DE154509C - - Google Patents

Description

PATENTAMT.

- JV* 154509 KLASSE 21 d.

Die Wechselstromgeneratoren, deren Läufer mit Gleichstromwicklung und Kollektor versehen ist, werden stets dann am besten arbeiten, wenn sie genau im Synchronismus laufen. Der synchrone Lauf bedingt nun aber für jede Belastung eine bestimmte Bürsteneinstellung, und zwar hängt dieser Bürstenwinkel von der Größe und der Art der Belastung ab. Es müssen im praktischen

ίο Betriebe also die Bürsten bei jedem Belastungswechsel wieder genau eingestellt werden. Sind die Bürsten nicht genau eingestellt, so arbeiten die Maschinen natürlich außerhalb des Synchronismus, und zwar oberhalb oder unterhalb. Jede Abweichung vom Synchronismus bedingt eine Induktion in den Läuferwicklungen und damit eine Ursache zur Funkenbildung an den Bürsten.

Ferner ist bei diesen Maschinen nur dann mit Sicherheit auf remanenten Magnetismus zu rechnen, wenn sie sich im Betriebe nicht allzuweit vom Synchronismus entfernt haben. Auch wird bei einer Abweichung der Maschine vom Synchronismus infolge einer Belastungsänderung trotz der konstanten Antriebs'geschwindigkeit des Läufers eine Änderung in der Wechselzahl der erzeugten Ströme notwendigerweise -eintreten, was bekanntlich bei dem Arbeiten - auf ein Netz ein großer

Übelstand ist.

Vorliegende Erfindung bezweckt, eine Bürstenverstellung bei Belastungsänderungen unnötig zu machen. Die Maschine arbeitet hiernach einwandfrei mit einer fest bestimmten Bürsteneinstellung bei jeder Belastung und hält sich ohne Bürstenverstellung stets genau im Synchronismus.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist es nötig, stets bei denselben Verhältnissen wie bei Leerlauf zu arbeiten. Dies geschieht, wenn man die Rückwirkung des Ständerfeldes auf den Läufer sowohl nach Größe wie auch nach Richtung und Form vernichtet. Nach der vorliegenden Erfindung werden dem Läufer Ströme zugeführt, deren Wirkung stets der Ankerrückwirkung nach Form und Größe gleich, aber entgegengesetzt ist.

Dies könnte geschehen, indem man dem Rotor B neben der z. B. von Gorges angegebenen Erregerwicklung, die mit den Ständerwicklungen parallel geschaltet und durch Bürsten gespeist wird, eine zweite, in Fig. ι allein dargestellte, von der Erregerwicklung getrennte Gleichstromwicklung mit Kollektor gibt und dieser durch Bürsten c^ß¹/ bei einer passenden Bürsteneinstellung die Ströme zur Vernichtung der Ankerrückwirkung zuführt. Diese Ströme werden den sekundären Windungen von Transformatoren T entnommen, deren Primärwindungen abc mit

den Wicklungen des Ständers A in Reihe geschaltet sind.

Man kann nun hierbei die Erregerwicklung fortfallen lassen und führt dann die Erregerströme in dieselbe Wicklung ein, der schon die Ströme zur Vernichtung der Ankerrückwirkung zugeführt werden.

Die Erregerströme können drei Hilfswicklungen auf der Maschine entnommen werden,

ίο und man würde damit erreichen, daß die Schlüpfung bei jeder Belastung ■ einen konstanten Wert behielte. Im vorliegenden Falle soll aber dieser konstante Wert gleich Null sein, d. h. es soll Synchronismus herrschen.

Es ergibt sich, daß in diesem Falle die Hilfswicklungen dieselbe Lage haben wie die Hauptständerwicklungen. Man kann sie deshalb fortlassen und den Erregerstrom von der Hauptwicklung selbst abzweigen.

Sind die Sekundärwicklungen der Transformatoren T, deren Selbstinduktion = / ist, in Sternschaltung angeordnet und mit dem Ständer (Fig. 2) parallel geschaltet und die Bürsten unter dem Winkel

²"> , π Iw

α ο α} = — 4- arc tar

2 ^& r

eingestellt (wobei r den Widerstand des Stromkreises, w die Periodenzahl bedeutet), so wird man in demselben Stromkreis die Überlagerung folgender Ströme erhalten:

1. der Ströme, welche in den Sekundärwicklungen der oben erwähnten Transformatoren durch Induktion erzeugt sind, das sind Ströme, welche selbsttätig die Ankerrückwirkung nach Größe, Richtung und Form vernichten, und

2. der Erregerströme. Diese werden, da sie beim Wegfall einer besonderen, getrennten

Erregerwicklung durch die Transformatoren gehen, welche für sich wie Selbstinduktionsspulen wirken, um arc tg — — verschoben mit

Bezug auf die Spannung an den Klemmen des Ständers. Die Stellung des induzierenden Feldes, welche sie in dem Läufer herbeiführen, ist also um arc tg —^ gegen diejenige

verzögert, welche, dieses Feld einnehmen würde, wenn diese Ströme mit . der -Spannung in Phase wären. Alles geht also derart vor sich, als wenn die Erregerströme mit der Spannung an den Klemmen des Ständers in

Phase wären und die Bürsten urn arc tg -™

OO V

nach rückwärts verschoben wären, d. h. unter einem Winkel a 0 a¹ =. — eingestellt wären.

Infolgedessen wird die Wechselstrommaschine im Synchronismus erregt werden, und der Synchronismus wird theoretisch unter jeder Belastung beibehalten werden.

Beim Parallelschalten von η synchronen Wechselstrommaschinen kann man für diese Maschinen Transformatoren verwenden, deren Sekundärwicklungen unter sich in Reihe geschaltet sind, wodurch das Parallelschalten erleichtert wird.

Besonders hervorzuheben ist, daß hier die Vernichtung" der Ankerrückwirkung auch dann vollkommen ist, wenn die Phasen verschieden belastet sind. Wenn z. B. von der Maschine nach Fig. 2 nur zwei Phasen belastet werden, so wird auch im Läufer ein unsymmetrisches Feld entstehen, das dem Ständerfeld genau entspricht. Man kann die Maschine also auch zur Erzeugung von Einphasenstrom gebrauchen.

Da die Verhältnisse in der Maschine jetzt dieselben sind wie bei Leerlauf, so arbeitet also die Maschine stets mit konstanter Spannung auch bei jeder Phasenverschiebung im Netz.

Die Vermutung, daß der durch Umkehrung der Gorges'sehen Maschine entstehende Generator wohl auf konstante Spannung kornpoundierbar sein würde", wurde schon in der E. T. Z. von 1901, S. 634 ausgesprochen.

Zur Kompoundierung von gewöhnlichen Wechselstrommaschinen wurden schon früher Transformatoren verwendet. Allein diese Verwendungsart hat mit der hier vorliegenden Erfindung nichts gemein. Bei jener bekannten Anordnung werden die Wechselstrommaschinen mit gleichgerichtetem Einphasenstrom erregt. Da sich auf solche Weise die Gleichstromerregung nach der Belastung richtete, gelang es nur, die Spannung der Maschine konstant zu erhalten. Die Richtung und Form der Rückwirkung wurde dort nicht berücksichtigt, so daß bei jeder Belastungsänderung, trotz des Konstanthaltens der effektiven Spannung, eine Verschiebung in der Spannungskurve eintrat. Nach der vorliegenden Erfindung erreicht man dagegen ein Konstanthalten der Spannung und außerdem ein Festhalten im Synchronismus mit einer unveränderlichen Bürsteneinstellung bei Maschinen, die mit Wechselstrom erregt werden. Die Wirkungsweise des Transformators ist also eine durchaus andere.

Claims (1)

1. Patent-Anspkuch:

   Wechselstromerzeugermaschine, deren Läufer mit Gleichstromwicklung und Korn- 1.15 mutator ausgestattet ist und mittels Bürsten durch Wechselstrom. gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Läufer außer den Erregerströmen weitere Ströme zugeführt werden, welche den sekundären iao

   Windungen von Transformatoren entnommen sind, deren Primärwicklungen mit den Statorwicklungen in Reihe geschaltet sind, wobei diese Ströme sich den vom Stator abgezweigten Erregerströmen überlagern, zum Zwecke, die Rückwirkung des Statorfeldes auf die Ströme im Läufer aufzuheben und so eine Verstellung der Bürsten bei wechselnder Größe und Art der Belastung unnötig zu machen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.