DE956786C - Gleichstrom-Verstaerkermaschine - Google Patents

Gleichstrom-Verstaerkermaschine

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DE956786C
DE956786C DEW3735A DEW0003735A DE956786C DE 956786 C DE956786 C DE 956786C DE W3735 A DEW3735 A DE W3735A DE W0003735 A DEW0003735 A DE W0003735A DE 956786 C DE956786 C DE 956786C
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DE
Germany
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windings
pole
poles
turns
auxiliary
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Expired
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DEW3735A
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English (en)
Inventor
Gurney Lindale Godwin
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CBS Corp
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Westinghouse Electric Corp
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Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/24DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having commutating-pole windings

Description

  • Gleichstrom-Verstärkermaschine Die Erfindung bezieht sich auf Gleichstrom-Verstärkermaschinen der im Hauptpatent umrissenen Bauart.
  • Bei Maschinen dieser Bauart wird die aufgenommene Erregerleistung einer kleineren Anzahl von Erregerpolen zugeführt, um eine gesteuerte Verdrehung oder Unausgeglichenheit der magnetischen Kraftflußverteilung im mehrpoligen Magnetgestell der Maschine zu erreichen, wodurch bewirkt wird, daß Ausgleichsströme zwischen untereinander verbundenen und mit Hauptstromwicklungen in Reihe liegenden gleichnamigen Kommutatorbürsten fließen und daß dadurch die Ausgangsspannung geregelt wird. Neben den Eingangs- oder steuererregten Feldwicklungen zur Erzeugung des primären Regelflusses und den Hauptfeld- oder Kraftwicklungen sind diese Maschinen gewöhnlich mit Kompensationsfeldspulen auf einigen oder allen Hauptpolen ausgestattet und besitzen überdies noch Wendepolwicklungen auf den Hilfspolen; es ist vorgeschlagen worden, zusätzliche Feldwicklungen auf den Hauptpolen zwecks Selbsterregung anzubringen.
  • Die zusätzliche Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Konstruktion und den Betrieb der Wendepolwicklungen auf den Hilfspolen der obengenannten Maschinenbauart und hat zum Hauptgegenstand die Herabminderung des Raumbedarfs der Hilfspolspulen und Spulenklemmen ohne einen nachteiligen Einfluß auf die Stromwendeeigenschaften der Maschinen zu verursachen. Genauer ausgedrückt und für den eben erwähnten Zweck ist es ein Gegenstand dieser Erfindung, eine befriedigende Kommutierung mit Hilfe von weniger Spuleneinheiten und Spulenklemmen, als hierfür bisher für notwendig gehalten wurden, zu erzielen.
  • In den Maschinen nach dem Hauptpatent ist jeder Hilfspol mit einer Anzahl von Einzelspulen ausgestattet, die gleich der Anzahl der Hauptpole oder Kommutatorbürsten der Maschine ist. Beispielsweise haben vierpolige Maschinen nach dem Hauptpatent vier Bürsten und sind mit vier Wendepolspulen auf jedem der vier Hilfspole ausgestattet, so daß im ganzen sechzehn Spuleneinheiten auf den Hilfspolen benötigt werden. Die vier Spulen jedes Hilfspols sind jeweils mit den vier entsprechenden Bürsten verbunden, so daß das entstehende Kommutierungsfeld eine Funktion der vier Ströme ist, die durch die vier Bürsten fließen; dies wurde bisher als notwendig erachtet, weil im Gegensatz zu den üblichen Generatoren oder Stromerzeugern die vier Bürstenströme der hier zur Debatte stehenden Maschinenbauart normalerweise sich nicht aufheben, sondern in Abhängigkeit von der Intensität der Steuerspannung und der hierdurch verursachten Störung des Gleichgewichtes der Kraftflußverteilung sich voneinander unterscheiden.
  • Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf das eben erwähnte Beispiel einer Vierpolmaschine, die im wesentlichen nach Angaben des Hauptpatentes konstruiert ist, werden gleiche Kommutierungsbedingungen durch die Verwendung von nur drei Spuleneinheiten auf jedem Hilfspol und Verbindung derselben mit jeweils drei entsprechenden Bürsten erzielt, so daß jeweils drei Spuleneinheiten miteinander und mit jeder der vier Bürsten der Maschine verbunden sind. Um ein optimales Ergebnis zu erzielen, wird eine der drei mit jeder Bürste verbundenen Spuleneinheiten in Übereinstimmung mit einem anderen Erfindungsmerkmal mit ungefähr der doppelten Anzahl von Windungen als die beiden anderen Einheiten versehen und so geschaltet, daß ihr Feld die gleiche Richtung wie dasjenige einer der beiden anderen Einheiten und umgekehrte Richtung zu demjenigen, der dann noch übrigbleibenden Einheit, in Bezug auf die Erregung durch den Bürstenstrom, besitzt. Das heißt, wenn die Gesamtwindungszahl gleich 2T gemacht wird, haben die drei Spuleneinheiten jeweils ungefähr die Windungszahlen und Polstärken T, Die Anordnung dreier Spulen zur Ausführung der Funktion von vier Spulen beruht auf der Beobachtung, daß, während die vier Bürsten- oder Ankerkreisströme normalerweise voneinander verschieden sind, einer dieser Ströme immer als eine Funktion der drei anderen ausgedrückt werden kann. Deshalb sind, wie weiter unten ausführlicher erklärt werden wird, drei Spuleneinheiten, wenn sie genau erfindungsgemäß konstruiert sind, sowohl hinsichtlich des resultierenden Kommutierungsfeldes in der Tat stets gleichwertig vier Einheiten, wodurch die gewünschte Verminderung des gesamten Spulenraumes und diejenige der Endverbindungen erzielt wird, als auch eine entsprechende Vereinfachung in der Bewicklung der Maschine ohne nachteiligen Einfluß in Bezug auf die Kommutierungseigenschaften.
  • Es wird jedoch bemerkt, daß das obenerwähnte Windungsverhältnis von I :2: I nicht mit in Rechnung zieht, daß für Bestmöglichstes Arbeiten die Selbstinduktionsspannung (Stromwendespannung) in der kommutierten Ankerwicklung kompensiert wird. Um dies, zu erreichen, wird die Gesamtwindungszahl auf jedem Hilfspol vorzugsweise etwas größer gemacht als diejenige, die nur zur Kompensation der Ankerrückwirkungsamperewindungen nötig ist. Infolgedessen werden in Übereinstimmung mit einem anderen Erfindungsmerkmal zusätzliche Wendepolwindungen in folgender Weise vorgesehen: Wenn C die Gesamtzahl der zusätzlichen Windungen darstellt, die zur Kommutierung eines gewünschten Ankerstromes auf jedem Hilfspol gebraucht werden, dann verteilt sich die Gesamtzahl der Kompensations- und Kommutierungswindungen (2 T + C) in dem Verhältnis Infolgedessen sind die Windungszahden der drei Spuleneinheiten untereinander alle drei verschieden, so daß das Grundverhältnis von I : 2 : I nur annähernd erhalten bleibt. Die Erfindung wird aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung verschiedener derselben, die beispielsweise in den Zeichnungen dargestellt sind, erläutert; und es ist Fig. I ein Schemabild des Magnetgehäuses, der Läufer- und Kommutatorkonstruktion einer erfindungsgemäßen vierpoligen Maschine, Fig. 2 ein Beispiel eines Schaltbildes für den Betrieb derselben Maschine als Zweistufenverstärker, Fig. 3 eine Erläuterung bestimmter magnetischer Kraftflußverhältnisse, die in einer nach Fig, I und 2 ausgeführten Maschine auftreten, Fig. 4 eine Schemazeichnung der Wendepolwicklungen derselben Maschine.
  • Wie aus Fig. z ersichtlich, besitzt das Magnetgestell F vier symmetrisch angeordnete Hauptpole P z, P 2, P 3, P q. vier Hilfspole Q z, O 3 O . Ein mit überlappter Wicklung versehener Läufer A, nach der für vierpolige aschinen üblichen Art bewickelt, wobei eine ungekreuzte Wicklung vorgesehen ist, besitzt einen mit vier Bürsten B q. versehenen Kommutator. Der Drehsinn des Läufers ist gleich demjenigen eines Uhrzeigers, wie durch einen Pfeil dargestellt ist. Die Hauptpole werden durch die unten beschriebenen Hauptfeldwicklungen oder »Kraftwicklungen« erregt. Die Polschuhe der Pole P r und P 3 bilden einen Nordpol, während die Pole P2 und P4 Südpole sind. Die Bürsten B I und B 3 haben also ein negatives, während die Bürsten B2 und B4 ein positives Potential bezüglich des Außen- oder Belastungsstromkreises der Maschine haben.
  • Die mit den Polen und Hilfspolen der Maschine induktiv gekoppelten Erregerwicklungen und -stromkreise werden im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
  • Acht Hauptfeldwicklungen, im folgenden »Kraftwicklungen« genannt, sind zu je zwei auf den vier Hauptpolen angebracht. Wicklungen FC I und FD I befinden sich auf Pol P I, Wicklungen FC 2 und FD 2 auf Pol P 2, Wicklungen FC 3 und FD 3 auf Pol P 3 und Wicklungen FC 4 und FD 4 auf Pol P 4. Diese Wicklungen besitzen vorzugsweise dieselbe Windungszahl. Sie alle sind in einem im Innern der Maschine zwischen den Bürsten B I und B 3 verlaufenden Stromkreis Cn in Reihe geschaltet. Der Mittelpunkt Mn dieses Stromkreises ist mit einer der Ausgangs- oder Belastungsklemmen Tn galvanisch verbunden.
  • Die vier Hilfspole sind im ganzen mit zwölf Wendepolwicklungen versehen, von denen die mit 1 O 1, 3 O 1 und 4 Q I bezeichneten sich auf Pol Q I befinden, während die Wicklungen I 0 2, 2 Q:2 und 4 O 2 auf Pol Q:2 angebracht sind und die Wicklungen 1 O 3, 2 O 3, 3 0 3 auf Pol 0 3 und die Wicklungen 2Q4, 3O4 und 4O4 sich auf Pol O4 befinden. Die Anordnung dieser Wicklungen bezüglich der vier Hilfspole ist aus Fig. 4 ersichtlich. Die Wicklungen I 0 I, I Q 2 und 1 O 3 sind mit der Bürste B I verbunden und die Wicklungen 3 O I, 3 Q 3, 3 Q 4, untereinander in Reihe geschaltet, in dem obenerwähnten Stromkreis der acht Kraftwicklungen Cn mit Bürste b' 3 verbunden. Dieser Stromkreis enthält ferner zwei Kompensationswicklungen CW2 und CW4, die sich jeweils auf den Polen P2 und P4 befinden. Es ist ersichtlich, daß der Stromkreis Cn aus zwei Zweigen besteht zwischen Punkt Mn. und jeder der beiden Bürsten B I und B3 und daß jeder der Zweige die Hälfte der Anzahl von Kraftwicklungen, Hilfspolwicklungen und Kompensationswicklungen des Stromkreises C n enthält. Wenn die Maschine in Betrieb ist, heben sich die Werte der Amperewindungen und des Widerstandes der beiden Zweige auf. Die Wirkungsweise der Kompensationswicklungen CW2 und CW4 wird in einem anderen Abschnitt erklärt.
  • Die Wendepolwicklungen 2 0 2,2 0 3, 2 0 4 sind mit der Bürste B 2 verbunden und in einem anderen inneren Stromkreis Cp in Reihe geschaltet mit den Wicklungen 4 Q 1, 4 O 2, 4 0 4, die mit der Bürste B4 verbunden sind. Stromkreis Cp enthält außerdem zwei Kompensationswicklungen CW I und CW3, die sich jeweils auf den Polen P I und P3 und auf verschiedenen Seiten des Mittelpunktes Mp befinden. Die zwei Zweige des Stromkreises Cp zwischen dem Punkt Alp und den beiden Bürsten B 2 und B 4 sind ebenfalls hinsichtlich der Amperewindungs- und Widerstandswerte im Gleichgewicht. Die zweite Außen- oder Belastungsklemme Tp der Maschine ist mit dem Mittelpunkt Mp verbunden. Für bestimmte Verwendungszwecke kann die Maschine auch mit Selbsterregerfeldwicklungen, wie beispielsweise mit den in Reihe geschalteten Feldwicklungen SFI, SF 2, SF 3, SF 4 auf den jeweiligen Polen P I, P:2, P 3, P4 ausgestattet werden.
  • Der Eingangsstromkreis der Maschine hat die Klemmen Ap und An, an welche die zu verstärkende Spannung angelegt wird. Dieser Stromkreis besteht aus zwei Steuer- oder Regelfeldwicklungen S I und S3, die auf den entsprechenden Polen P I und P3 liegen. Wenn die Regelfeldwicklungen durch eine Steuerspannung erregt werden, magnetisieren sie die Pole P I und P 3 mit entgegengesetzter Wirkung. Es würde z. B. eine Steuerspannung, die die Wicklung S I veranlaßt, den Nordpol P I zu verstärken, im selben Augenblick den Nordpol P3 schwächen. Da die Kraftwicklungen auf allen vier Polen angeordnet sind, so daß ihre Kraftflüsse im Gleichgewicht sich befinden, erzeugt die Hauptkomponente der Felderregung auf Grund der »Kraftwicklungen« eine symmetrische Flußverteilung, und somit trachtet sie auf den negativen Bürsten B I und B 3 gleiche elektrische Potentiale zu erzeugen und ebenfalls gleiche elektrische Potentiale auf den positiven Bürsten B 2 und B 4 zu erzeugen.. Die asymmetrische Überlagerung der in den Polen P I und P 3 induzierten Flußkomponenten verursacht jedoch eine entsprechende Verdrehung der resultierenden Flußverteilung im gesamten Ständereisen. Folglich bewirkt die Erregung der Regelwicklungen S I und S3 eine ihr proportionale Potentialdifferenz zwischen den gleichnamigen (negativen) Bürsten B I und B 3 und, wie unten gezeigt werden wird, ebenfalls eine Potentialdifferenz zwischen :den gleichnamigen (positiven) Bürsten B2 und B4. Die von der Steuerwicklung erzeugte Spannung, die auf diese Weise zwischen den Bürsten B i und B 3 entsteht, treibt, einen Strom In durch den Stromkreis Ch. In gleicher Weise wird durch den Stromkreis Cp zwischen den Bürsten B2 und B4 ein Strom 1p getrieben. Der Strom In, der als Strom der ersten Verstärkungsstufe des Generators betrachtet werden kann, erregt die Kraftwicklungen und liefert somit die obenerwähnte symmetrische Felderregung der vier Pole. Die durch dieses Kraftfeld zwischen den beiden Bürstenpaaren erzeugte Spannung, die an den Mittelpunkten Mn und Mp auftritt, erscheint zwischen den Ausgangsklemmen Tn und Tp der zweiten Verstärkungsstufe. Die Maschine verhält sich somit wie eine Kaskadenschaltung von zwei verschiedenen Generatoren, unter der Voraussetzung, daß die Maschine im geraden oder ungesättigten. Gebiet ihrer magnetischen Charakteristik betrieben wird. Folglich hat die Maschine einen äußerst großen Verstärkungsgrad; da aber beide Verstärkungsstufen nur ein Ständer und Läufersystem umfassen, sind die bei der Verstärkung auftretenden magnetischen Verzögerungen nur die einer einzigen Maschine, somit erreicht der Generator eine beträchtlich größere Reaktionsgeschwindigkeit und eine größere Genauigkeit als die, die mit einer Vielzahl von Maschinen erreicht werden könnte, wenn man von dem Vorteil des verringerten Raumbedarfs absieht.
  • Die Verbindung der obenerwähnten Kraftwicklungen untereinander ist derart, daß die beiden Wicklungen jedes Pols, z. B. die Wicklungen FC I und FD I auf dem Pol P I, sich. bei der Erregung durch den im Stromkreis Cn fließenden Strom In in ihrer Wirkung unterstützen. Wenn ein Verbraucher an die Außenklemmen Tn und Tp angeschlossen wird, fließt der Belastungsstrom IL von der Klemme Tn zu den Bürsten B I und B 3 und von den Bürsten B 2 und B 4 zur Klemme T p, wobei er auch die Kraftwicklungen durchfließt. Aber auf Grund der obenerwähnten Aufteilung der Kraftwicklungen auf die beiden Zweige des Stromkreises Cn wirken die beiden Kraftwicklungen jedes Pols, z. B. wieder die Wicklungen FC I und FD I auf Pol P I, verschieden bezüglich des Belastungsstromes. Das heißt, die Felder der beiden Kraftwicklungen jedes Pols heben sich auf in bezug auf den Belastungsstrom IL. Folglich wird die Hauptfelderregung der Maschine von der Belastung nicht beeinflußt und wird nur durch den Strom verursacht, der von den mit der Steuerspannung erregten Regelwicklungen S I und S 3 induziert wird.
  • Die obenerwähnten Ströme In, Ip und der Belastungsstrom IL oder ein Teil des letzteren, fließen auch durch die Kompensations- und Wendepolwicklungen und verursachen die unten aufgeführten Wirkungen.
  • Der Steuerfluß Os (s. Fig. 3), in den Polen P I und P 3 durch die Regelwicklungen S I und S 3 erzeugt, ruft nicht nur die Potentialdifferenz zwischen den an sich gleichnamigen Bürsten B I und B 3 hervor, die den Strom In durch den Stromkreis Cn treibt, sondern bildet auch die Ursache für das Auftreten eines Ankerquerfeldes O C, welches sich in senkrechter Richtung zur Achse der Pole P I und P 3 erstreckt und zeitlich konstant bleibt und welches die Pole P2 und P4 sekundär in genau derselben Weise magnetisiert, wie die Pole P I und P 3 durch die Regelwicklungen erregt werden. Das ist der Grund, warum, wie oben erwähnt, eine Spannungsdifferenz auch zwischen den Bürsten B2 und B 4 auftritt, die das Fließen des Kreisstromes Ip bewirkt. Die Magnetisierung der Pole P 2 und P4 hat die weitere Wirkung, daß ein Ankerrückwirkungsfluß OA induziert wird (Fig. 3), welcher sich zeitlich konstant in der Polachse P I-P 3 entgegengesetzt zu der Richtung des Regelflusses O S erstreckt. Daher schwächt der Ankerrückwirkungsfluß OA den Regelfluß, und es ist offensichtlich, daß für die bestmöglichen Betriebsverhältnisse der störende Fluß 0 A oder seine schwächende Wirkung soviel als möglich verringert werden sollte.
  • Die jeweils auf den Polen P I und P 3 liegenden Kompensationswicklungen CW I und CW 3 erzeugen, durch den im Kreis fließenden Strom Ip erregt, ein Feld, das dem störenden Ankerrückwirkungsfluß OA entgegenwirkt und sich proportional der zwischen den Bürsten B2 und B4 auftretenden Spannung ändert, also proportional zur Quermagnetisierung in der Polachse P2-P4, die den- Fluß OA erzeugt. Im Prinzip können die Kompensationswicklungen in der Achse P I-P 3, die durch den zwischen den Bürsten B 2 und B 4 fließenden Strom erregt werden, so angeordnet werden, daß sie eine fast vollkommene Unterdrückung der störenden Ankerrückwirkung verursachen. Ein anderer Weg der Kompensation jedoch, beispielsweise durch die Wicklungen CW 2 und CW 4, besteht darin, den Fluß O C, der den störenden Fluß OA erzeugt, zu verringern. Zu diesem Zweck sind die Wicklungen CW 2 und CW 4, die auf den Polen P 2 und P 4 liegen, mit den Bürsten B I und B 3 verbunden. Daher wird in der in Fig. 2 gezeigten Ausführung der Fluß OA durch die Wicklungen CW 2 und C W 4 geschwächt, und der geschwächte Fluß wird durch die Wirkung der Wicklungen CW I und CW 3 unwirksam gemacht. Auf diese Weise kann eine vollkommen wirksame Kompensation bei optimaler Wicklungsraumausnutzung erhaltenwerden.
  • Wie im Hauptpatent dargelegt ist, können die Wicklungen, die die störende Ankerrückwirkung kompensieren, in Paaren zu je zwei in der bei den Kraftwicklungen obenerwähnten Weise angeordnet werden, so daß diese Wicklungen ein nur durch die Erregung der Kreisströme entstehendes Feld hervorrufen, aber keine magnetisierende Wirkung auf Grund des Belastungsstromes besitzen. In der Ausführung von Fig. 2 jedoch hat jeder Hauptpol nur eine Kompensationswicklung, und diese Wicklungen haben gleiche Windungen. Diese besondere Ausführung der Kompensationswicklungen hat die Aufgabe, dem obenerwähnten Kompensationsfeld eine ausgeglichene Magnetisierung aller vier Hauptpole abhängig vom und proportional zum Belastungsstrom zu überlagern. Diese Magnetisierung ist eine Art Selbsterregung, so daß die Wicklungen CW I, CW 2, CW 3, CW 4 auch einen Teil der Funktion ausführen, die sonst den selbsterregenden in Reihe geschalteten Wicklungen SF I, SF 2, SF 3, SF4 zugedacht ist. Es muß erwähnt werden, daß diese Art, die Selbsterregung zu erzeugen, nicht ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist. Es steht fest, daß die Erfindung auf Maschinen mit oder ohne Selbsterregung anwendbar ist; sie ist gleichfalls brauchbar in Verbindung mit Selbsterregung durch reihengeschaltete oder parallel geschaltete Wicklungen durch die obenerwähnten Spezialkompensationswicklungen oder durch eine absichtlich ungleichmäßige Bemessung der zwei Kraftwicklungen auf jedem Pol, z. B. FC i und FD i, oder durch eine Kombination dieser verschiedenen Möglichkeiten. Wenn es wünschenswert erscheint, kann eine dieser Selbsterregerschaltungen »abgestimmt« werden, so daß die Luftspaltkennlinie des Feldsystems mit dem ungesättigten oder geraden Teil der Leerlaufcharakteristik der Maschine übereinstimmt. Es ist jedoch wichtig, daß die Feldwicklungen auf den Hilfspolen einer Maschine der dargelegten Art in der Weise, wie in Fig. 2 und 4 gezeigt und im einzelnen später beschrieben, ausgeführt werden. Jede der Hilf spolwicklungen I Q 2, 2 Q 3, 3 Q 4, 4 Q I hat angenähert zweimal so viel Windungen wie jede der anderen Hilfspolwicklungen. Ziemlich gute Ergebnisse können erreicht werden, wenn ein genaues Verhältnis :2: I gewählt wird, aber eine bessere Wirkung wird erzielt durch Veränderung der Windungszahl, so daß, wie früher erwähnt, jede der Wicklungen 1Q2, 2Q3, 3Q4, 4 Q I Windungen hat, während die Wicklungen I Q I, 2 Q 2, 3 Q 3, 4 Q 4 je Windungen und die Wicklungen 3 Q I, 4 Q 2, I Q 3, 2 Q 4 j e Windungen besitzen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, enthält jeder der Stromzweige B I-B I', B2-B2', B3-B3' und B4-B4' eine Wicklung von, jeder der drei Wicklungsgruppen, und die drei Wicklungen; jedes Stromzweiges sind auf drei verschiedenen Hilfspolen angebracht (Fig. 4).
  • Der Wicklungssinn der Wendepolwicklungen ist so gewählt, wie die Pfeile in Fig.4 zeigen. Die ausgezogenen Pfeile stellen die Richtung des Flusses dar, der durch die entsprechenden Wicklungen der zugehörigen Hilfspole auf Grund des hohen Belastungsstromes induziert wird, wenn die Regelwicklungen S I und S 3 unerregt sind. Unter diesen Umständen sind die Ströme In und I p beide Null, und der Belastungsstrom IL besitzt einen endlichen Wert. Die Verbindung der einzelnen Wicklungen in Fig. 4 ist gemäß den vorher erwähnten Erfordernissen hergestellt. Das heißt, die Richtungen der magnetomotorischen Kräfte in den beiden kleineren Wicklungen jedes Stromkreises sind entgegengesetzt. Wenn also die beiden kleineren Wicklungen gleiche Windungszahl haben, heben sich ihre Wirkungen auf, so daß der resultierende Fluß des Hilfspols durch die größere Wicklung (T) bestimmt wird. Wenn die Wicklungen im Verhältnis n n Hilf 2,2 , Q i, 1Q2, , In Wicklungen bemessen sind, so wird der resultierende Fluß jedes Hilfspols durch die algebraische Summe, die gleich be-T + C ist, bestimmt. Die resultierende Durchreits erwähnt worden, daß dieser Vorteil, daß drei flutung jedes Hilfspols beträgt Also erzeugen die Hilfspole einen Fluß in den beiden Kommutierungsachsen, und dieser Fluß ist symmetrisch verteilt gemäß den symmetrisch ausgeglichenen Kraft oder selbsterregten Feldern, die den zu kommutierenden Belastungsstrom erzeugen. Somit erfüllen die Wendepolwicklungen unter den hierin Betracht gezogenen besonderen Betriebsverhältnissen die Bedingungen einer einwandfreien Unter den entgegengesetzten Betriebsbedingungen, d. h. im unbelasteten Zustand, aber mit erregten Regelwicklungen verhält sich dieselbe Wicklungsanordnung gemäß den gestrichelten Pfeilen, k die die jeweiligen Richtungen der magnetomotorisehen Kräfte angeben. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, haben die Kreisströme I und Ip dieselbe Richtung wie der Belastungsstrom in einem Zweig von jedem inneren Stromkreis Cn, Cp und die entgegengesetzte Richtung des Belastungsstromes im anderen Zweig desselben Stromkreises. Wenn also der Belastungsstrom Null ist, während die Ströme I und Ip endliche Werte besitzen, haben die Flüsse, die durch die in den Hilfspolwicklungen der Stromzweige B 2-B 2' und B 3-B 3' (Fig. 2) fließenden Ströme induziert werden, dieselbe Richtung wie bei Erregung durch den Belastungsstrom. Folglich erhalten die Wicklungen 2 Q Q 4, 2 Q 3 und 3 Q 3, 3 Q 4 3 Q I in Fig. 4 gestrichelte Pfeile derselben Richtung wie die entsprechenden ausgezogenen Pfeile. Andererseits ist, da die Richtung des in den Stromzweigen B I -B I' und B4-B4' fließenden Stromes entgegen der Richtung des Belastungsstromes ist, die Richtung des Flusses der Wicklungen I Q I, I Q 2, I Q 3 und 4 Q 4, 4 Q I 4 Q 2 im Leerlauf entgegengesetzt der entsprechenden Richtung bei Vollast (Fig. 4).
  • In erster Annäherung kann die Stärke der Kreisströme In und Ip als gleich angenommen werden, wenn kein Belastungsstrom fließt. Dann erzeugt der ganze Läufer eine resultierende magnetomotorische Kraft in der Achse Q I-Q 3 und keinen Fluß in der Achse O 2-O 4. Demgemäß sind die Richtungen der magnetomotorischen Kräfte aller Hilfspolwicklungen in der Achse O I-Q 3 im Leerlauf dieselben. Jeder der Pole O i und O 3 hat eine resultierende Amperewindungszahl, die gleich 2 T oder 2 T + C ist. Die zwei kleineren Wicklungen auf jedem der Pole Q 2 und 0 4 aber wirken der größeren Wicklung entgegen, so daß die resultierende Zahl der Amperewindungen Null ist.
  • Bei den zwei durch die jeweiligen Pfeile in Fig. 4 dargestellten Grenzbedingungen bewirkt die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung auf den Hilfspolen zufriedenstellende Kommutierungsverhältnisse. In Fällen, die zwischen diesen Grenzbedingungen liegen, überlagern sich die obenerwähnten Erscheinungen und nähern sich den gewünschten optimalen Verhältnissen im selben Maße, wie sie durch vier anstatt drei auf jedem Hilfspol angebrachte Wicklungen erreichbar sind. Es ist erwähnt worden, daß dieser Vorteil, daß auf jedem Pol angebrachte Wicklungen dieselbe Wirkung erzielen wie die vier bisher benötigten Wicklungen, auf der Tatsache beruht, daß der Strom in einem der Läuferstromkreise zwischen den vier Bürsten als Funktion der anderen drei zugleich fließenden Läuferströme betrachtet werden kann und daß die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung die Wicklungswerte und Polaritäten liefert, die benötigt werden, damit drei Ströme dieselbe Wirkung erzielen wie vier.
  • Während die eingehend beschriebenen Beispiele sich mit auf den Hilfspolen konzentrierten Wicklungen befassen, können die im vorhergehenden dargelegten Grundsätze auch auf in den Polschuhen eingelegte Wie lungen angewendet werden mit demselben Zweck, die Zahl der Wicklungseinheiten so herabzusetzen, daß z. B. in einer vierpoligen Maschine nur drei Polschuhwicklungen mit jeder Bürste verbunden sind an Stelle der sonst benötigten vier Wicklungen. Wenn Maschinen der beschriebenen Art mit Polschuhkompensationswicklungen ausgestattet werden sollen, zusätzlich der konzentrierten Hilfspolwicklungen, können diese Kompensationswicklungen angebracht werden, indem die Wendepolwicklungen durch äquivalente auf dem Polschuh verteilte Wicklungen ersetzt werden. Als Folgerung daraus würden drei Polschuhwicklungen pro Bürste benutzt werden, die alle gleicher Größe sind und eine der Zahl entsprechende Windungszahl besitzen, worin, a% den Prozentsatz der kompensierten Läuferwindungen. darstellt.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Gleichstrom-Verstärkermaschine mit Steuer-oder Regelfeldwicklungen auf einem Teil der Magnetpole, zwischen gleichnamigen Kommutatorbürsten geschalteten Hauptfeldwicklungen auf einer größeren Anzahl der Magnetpole und mit Wendepolwicklungen auf Hilfspolen nach Patent 953891, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Wendepolwicklungen (I Q I, 3Q1, 4 Q I) auf jedem Hilfspol (Q I) jeweils um Eins kleiner ist als die Zahl der Kommutatorbürsten (B I, B 2, B 3, B 4).
  2. 2. Gleichstrom-Verstärkermaschine nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendepolwicklungen so bemessen und geschaltet sind, daß auf jedem Hilfspol dieselbe Anzahl Windungen wirksam ist, wenn die Flußverteilung in den Magnetpolen im Gleichgewicht ist.
  3. 3. Gleichstrom-Verstärkermaschine nach Anspruch I und 2 mit vier Hauptpolen und vier Hilfspolen, dadurch gekennzeichnet, daß das Windungsverhältnis der drei Wicklungen (I Q I, 3 Q 1, 4 Q 1) auf jedem Hilfspol ungefähr gleich ist, wobei 2 T die Gesamtwindungszahl je Hilfspol ist.
  4. 4. Gleichstrom-Verstärkermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendepolwicklungen (I Q I, 3 Q 1, 4 Q I) derart mit ihren entsprechenden Bürsten (B 1, B verbunden sind, daß auf jedem Hilfspol (z. B. Q 1) die wirksame Windungszahl den Wert T besitzt, wenn die Kraftflußverteilung in den Magnetpolen (P I bis P4) im Gleichgewicht ist und der Generator einen Belastungsstrom (IL) liefert.
  5. 5. Gleichstrom-Verstärkermaschine nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Wicklungen (1 Q I, 4Q 1) je eines Hilfspols (Q I) mit einer zusätzlichen Anzahl von Windungen versehen ist, so daß das Windungsverhältnis genau und die Anzahl der wirksamen Windungen T -I- C ist, wenn die Kraftflußverteilung im Gleichgewicht ist und Belastungsstrom fließt.
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