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Gleichstrom-Verstärkermaschine Die Erfindung bezieht sich auf Gleichstrom-Verstärkermaschinen
gemäß dem Hauptpatent. Maschinen dieser Art sind mit Regelfeldwicklungen ausgestattet,
die eine gesteuerte Verdrehung der Flußverteilung im mehrpoligen Magnetgestell der
Maschine verursachen, wodurch ein Ausgleichsstrom zwischen untereinander verbundenen
gleichnamigen Kommutatorbürsten der Maschine getrieben wird. Dieser im Innern der
Maschine, d. h. im Anker- und den Feldwicklungen fließende Strom wird in zwei oder
mehreren inneren Verstärkungsstufen zum Steuern der mehrpoligen Hauptfelderregung
der Maschine verwendet. Auf diese Weise kann eine mehrstufige Verstärkung großen
Verstärkungsgrades mit kleiner Zeitkonstante innerhalb einer einzelnen Maschine
erhalten werden.
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Diese Maschinen erzeugen einen Ankerrückwirkungsfluß, der dem steuer-
oder eingangserregten Regelfluß entgegenwirkt, und es ist notwendig, diesen Ankerrückwirkungsfluß
oder dessen Wirkung zu schwächen, um seine übermäßige Beeinflussung des Regelflusses
zu verhindern. Zu diesem Zweck sind gemäß dem Hauptpatent eine Anzahl Hilfsfeldwicklungen
in den obenerwähnten Stromkreisen oder in den Bürstenverbindungen, die den im Innern
der Maschine fließenden Strom führen, zwischengeschaltet. Diese Hilfswicklungen
sind so angeordnet, daß sie die störende Ankerrückwirkung schwächen oder ihr entgegenwirken.
Gemäß
Hauptpatent sind die Hilfskompensations- oder Gegenfeldwicklungen in Paaren auf
den Feldpolen derart angeordnet, daß auf jedem eine der Hilfswicklungen tragenden
Pol sich eine zweite gleichbemessene Hilfswicklung befindet, die bezüglich desselben
im Innern der Maschine fließenden Stromes mit der ersten Wicklung in Reihe geschaltet
ist, und beide Wicklungen sich in ihrer Wirkung unterstützen, wogegen sie bezüglich
des Belastungsstromes der Maschine zueinander parallel geschaltet sind und ihre
Wirkungen entgegengesetzt sind. Folglich hat der Belastungsstrom keinen resultierenden
Einfluß auf den Pol, der diese beiden Hilfswicklungen trägt, und das gewünschte
Kompensationsfeld ist nur von dem im Innern der Maschine fließenden Strom abhängig.
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Zusätzlich zu den Regelfeldwicklungen, den obenerwähnten Hauptfeld-
und Kompensationswicklungen, benötigen Maschinen der hier behandelten Bauart für
gewisse Anwendungsfälle die Anordnung einer Selbsterregung. Gemäß Hauptpatent und
wie es im allgemeinen bei Generatoren üblich ist, wird diese Selbsterregung mit
Hilfe von in Reihe, parallel oder in Verbund geschalteten Wicklungen, die sich auf
den Hauptpolen der Maschine befinden und vom Außen- oder Belastungsstrom oder -spannung
erregt werden, erzeugt.
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Aus dem vorhergehenden wird es verständlich sein, daß neben den gewöhnlich
benutzten, sich auf den Hilfspolen befindenden Wendepolwicklungen jeder der Hauptpole
der Maschine eine größere Anzahl Wicklungen besitzen muß als Generatoren oder Erregermaschinen
der üblichen Bauarten. Die entsprechende größere Anzahl von Kupferleitern, der entsprechend
größere Isolations- und damit Wicklungsraum machen es für zwei- oder mehrstufige
Maschinen schwierig, sie in denselben Abmessungen zu bauen wie die üblichen Generatoren
derselben Nennleistung, so daß es notwendig wird, diese Verstärker mit größeren
Abmessungen oder für eine etwas kleinere Nennleistung im Vergleich zu den normalen,
einstufigen Generatoren zu bauen.
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Es ist daher der Zweck der Zusatzerfindung, mehrstufige Verstärkermaschinen
zu entwerfen, die die Betriebsbedingungen und Vorteile der Verstärkermaschinen gemäß
Hauptpatent aufweisen und eine Verringerung der Kupfermenge und des Wicklungsraumes,
der für die Hauptpole benötigt wird, erlauben, so daß diese Maschinen mit kleineren
Abmessungen oder für größere Leistungen gebaut werden können.
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In dieser Absicht besteht bei einem Gleichstromgenerator der im Hauptpatent
beschriebenen Art, bei dem auf einem Teil seiner Magnetpole Regelfeldwicklungen
angeordnet sind und Kraftfeldwicklungen (Hauptfeldwicklungen), die gemäß Hauptpatent
mit gleichnamigen Bürsten verbunden und auf einer größeren Anzahl besagter Pole
angebracht sind, die Erfindung in der Hauptsache darin, daß Hilfswicklungen auf
besagter größeren Anzahl von Polen angebracht sind, welche in mindestens einem Stromkreis
zwischen gleichnamigen Kommutatorbürsten geschaltet sind, so daß in jedem Pol zwei
zusammengesetzte Flüsse entstehen, von denen einer durch den im Innern der Maschine
fließenden Strom, der andere durch den Belastungsstrom erzeugt wird. Genannte Hilfswicklungen
müssen so geschaltet sein, daß die Flußkomponenten auf Grund des im Innern der Maschine
fließenden Stromes die zur Steuerungsfunktion besagter Regelfeldwicklungen proportionale
Ankerrückwirkung schwächen und daß die durch den Belastungsstrom erzeugten Flußkomponenten
so gerichtet sind, daß sie eine Selbsterregung des Generators bewirken.
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Die Erfindung wird aus der folgenden eingehenden Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform verständlich werden, die in der Zeichnung als Beispiel
gezeigt wird.
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Fig. I zeigt ein Schema des Magnetgestells und des Läufers eines zweistufigen
Verstärkers gemäß Hauptpatent; Fig.2 ist für Erklärungszwecke gedacht und zeigt
eine der ausführbaren Schaltungen solch einer Maschine, wobei diese Skizze gemäß
den Darlegungen des Hauptpatents gezeichnet ist, während Fig.3 im Gegensatz zu Fig.2
die Schaltung einer Maschine angibt, die auf Grund der vorliegenden Erfindung im
Grunde in derselben Weise arbeitet wie die Maschine gemäß Fig. 2, jedoch weniger
als die Hälfte der Hilfs- und Selbsterregungswicklungseinheiten besitzt, und Fig.4,
5, 6 und 7 Skizzen sind, die sich auf erfindungsgemäße Maschinen beziehen, wie sie
in Fig. I und 3 dargestellt sind, und dazu dienen, verschiedene, in den Magnetpolen
und im Läufer der Maschine herrschende Flußverhältnisse zu erläutern.
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Der Ständer- und Läuferaufbau der erfindungsgemäßen Maschine weicht
nicht von den entsprechenden Teilen der im Hauptpatent beschriebenen Maschinen ab
und ist in seiner Bauart auch gleich den Ständern und Läufern der üblichen Gleichstromgeneratoren.
Der in Fig. i gezeigte Ständer besitzt vier Hauptpole P i, P2, P3, P .I und vier
Hilfspole Q i, Q 2, Q 3, Q q.. Ein mit überlappter Wicklung versehener
Läufer und der dazugehörige Kommutator sind mit A bezeichnet und die vier Kommutatorbürsten
mit B i, Ba, B3, B.4. Die Läuferleiter (in der Figur nicht eingezeichnet)
sind als normale Wicklung ausgeführt, wie sie bei den herkömmlichen vierpoligen
Maschinen üblich ist. Während des Betriebes der Maschine, wobei der Läufer sich
gegen den Uhrzeiger dreht und die vier Hauptpole in geeigneter Weise erregt sind,
nehmen die Pole P i und P 3 Nordpolarität an, während die Pole P 2 und P.1 Südpole
sind. Die Bürsten B i und B 3 besitzen dann ein negatives und die
Bürsten B 2 und B q. ein positives Potential.
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Wie man weiß, sind bei den herkömmlichen Generatoren die Erregungen
der vier Hauptpole bei ordnungsgemäßen Betriebsbedingungen in ihrer Stärke unter
sich gleich, so daß die Flußverteilung symmetrisch ist, mit der Folge, daß auf den
Bürsten B2 und B.4 gleiche positive Potentiale
und auf den Bürsten
B I und b 3 gleiche negative Potentiale erzeugt werden. Somit fließt in den üblicherweise
angebrachten Ausgleichsverbindungen zwischen den Bürsten B2 und B4 und zwischen
B1 und B3 kein Strom. Es sollte aber klar sein, daß diese Bedingungen nicht in den
erfindungsgemäßen Maschinen herrschen, weil die Erregungs-und innere Schaltung von
denen der herkömmlichen Maschinen verschieden sind, wie nachfolgend erklärt wird.
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Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, die bezüglich der Erregerwicklungen
und der in diesem Abschnitt behandelten Stromkreise dieselben Teile zeigen, sind
acht Hauptfeldwicklungen (Kraftfeldwicklungen, mit FC 1, FC 2, FC 3, FC 4. und FD
1, FD 2, FD3, FD4 bezeichnet, vorgesehen. Diese Wicklungen haben gleiche Windungszahl.
Die Wicklungen FC I und FD I befinden sich auf Pol P I (s. Fig. I). Die Wicklungen
FC 2 und FD 2 befinden sich auf Pol P2. Die Wicklungen FC3 und FD3 sind auf Pol
P 3 angebracht und die Wicklungen FC4 und FD4 auf PolP4. Alle acht Wicklungen befinden
sich im Stromkreis Cn zwischen den Bürsten B I und B 3 in Reihe geschaltet und werden
durch den im Innern der Maschine fließenden Strom In erregt, wie später erklärt
werden wird. Wenn die Kraftfeldwicklungen erregt sind, erzeugen sie in den vier
Polen einen resultierenden Fluß mit symmetrischer Verteilung, so daß die Pole P
I und P 3 eine Nordpolarität gleicher Stärke annehmen und die Pole P 2 und P 4 zu
Südpolen ebenfalls gleicher Stärke werden. Daher ist, was diesen resultierenden
Fluß anbelangt, die Felderregung der Maschine mit den gewöhnlichen vierpoligen Generatoren
zu vergleichen. Die beiden Nordpole P I und P 3 aber, und nur diese beiden, sind
auch mit Regel- oder Steuerfeldwicklungen S I und S 3 versehen. Diese Regelfeldwicklungen
sind mit den Eingangsklemmen Ap und An verbunden, über welche sie durch die zu verstärkende
Steuerspannung erregt werden. Die Wicklungen SI und S3 sind in Fig. 4 besonders
dargestellt. Sie wirken verschieden bezüglich der durch die Kraftwicklungen in den
Polen P I und P3 induzierten Hauptflüsse. Das heißt, der #teuerfluß OS wirkt bezüglich
der Hauptflußkomponente (I) F I im Pol P I verstärkend und bezüglich der Hauptflußkomponente
OF3 im Pol P3 schwächend. Folglich verstärkt, wenn eine Steuerspannung an die Eingangsklemmen
Ap und An gelegt wird, der resultierende Steuerfluß OS die Stärke des Nordpols P
I und verringert die Stärke des Nordpols P 3. Daher ist die Verteilung des resultierenden
Flusses nicht mehr symmetrisch, so daß die elektrischen Potentiale der negativen
Bürsten B I und B 3 nicht gleich sind. Der Potentialunterschied, der durch den Steuerfluß
erzeugt wird, treibt die obenerwähnten Kreis- oder Ausgleichsströme In (Fig. 2 und
3) durch den Stromkreis Cn und durch die Kraftwicklungen FC I bis FC 4 und FD I
bis FD 4.
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Der Belastungs- oder Außenstromkreis der Maschine erstreckt sich zwischen
den Klemmen Tn und T p (Fig. 2 und 3). Die Klemme Tn ist mit dem Mittelpunkt Mn
des inneren Stromkreises Cn verbunden. Klemme Tp ist in gleicher Weise verbunden
mit dem Punkt Mp eines Stromkreises Cp zwischen den gleichnamigen (positiven) Bürsten
B2 und B4. Der Belastungsstrom IL fließt von Klemme Tn zum Punkt Mn,
dann in zwei parallelen Zweigen durch die Kraftwicklungen FC4 bis FC I zur Bürste
B I und durch die Kraftwicklungen FD I bis FD 4. zur Bürste B 3. Die Erregung der
Wicklung FC I durch den Belastungsstrom IL wird ausgeglichen und aufgehoben durch
die Belastungsstromerregung der Wicklung FD I. In gleicher Weise wirken bezüglich
des Belastungsstromes IL die Wicklungen von jedem Paar FC2 und FD 2, FC 3
und FD 3, FC 4 und FD 4 einander entgegen. Folglich hat der Belastungsstrom oder
Außenstrom der Maschine keinen Einfluß auf die Felderregung, da diese Erregung nur
durch den im Innern fließenden Strom In erzeugt wird, der durch die Regelfeldwicklungen
S I und S 3 gesteuert wird.
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Die bisher beschriebenen Feldstromkreise können so betrachtet werden,
als ob sie wie bei zwei in Kaskade geschalteten Verstärkungsstufen wirken würden.
Die erste Stufe ist im Schema in Fig.4 dargestellt. Ihr innerer Stromkreis erstreckt
sich zwischen den Eingangsklemmen An und Ap und enthält die Regelfeldwicklungen
S i und S3. Die verstärkte Ausgangsspannung der ersten Stufe erscheint zwischen
den Bürsten B i und B3. Der Eingangsstromkreis der zweiten Stufe ist getrennt
und schematisch in Fig. 5 dargestellt. Er erstreckt sich zwischen den Bürsten
B i und B 3 und enthält die acht Kraftwicklungen, die alle vier Pole,
wie im vorhergehenden erklärt, erregen. Die weiter verstärkte Klemmenspannung der
zweiten Stufe liegt an den positiven Bürsten B2, B4 einerseits und den negativen
Bürsten B i B 3 andererseits, so daß der Außenstromkreis der zweiten Stufe alle
vier Bürsten einschließt, wie ebenfalls oben dargelegt. Das Magnetgestell und der
Läuferaufbau (Fig. i) sind so bemessen, daß sie innerhalb des ungesättigten Gebietes
ihrer magnetischen Charakteristiken betrieben werden. Unter dieser Bedingung sind
die beiden Verstärkungsstufen und die entsprechenden magnetischen Flüsse überlagert,
ohne sich gegenseitig zu beeinflussen. Daher arbeitet die Maschine wie zwei getrennte,
in Kaskade geschaltete einstufige Verstärker. Durch die Anwesenheit eines einzigen
magnetischen Systems jedoch nimmt sie den Raum ein und besitzt sie eine Zeitkonstante
von nur einer Maschine; das ist der Grund für die hohe Empfindlichkeit und große
Reaktionsgeschwindigkeit, die mit dieser Verstärkertype erzielt wird.
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Um die Stromwendung zu unterstützen, sind die Hilfspole Q i, Q 2,
Q 3, Q 4 (s. Fig. i) des oben beschriebenen Verstärkers mit Wendepolwicklungen
versehen, die in den inneren Stromkreisen der Maschine, wie z. B. in Fig. 2 gezeigt
wird, eingeschaltet sind. Die Wendepolwicklungen i Q i, 92 Q 1, 3 Q 1, 4
Q i befinden sich auf dem Hilf spol
Q I ; die Wicklungen I Q 2,
2 Q 2, 3 Q 2, 4 Q 2 befinden sich auf dem Hilfspol Q 2; die, Wicklungen I Q 3, 2Q3,
3Q3, 4Q3 auf dem Hilfspol Q 3 und die Wicklungen I Q 4, 2 Q 4, 3 Q 4 4 Q 4 auf dem
Hilfspol Q 4. Diese Wicklungen können ausgelegt oder bemessen werden, wie im Hauptpatent
ausführlich dargelegt worden ist. Es besteht aber auch die Möglichkeit, nur drei
Wendepolwicklungen auf jedem Hilfspol zu benutzen. In Fig.3 sind diese Wendepolwicklungen
nur symbolisch durch passende Wicklungen I Q, 2 Q, 3 Q und 4 Q dargestellt, die
zu den entsprechenden Hilfspolen Q I , Q 2, Q 3, Q ,4 gehören.
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Die in Fig.2 und 3 gezeigten Maschinenstromkreise sind ferner für
den Zweck der Selbsterregung ausgestattet und mit Hilfswicklungen zur Kompensation
der störenden Ankerrückwirkung versehen. Was diese Hauptmerkmale anbetrifft, ist
das System der Fig.3 vollkommen verschieden von dem in Fig. 2 dargestellten und
enthält grundlegende Merkmale der eigentlichen Erfindung.
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Gemäß dem System der Fig. 2 sind acht Hilfswicklungseinheiten vorgesehen,
von welchen die Einheiten CC 2 und CD 2 sich auf dem Pol
P 2 befinden und durch den Kreisstrom In so erregt werden, daß sie sich in
ihrer Wirkung unterstützen. Die Wicklungen CC 4 und CD 4 auf dem Pol
P 4 werden ebenfalls von dem Strom In so erregt, daß ihre Wirkungen gleichgerichtet
sind. Die Wicklungseinheiten CC I und CD I, die sich auf P I befinden, werden durch
den Kreistrom 1p in der gleichen Richtung erregt, und die Wicklungseinheiten CC
3 und CD 3 auf dem Pol P 3 wirken auch in der gleichen Richtung bei Erregung durch
den Strom Ip. Jedes Paar der Wicklungseinheiten CC I , CD I oder CC 2, CD 2 usw.
wirken entgegengesetzt bezüglich des Belastungsstromes IL.
Daher ist die Erregung
dieser Hilfswicklungen unabhängig vom Belastungsstrom und nur durch die im Innern
der Maschine fließenden Ströme bestimmt. Die Selbsterregung der Maschine wird durch
getrennte Feldwicklungen, wie z. B. die in Reihe geschalteten Wicklungen SF I, SF2,
SF3, SF4 erzeugt, die im Belastungsstromkreis geschaltet sind und sich je auf den
Polen P I, P2, P 3, P 4, befinden.
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Im Gegensatz dazu und gemäß dem Hauptmerkmal der zusätzlichen Erfindung
hat das in Fig.3 dargestellte System nur vier Hilfswicklungseinheiten. Die Einheiten
CWI und CW3 befinden sich auf den entsprechenden Polen P I und P 3 und werden vom
Strom Ip durchflossen, während die Einheiten CW2 und CW4 sich auf den Polen P 2
und P4 befinden und vom Strom In durchflossen werden. Diese vier Wicklungseinheiten
erzeugen auch die Selbsterregung der Maschine, und somit ersetzen sie alle oder
einen Teil der Selbsterregerwicklungeu SF I SF 2, SF 3 und SF 4 des in Fig. 2 dargestellten
Systems. Diese Funktion der Wicklungen CW I, CW2, CW3, CW4 wird nachfolgend erklärt.
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Wenn die Maschine bei Erregung ihrer Regelfeldwicklungen S I und S3
betrieben wird, fließt , der Ausgleichsstrom In im Stromkreis Cn zwischen den Bürsten
B I und B 3 (Fig. 3) durch die Ankerleiter und erzeugt einen Ankerrückwirkungsfluß
0n (Fig. 6), welcher zeitlich konstant ist und sich in einer Richtung senkrecht
zur Achse der steuererregten Pole P I und P3 erstreckt. Das heißt, die Achse des
Ankerrückwirkungsflusses O n stimmt mit derjenigen der Pole P 2 und P 4 überein.
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Als Folge davon wird der Pol P2 in magnetischer Hinsicht negativer
und Pol P4 wird weniger negativ. Infolgedessen wirkt die Ankerrückwirkung auf die
Pole P 2 und P 4 in derselben Weise wie die Regelfeldwicklungen S I und S 3 auf
die Pole P I und P 3. Dieses wiederum verursacht einen elektrischen Potentialunterschied
zwischen den positiven Bürsten B2 und B4, so daß ein Ausgleichsstrom 1p (Fig. 3)
durch den Läufer und durch den Stromkreis Cp zwischen den Bürsten B2 und B4 fließt.
Der Strom Ip wiederum induziert einen zeitlich konstanten Ankerrückwirkungsfluß
O p (Fig. 6) in einer zur Polachse P2-P4 senkrechten Richtung. Dieser Rückwirkungsfluß
Op wirkt dem Steuerfluß O s, der durch die Regelfeldwicklungen S I und S3 induziert
wird, entgegen, und somit schwächt er den ursprünglichen Steuerfluß.
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Die Ausführung der Fig. 3 umfaßt zwei Methoden, diesen störenden Einfluß
zu verhindern oder zu schwächen. Im ersten Fall wird der störende Rückwirkungsfluß
O p durch Schwächung seiner Ursache verringert, d. h. durch Verkleinerung des Flusses
O n. Dieses wird durch die Wicklungen CW2 und CW4 auf den Polen P 2 und P 4 bewirkt.
Der Fluß 0 n (Fig. 7) ist dem Fluß On entgegengerichtet und ändert sich proportional
zum Strom In (Fig. 3), der den Fluß 0 n verursacht, weil die Wicklungen CW2 und
CW4 im Stromkreis Cn zwischen den Bürsten B I und B3 geschaltet sind. Es wird ersichtlich,
daß, um diese Funktion sicherzustellen, die in der Polachse P 2-P 4 durch die Wicklungen
CW2 und C W4 induzierten Felder gleichgerichtet sein müssen. Das heißt, die Wicklungen
CW2 und CW4 müssen sich bezüglich des Kreisstromes In unterstützen. Die obererwähnte
andere Methode, die störende Ankerrückwirkung zu unterdrücken, ist dargestellt durch
die Wicklungen CW I und CW3 und die dazugehörigen Stromkreisverbindungen. Diese
Wicklungen unterstützen sich in ihrer Wirkung, einen Fluß 0 p' in der Achse der
Pole P I und P 3 zu erzeugen, der dem störenden Rückwirkungsfluß 0 p (Fig. 7) entgegengerichtet
ist und welcher sich proportional dem Strom Ip (Fig. 3) ändert, welch letzterer
zwischen den Bürsten B 2 und B4 fließt und den störenden Fluß bewirkt. Daher ist
der entgegengesetzte Fluß O p' immer in geeignetem Verhältnis zum Ankerrückwirkungsfluß
O p, der unterdrückt werden soll. Eine Kompensation dieser Art kann so gemacht
werden, daß sie hundertprozentig wirksam ist.
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An Stelle der oder in Verbindung mit den oben beschriebenen Kompensationswicklungen
C12 und CW4 können zwei Gegenfeldwicklungen je auf
Pol P 2 und P
4 angebracht werden und im Stromkreis Cp zwischen den Bürsten B2 und B4 geschaltet
werden, wobei diese Schaltung so wie die in Fig. 3 für die Wicklungen CWI und CW3
gezeigte ist. Das Feld solcher Gegenfeldwicklungen würde dem Fluß 0 n an Stelle
der oder im selben Sinne der obenerwähnten Wicklungen CW2 und CW4 entgegenwirken.
Verschiedene Ausführungen der eben erwähnten Art sind den in Fig. 3 dargestellten
Anordnungen gleich oder äquivalent bezüglich der Hauptmerkmale der nachfolgend erklärten
Erfindung.
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Um ein volles Verständnis der Erfindung zu gewährleisten, ist es angebracht,
auf die Zeichnung der Fig. 2 kurz hinzuweisen, die sich auf die Darlegungen des
Hauptpatents bezieht. In diesem System können die acht Wicklungseinheiten CC 2,
CD 2, CC 4, CD 4, CC I , CD I, CC 3, CD 3 so bemessen werden, daß sie in ihrer Gesamtheit
dieselbe Kompensationswirkung erfüllen, wie die vier in Fig. 3 dargestellten Kompensationswicklungen,
soweit es die Unterdrückung der störenden Ankerrückwirkung betrifft. Mit anderen
Worten, wenn die, Wicklungseinheiten CWI, CW2 usw. gemäß der vorliegenden Erfindung
die doppelte Windungszahl einer Wicklungseinheit des Systems der Fig. 2 besitzen,
so daß sie beide dieselbe Gesamtwindungszahl haben, sind die Kompensationswirkungen,
als solche betrachtet, gleich. In anderer wichtiger Hinsicht jedoch ist das System
gemäß der vorliegenden Erfindung beträchtlich verschieden und überlegen.
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In einer Anordnung der in Fig.2 gezeigten Art veranlaßt der Belastungsstrom,
der durch die acht Kompensationswicklungseinheiten fließt, die letzteren nicht,
die Feldpole zu magnetisieren, weil jeder einzelne Pol zwei solche Wicklungseinheiten
besitzt, die entgegengesetzt wirken und gemeinsam ihre Wirkungen aufheben. Das ist
nicht der Fall bei einem System gemäß der vorliegenden Erfindung, weil jeder Pol
.nur eine der Kompensationswicklungen CWI, CW2, CW3, CW4 (Fig. 3, 7) besitzt. Daher
induziert der Belastungsstrom IL, der durch die vier Wicklungseinheiten fließt,
stromabhängige Flüsse 0 L I, 0 L:2, 0 L 3, 0 L 4 in den entsprechenden vier Polen
(Fig.7). Aus Fig.3 folgt, daß, wenn der im Innern der Maschine fließende Strom In
im Stromkreis Cn die Wicklungen CW2 und CW4 erregt, so daß sie einen Kompensationsfluß
$ n' (Fig. 7) in einer Richtung erzeugen, die Flüsse 0L2 und 0L4, durch dieselben
entsprechenden Wicklungen CW2 und CW4 verursacht, bezüglich einander entgegengesetzte
Richtungen haben müssen, weil die Komponente des Belastungsstromes IL (Fig. 3),
die durch Wicklung CW2 fließt, dem im Innern fließenden Strom In entgegenwirkt,
während die Belastungsstromkomponente in der Wicklung CW4 mit dem Strom In gleichgerichtet
ist. Da der im Innern fließende Strom Ip (Fig. 3) die Wicklungen CWI und CW3 derart
erregt, daß sie den Fluß O p' in einer Richtung erzeugen, verursacht der Fluß des
Belastungsstromes durch dieselben Wicklungen zwei Flüsse 0 L I und 0 L 3, die in
bezug aufeinander entgegengesetzte Richtung haben (Fig.7).
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Die durch den Belastungsstrom erregten Flüsse OLI, OL2, 0L3 und 0L4
sind mit den Hauptflüssen 0 I, 0 2, 0 3 und 0 4 (Fig. 5), die durch die obenerwähnten
Kraftwicklungen erzeugt werden, gleichgerichtet, aber während letztere Flüsse nur
von der Regel- oder Eingangserregung der Maschine gesteuert werden, hängen die Flüsse
0 L I, 0 L 2 usw. nur vom Belastungsstrom ab und ändern sich mit letzterem. Daher
sind die durch die Wicklungen CWI, CW2 usw. erzeugten Flüsse OL I, OL 2, usw. von
der Art einer Selbsterregung. Tatsächlich ist diese Selbsterregung einer Serienerregung
äquivalent, wie z. B. die in Reihe geschalteten Wicklungen SF I, SF2, SF 3, SF4
in Fig. 2. Auf diese Weise erlaubt die Erfindung die teilweise oder völlige Weglassung
solcher zusätzlichen Selbsterregerwicklungen. Trotzdem wirkt die durch die Wicklungen
CWI, CW2, CW3, CW4 erzeugte Selbsterregung nicht störend. auf die Kompensationsflüsse
O n und Op' (Fig. 7), weil die Selbsterregerflüsse bezüglich einander oder bezüglich
der PolachsenP2-P4 und PI-P3 im Gleichgewicht sind. Somit verhalten sich die erfindungsgemäßen
Kompensationswicklungen im Grunde genommen wie getrennte Sätze von Kompensations-bzw.
Selbsterregerwicklungen.
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Selbsterreger felder können bekanntlich durch Verändern des Widerstandes
des Erregerstromkreises so eingestellt werden, daß die Luftspaltkennlinie der Maschine
annähernd mit der magnetischen Leerlaufsättigungscharakteristik, und zwar im geraden
Teil dieser Kennlinie, übereinstimmt. Diese Einstellung kann auch auf erfindungsgemäße
Maschinen angewendet werden. Während dieses bei besonderen Ausführungen, ohne Anordnung
von Selbsterregerwicklungen zusätzlich zu den in geeigneter Weise bemessenen Kompensationswicklungen,
erreicht werden kann, ist es in anderen Fällen notwendig oder vorteilhaft, zusätzliche
Selbsterregerwicklungen zu gebrauchen, die dann natürlich weniger Kupfer und auch
weniger Wicklungsraum benötigen, als es bei nicht erfindungsgemäßen Maschinen notwendig
sein würde. Daher werden in Fig. 3 zusätzliche Feldwicklungen PF i, PF2, PF3, PF4
gezeigt, die sich in Parallelschaltung zum Außenstromkreis Tn, Tp befinden und in
Reihe mit einem Widerstand R liegen, der zur Einstellung dient. Die parallel geschalteten
Wicklungen befinden sich jeweils auf den Polen P i, P2, P 3 und P4-Aus dem
Vorausgehenden ist es verständlich, daß die Erfindung eine beträchtliche Ersparnis
an Kupfer und an Wicklungsraum bedeutet. Dieses ist einer der Gründe, warum die
Erfindung die Möglichkeit gibt, ein kleineres Magnetgestell zu benutzen oder eine
größere Leistung zu erzielen, als es bisher mit dieser Art von Maschinen möglich
war. Die beträchtliche Verringerung der Anzahl von Wicklungseinheiten, die durch
die Erfindung erzielt wird, ist ein anderer wesentlicher Vorteil. Die Endverbindungen
jeder Wicklungseinheit
bestehen gewöhnlich aus verhältnismäßig
schweren Kupferstreifen und benötigen entsprechend zusätzlichen Raum. Zum Beispiel
werden in einer erfindungsgemäßen Maschine nur vier Wicklungen (den Wicklungen CWI,
CW2, CW3, CW4 in Fig.3 entsprechend) benutzt, an Stelle der zwölf Wicklungseinheiten
(CCI , CC2, CC3, CC4, CDI , CD 2, CD 3, CD 4, SF I, SF 2, SF 3, SF 4 in Fig.2),
die bisher für die sonst gleichartige Ausführung gebraucht wurden, so daß die Hälfte
des Kupfers und zwei Drittel der früher gebrauchten Endverbindungen gespart werden.
Zum Beispiel kann ein zweistufiger Verstärker dieser Ausführung, der für 26O KW
und 36OO Umdr./min bemessen ist, in derselben Größe ausgeführt werden wie ein üblicher
(einstufiger) Generator derselben Leistung.
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Daher liefert die Erfindung eine neuartige Konstruktion und Anordnung
der Hilfskompensations-oder Gegenfeldwicklungen, die eine Verringerung in der Zahl
und im benötigten Wicklungsraum dieser Hilfswicklungen bewirkt und in gleicher Weise
ein Teil oder die ganze Selbsterregung der Maschine liefert, so daß auch der bisher
für die Selbsterregung benötigte Raum verringert wird.
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Während die Erfindung, insbesondere im Vergleich zu zweistufigen,
vierpoligen Generatoren der im Hauptpatent dargelegten Bauart beschrieben wird,
ist es offensichtlich, daß die Erfindung ebenfalls auf andere, mehrpolige, mehrstufige
Maschinen angewendet werden kann, wie z. B. auf die im Hauptpatent beschriebenen
achtpoligen Maschinen oder auf die End- oder Zwischenstufen einer mit mehr als zwei
Stufen versehenen Maschine.