem jeweils erforderlichen Übersetzungsverhältnis entsprechenden Stellung drehmomentenfrei bleibt und in diese Stellung jeweils durch in allen anderen Stellungen auf ihn wirkende Drehmomente bewegt wird.
28. Generator nach den Ansprüchen I bis 27, gekennzeichnet durch von den Bürstenströmen durchflossene Zusatzwicklungen des Erregerdrehtransformators, die zur Aufhebung der in den Nebenschlußwicklungen (4) durch die Felder der Hauptschlußwicklungen (3@) induzierten Spannung (Ew1) dienen.
29. Generator nach den Ansprüchen I bis 27, gekennzeichnet durch von den Bürstenströmen durchflossene Zusatzwicklungen des Erregerdrehtransformators, die die im Generator auftretenden Spannungsabfälle hinsichtlich ihrer Wirkungauf den Drehtransformator ausgleichen. 3o.
Generator nach den Ansprüchen I bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speisung der Nebenschlußwicklungen (4) der Wendepole (24) eine besondere Erregermaschine dient.
3I. Generator nach den Ansprüchen I bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine zwecks Beschränkung der zur Wendefelderregungerforderlichen Blindleistungen mit schmalen Wendezonen und kleinen Wendepolluftspalten ausgelegt ist.
32. Generator nach den Ansprüchen I bis 3I, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwicklung (I) als gesehnte Wicklung mit einer derart verkürzten Spufenweite ausgeführt ist, daß in jeder Nut die Leiter der Ober- und der Unterschicht möglichst gleichzeitig kommutieren.
33. Generator nach den Ansprüchen i bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß er in gewissen Betriebszuständen elektrische Wirkleistung aufnimmt, also als Motor arbeitet.
34. Stromwendermaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie in allen oder in den für ihren Verwendungszweck wesentlichen Betriebszuständen als Motor arbeitet.