DES0002615MA

DES0002615MA - Two-stage or multi-stage direct current machine, in particular an amplifier machine.

Info

Publication number: DES0002615MA
Authority: DE
Inventors: Franz Dr.-Ing. Nürnberg Nechleba
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1951-03-22

Description

Zwei- oder mehrstufige Gleichstrommaschine, insbesondere Verstärkermaschine.Two-stage or multi-stage direct current machine, in particular an amplifier machine.

Die Erfindung bezieht sich auf eine zwei- oder mehrstufige Gleichstrommaschine, insbesondere Verstärkermaschine, bei der im Generatorfall von einem ersten Feld im Anker induzierte Ströme erster Gattung ein zweites Feld erzeugen, das seinerseits wieder Ströme zweiter Gattung im Anker induziert usf. Zu dieser Maschinenart gehören z.B. bekannte Gleichstromverstärkermaschinen mit Haupt- und Querfeld und zwei Bürstensätzen. Wird hier im Generatorfall der eine Bürstensatz kurzgeschlossen, dann entsteht in der Maschine ein Querfluss, der durch den über diese Bürsten fliessenden Strom 1 erregt wird und zwischen den anderen, um 90° dagegen versetzten Bürsten eine verstärkte Spannung bezw. Leistung erzeugt. Die Anker solcher Maschinen haben zwei Stromkreise, der erste schliesst sich über die kurzgeschlossenen Bürsten und werde im folgendenThe invention relates to a two-stage or multi-stage direct current machine, in particular an amplifier machine, in which in the case of a generator, currents of the first type induced by a first field in the armature generate a second field, which in turn Currents of the second kind are again induced in the armature, etc. This type of machine includes, for example, known DC amplifier machines with main and cross field and two sets of brushes. If one set of brushes is short-circuited here in the case of a generator, then a cross flow arises in the machine, which is excited by the current 1 flowing over these brushes and between the other brushes offset by 90 °, on the other hand, an increased tension respectively. Power generated. Anchors such Machines have two circuits, the first is closed via the short-circuited brushes and will be used in the following

Querstromkreis genannt, dem anderen Stromkreis wird die Ausgangsleistung der Maschine entnommen, er werde kurz Ausgangsstromkreis genannt. Called the cross circuit, the output power of the machine is taken from the other circuit, it is called the output circuit for short.

In Fig. 1 ist schematisch eine solche Maschine in zweipoliger Ausführung dargestellt. 1 sind die kurzgeschlossenenIn Fig. 1, such a machine is shown schematically in a two-pole design. 1 are the short-circuited

GtAaf.GtAaf.

Bürsten des Querstromkreises, 2 die Bürsten des Ausgangsstromkreises, 3 ist die ISrregerwicklung der Maschine. In der Regel haben solche Maschinen eine grosse Anzahl von Feldwicklungen, oft bis zu 20 und mehr, die teils zu Überlagerungszwecken, zur Kompensation, zur Rückkopplung oder zur Verbesserung der Kommutierung dienen.Brushes of the cross circuit, 2 the brushes of the output circuit, 3 is the I excitation winding of the machine. Usually such machines have a large number of field windings, often up to 20 or more, some of which are used for superimposition purposes, serve for compensation, for feedback or to improve the commutation.

Im Beispiel der Fig. 1 ist die Leistung im QuerStromkreis, Bürsten 1, gegenüber der Erregerleistung in der 7/icklung 3 ein erstes mal verstärkt, die leistung im Ausgangskreis, Bürsten 2, ein zweites mal. Diese zweite Verstärkung geschieht in der selben Wicklung, ι nämlich in der Ankerwicklung, und ist dadurch bedingt, dass der Querfluss, der den Ausgangsstromkreis induziert,, gegenüber dem durch die Erregerwicklung 3 hervorgerufenen Primärfluss, der den Querstromkreis induziert, erheblich grösser ist. In dem selben Masse ist die an den Ausgangsbürsten 2 auftretende Spannung grösser als die Spannung an den Bürsten des QuerStromkreises. Zwischen diesen beiden Spannungen besteht ein festes Verhältnis, das gleich ist dem Verhältnis von Querfluss zu primärem Erregerfluss. Diese Beziehung bringt es mit sich, dass bei grösseren Verstärkungen und festgegebener Ausgangsspannung die Spannung im QuerStromkreis sehr klein wird. Der an den Bürsten 1 auftretende Spannungsabfall ist aber nicht dem Strom proportional, sondern ziemlich unabhängig davon. Er beträgt für beide Bürsten zusammen etwa,2 Volt. Oft, namentlich bei kleineren Maschinen, wird deshalb die im Querstromkreis induzierte Spannung in der selben Grössenordnung liegen wie der genannte Bürstenspannungsabfall, also beispielsweise nur 5 his 10 Volt betragen. DadurGh ergibt sich eine in der Regel sehr unerwünschte Beeinflussung des Stroms im Querstromkreis durch den Bürstenübergangswiderstand. Damit wird aber auch die Ausgangsleistung an den Bürsten 2 unerwünscht stark vom Bürstenübergangswiderstand abhängig, ist also beispielsweise nicht mehr im ganzen Arbeitsbereich der Erregerleistung proportional.In the example in FIG. 1, the power in the transverse circuit, brushes 1, is compared to the excitation power in winding 3 Reinforced a first time, the output in the output circuit, brushes 2, a second time. This second reinforcement happens in the same winding, namely in the armature winding, and is due to the fact that the cross flow that the output circuit induced, compared to the primary flux caused by the excitation winding 3, which induces the cross-circuit, considerably is bigger. To the same extent, the voltage appearing at the output brushes 2 is greater than the voltage at the Brushing the cross circuit. There is a fixed relationship between these two tensions, which is equal to the relationship from cross flow to primary pathogen flow. This relationship means that with larger reinforcements and more fixed Output voltage the voltage in the cross circuit becomes very small. The voltage drop occurring at the brushes 1 is, however not proportional to the current, but rather independent of it. For both brushes together it is about .2 volts. Often, Especially in the case of smaller machines, the voltage induced in the cross-circuit is therefore of the same order of magnitude lie like the mentioned brush voltage drop, for example only 5 to 10 volts. DadurGh results in an in Usually very undesirable influencing of the current in the cross circuit by the brush contact resistance. So that will but also the output power at the brushes 2 is undesirably strongly dependent on the brush contact resistance, so it is for example no longer proportional to the excitation power in the entire working range.

Die Erfindung beseitigt diesen Mangel. Erfindungsgemass hat bei einer zwei- oder mehrstufigen Gleichstrommaschine,The invention overcomes this deficiency. According to the invention, in a two-stage or multi-stage DC machine,

insbesondere Verstärkermaschine, bei der im Generatorfall von einem ersten Feld im Anker induzierte Ströme erster Gattung ein zweites Feld erzeugen, das seinerseits wieder Ströme zweiter Gattung im Anker induziert, usf. der Anker für die einzelnen Stromgattungen elektrisch getrennte und an getrennten Kommutatoren angeschlossene Wicklungen. Man erhält dadurch grössere Freizügigkeit für die Spannungen der einzelnen Stromkreise, kann also im Beispiel der Fig. 1 der Wicklung des QuerStromkreises durch entsprechende Erhöhung der Windungszahl eine solche Spannung geben, dass der Einfluss des Bürstenübergangswiderstandes im QuerStromkreis verschwindet oder doch praktisch vernachlässigt werden kann, so dass also beispielsw. die Ausgangsleistung im ganzen Arbeitsbereich proportional der Erregerleistung in der Wicklung 3 ist.in particular an amplifier machine in which, in the case of a generator, a first field in the armature induces currents of the first type generate a second field, which in turn induces currents of the second kind in the armature, and so on. the armature for the individual Current types electrically separated windings connected to separate commutators. This gives you bigger ones Freedom of movement for the voltages of the individual circuits, so in the example of FIG. 1, the winding of the transverse circuit By increasing the number of turns accordingly, the voltage is such that the influence of the brush contact resistance disappears in the cross circuit or can be practically neglected, so that for example. the output power in the entire working range is proportional to the excitation power is in winding 3.

Fig. 2 zeigt schematisch eine solche Maschine. Für entsprechende Teile sind die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1. Für die Bürsten 1 des Querstromkreises ist eine besondere Wicklung und ein besonderer Kommutator 10 verwendet, ebenso für die Bürsten 2 des Ausgangskreises eine besondere Wicklung und ein besonderer Kommutator 20. Die Wicklung 10 hat eine grössere Windungszahl als die Wicklung 20, so dass gegenüber der in ihr induzierten Spannung der Spannungsabfall an den Bürsten 1 vernachlässigt werden kann. Die Spannung in der Wicklung 10 beträgt beispielsweise 50 bis 100 Volt. Die andere Wicklung 20 erhält eine kleinere Windungszahl, wie es äer geforderten Ausgangsspannung der Maschine entspricht. In üblicher Weise sind die Bürsten 1 des Querstromkreises in der neutralen Zone des primären Erregerfeldes (Wicklung 3), die Bürsten 2 des Ausgangskreises um 90 elektrische Grade gegen die Bürsten 1 versetzt, in der neutralen Zone des Querfeldes angeordnet. Fig. 2 zeigt die Verhältnisse für eine zweipolige Ausführung, entsprechendes gilt für mehrpolige Ausführungen, bei denen die Zahl der Bürsten und der Erregerwicklungen entsprechend erhöht ist. Die beiden Kommutatoren 11,12, Fig. 3» für die Stromkreise werden am besten zu beiden Seiten des Ankerblechpaketes 4 angeordnet, damit die beiden Wicklungen bequemFig. 2 shows schematically such a machine. The same reference numerals as are used for corresponding parts in Fig. 1. A special winding and a special commutator 10 are used for the brushes 1 of the cross-circuit, also a special winding and a special commutator 20 for the brushes 2 of the output circuit. The winding 10 has a larger number of turns than the winding 20, so that the voltage drop compared to the voltage induced in it on the brushes 1 can be neglected. The voltage in the winding 10 is, for example, 50 to 100 volts. the other winding 20 has a smaller number of turns, as it corresponds to the required output voltage of the machine. In Usually the brushes 1 of the cross circuit are in the neutral zone of the primary excitation field (winding 3), the Brushes 2 of the output circuit offset by 90 electrical degrees from brush 1, in the neutral zone of the transverse field arranged. Fig. 2 shows the relationships for a two-pole version, the same applies to multi-pole versions, in which the number of brushes and exciter windings is increased accordingly. The two commutators 11, 12, Fig. 3 » for the circuits are best arranged on both sides of the armature core 4 so that the two windings are convenient

in die Iiuten eingebracht und an die Komiautatoren angeaohlossen werden können. can be brought into the minute and connected to the comiautators.

Durch entsprechende fahl der Leiterquerschnitte der beiden Ankerwicklungen kann erreicht werden, dass die gesamten; im Anker auftretenden StromwärmeVerluste nicht grösser werden als bei der Ausführung mit einer einzigen Wicklung. Dies erfordert aber einen erheblich grosseren Wickelraum im Anker und bedingt einen Kupferaufwand_t der etwa doppelt so gross ist wie bei Verwendung einer gemeinsamen Wicklung, Man kann diesen Nachteil dadurch beseitigen, dass erfindungs&eniäss die "Wicklung des Querstromkreises mit erheblich kleinerem Kupferaufwand ausgeführt wird, insbessndere so, dass die Stromdichte in beiden Ankerwicklungen etwa gleich gross ist. Die gesamten Ankerverluste werden dann zwar etwas grösser, aber diese Vergrösserung ist nicht nennenswert. _eine höhere SpannungBy correspondingly pale conductor cross-sections of the two armature windings, it can be achieved that the entire; The current heat losses occurring in the armature are not greater than in the case of the version with a single winding. However, this requires a considerably larger size winding space in the anchor and causes a copper effort _t which is approximately twice as large as when using a common winding, one can thereby eliminate this drawback that Inventive & eniäss the "winding of the cross-circuit is carried out with a considerably smaller copper effort insbessndere so that the current density in both armature windings is about the same. The total armature losses are then somewhat greater, but this increase is not worth mentioning. _A higher voltage

Uurch die Ausführung der Wicklung des Querstromlireises / würde sich zwangläufig eine hohe, meist unerwünschte Reaktanzspannung für diesen Stromkreis ergeben. Diesen Mangel kann man erfindungsgemäss dadurch beseitigen, dass die Wicklung des QuerStromkreises, die eine grössere Windungszahl je Kommutatorsegment besitzt, in der Nut oben, also näher dem Luftspalt zu liegen kommt, während die iicklußg des Ausgangsstromkreises, in der Nut unten, also näher dem Nutengrund zu angeordnet wird. Sine solche Wicklungsanordnung zeigt beispielsweise Fig. 4. Hier ist mit 2td> eine oben in der Nut 5 liegende Spulenseite des Querstromkreises, mit 20 eine in der Nut unten liegende Spulenseite des Ausgangsstisomkreises bezeichnet. The execution of the winding of the cross-flow cable would inevitably result in a high, mostly undesirable, reactance voltage for this circuit. According to the invention, this deficiency can be eliminated by the fact that the winding of the transverse circuit, which has a larger number of turns per commutator segment, comes to lie in the slot above, i.e. closer to the air gap, while the iicklußg of the output circuit, in the slot below, i.e. closer to the slot base to be ordered. Such a winding arrangement is shown, for example, in FIG. 4. Here, 2td> denotes a coil side of the cross-circuit circuit located above in the slot 5, and 20 denotes a coil side of the output stisome circuit located below in the slot.

Selbstverständlich können nicht nur für den AusgangsStromkreis, sondern auch für den Querstromkreis besondere Wendepole vorgesehen werden, um für beide Kreise eine gute Kommutierung zu sichern und eine Rückwirkung auf die verschiedenen Felder zu verhüten.Of course, not only for the circular output power, but are also intended for cross-circuit special turning pole to ensure good commutation for both circles and to prevent an effect on the various fields.

Zur weiteren Verbesserung der Verstärkung einer solchen Maschine können auch bekannte Kompoundwicklungen und die anderen für solche Maschinenarten bekannten Wicklungen verwendet werden. So kann z.3. sowohl im Qusrstromkreis als auch imTo further improve the reinforcement of such a machine, known compound windings and the other windings known for such types of machines can be used. For example, 3. both in the Qusr circuit and in the

AusgangSBtroinkreie sine Hi 1 f sr si benssoW.usswioklung eingeschaltet werden, die das primäre Erregerfeld bezw. das Querfeld weiter verstärkt. Da solche vicklungsarten im Ständer derartiger Verstärkermaschinen an sich bekannt sind, erübrigt sich eine nähere Erläuterung anhand von Ausführungsbeispielen. AusgangSBtroinkreie sine Hi 1 f sr si benssoW.usswioklung is switched OFF are the BEZW the primary excitation field. the cross-field further strengthened. As such in the stand vicklungsarten derarti ger amplifier equipment in itself known, a more detailed explanation is unnecessary reference to embodiments.

Claims

7 claims 4 figures. Claims;

1. Two-stage or multi-stage direct current machine, in particular an amplifier machine, in which, in the case of a generator, one, first Field in the armature induced currents of the first type generate a second field, which in turn generates currents of the second type Induced in the armature, etc., characterized in that the armature is electrically separate for the individual types of current and windings connected to separate commutators.

2. Two-stage DC amplifier machine with cross-flow and output circuit according to claim 1, characterized in that that the shunt circuit and the output circuit each have a special armature winding with commutator and that Winding for the cross circuit has a higher number of turns than the winding for the output circuit, in particular in such a way that the voltage induced in the transverse current circuit is considerably greater than the brush voltage drop in this circuit.

3. Machine according to claim 1 and 2, characterized in that the commutators (11, 12, Fig.3) of the two windings (10, 20, Fig. 2) are arranged on different sides of the armature core assembly (4).

4 »machine according to claim 1 to 3» characterized in that

that the winding (10, Pig.2) of the cross-flow circuit is designed with a correspondingly smaller amount of copper than the Winding (20) of the output circuit, in particular such that the current density in both windings (10, 20) is approximately the same is big.

5. Machine according to claim 1 to 3 _? characterized in that the winding (20, Fig. 2 and 4) of the output circuit is arranged in the armature slot (5) below, ie closer to the base of the slot, and the winding (10) of the transverse circuit is arranged above, ie closer to the air gap.

6. Machine according to claim 1 to 5, characterized in that reversing poles are provided for both armature windings, the are excited by the currents of the associated windings,

7 * machine according to claim 1 to 6, characterized in that in ϊόϋ-β winding of the cross circuit and / wire in d4- &<W winding of the output circuit, additional excitation windings are switched on, which sit on the poles of the stator and the primary excitation field respectively . reinforce the cross-field additionally.

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