DE157704C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

JV! 157704 KLASSE 21 tf.

erregenden Drehfeld.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ein- oder Mehrphasenmaschinen mit einem durch Wechselstrom erzeugten erregenden Drehfeld und besteht darin, daß sowohl auf dem feststehenden wie auf dem umlaufenden Teil eine Energiewicklung vorhanden ist, während die Erregerwicklung auf einem der beiden Magnetkörper derart angeordnet wird, daß die Felder der beiden auf demselben

ίο Magnetkörper liegenden Wicklungen um eine halbe Polteilung gegeneinander verschoben sind. Die Erfindung kann ebensogut bei Generatoren wie Motoren, Strom-, Spannungsoder Periodenumformern Anwendung finden.

Auf der Zeichnung ist als Ausführungsform der neuen Maschine ein Dreiphasenstromgenerator in Verbindung mit Diagrammen für die Magnetisierung und die Phasen dargestellt.

Der Magnetkörper α besitzt eine Dreiphasenwicklung mit den Phasen 1, 2, 3, während der Magnetkörper b mit zwei Dreiphasenwicklungen 4, 5, 6 und 7, 8, 9 ausgestattet ist, die gegeneinander um eine halbe Polteilung verschoben sind. Nimmt man an, daß beide Magnetkörper α b stillstehen und in die Wicklung 7, 8, 9 Dreiphasenstrom hineingeschickt wird, so wird ein Drehfeld erzeugt, das bekanntlich je nach der Schaltung der Phasen rechts oder links herum mit einer Drehzahl umläuft, die gleich der Wechselzahl dividiert durch die Polzahl ist. Es werden dann in der gegenüberstehenden Wicklung 1,2, 3 Wechselpotentiale von derselben Wechselzahl induziert, und die gleichen Wechselpotentiale treten auch in der Dreiphasenwicklung 4, 5, 6 auf. Würde man die beiden Wicklungen 1, 2, 3 und 4, 5, 6 schließen, so würden ihre Felder in gleicher Lage und Richtung entstehen und sich addieren (Fig. 2).

Läßt man nun den Magnetkörper b umlaufen, so werden in der Dreiphasenwicklung I, 2, 3 Wechselpotentiale von einer Wechselzahl induziert, die gleich der Summe oder Differenz der Wechselzahl des Feldes der Dreiphasenwicklung 7, 8, 9 und der Umdrehzahl mal Polzahl des Magnetkörpers b ist. Es sei z. B. ^ die Wechselzahl in der Dreiphasenwicklung I, 2, 3, ^² die Wechselzahl in der Dreiphasenwicklung 7, 8, 9, ρ die Polzahl sowohl des Magnetkörpers α als auch des Magnetkörpers b, η die relative Umdrehzahl zwischen den beiden Magnetkörpern α und b.

Es ist dann

(I) $¹ = f+pn,

wenn die Bewegungsrichtung die Felddrehung zu vermehren sucht, dagegen

(2) - ρ n,

wenn die Bewegungsrichtung der Felddrehung entgegengesetzt ist.

Die Wechselzahl in der Dreiphasenwicklung I, 2, 3 wird also gleich Null, wenn die Drehgeschwindigkeit des Feldes der Wicklung" 7, 8, 9 ebenso groß wie die Drehgeschwindigkeit des Magnetkörpers b, aber entgegengesetzt gerichtet ist. Die Wechselzahl der Dreiphasenwicklung I, 2, 3 wird doppelt so groß wie die der Dreiphasenwicklung 7, 8, 9, wenn Feldgeschwindigkeit und Bewegungsgeschwindigkeit in gleichem Sinne wirken. Die Wechselzahl der Dreiphasenwicklung 1, 2, 3 wird schließlich gleich der Wechselzahl der Dreiphasenwicklung 7, 8, 9, wenn die mecha-

nische Drehgeschwindigkeit doppelt so groß wie die Feldgeschwindigkeit, aber entgegengesetzt gerichtet ist. In letzterem Falle kehren sich natürlich die Potentiale in der Dreiphasenwicklung i, 2, 3 um. Sind die betreffenden Stromkreise geschlossen, so werden also die Felder der Phasen 1, 2, 3' und 4, 5, 6 entgegengesetzt gerichtet sein.

Wird also dem beschriebenen System mechanische Energie in Form der Drehung des Magnetkörpers b zugeführt, so gibt sowohl die Wicklung 1,2,3 wie auch die Wicklung 4, 5, 6 elektrische Energie ab, während gleichzeitig die Felder der genannten Wicklungen sich gegenseitig aufheben.

Die Ströme der Wicklungen 1, 2, 3 und 4, 5, 6 können getrennt benutzt werden. Besitzen sie gleiche Potentiale, so kann man diese Wicklungen auch parallel und bei

ao gleicher Phasenstromstärke auch hintereinander schalten.

Fig. 3 zeigt eine solche Maschine, deren Dreiphasenwicklungen 1, 2, 3 und 4, 5, 6 parallel geschaltet sind, um gemeinschaftlich auf ein Netz arbeiten zu können. Die Phasen 7, 8, 9 der eigentlichen Erregerwicklung können von einer mit dem Generator gekuppelten Wechsel- oder Drehstromerregermaschine, einer synchron laufenden Maschine, einem Umformer oder vom eigenen Netz aus unmittelbar oder durch einen Spannungsoder Stromtransformator gespeist werden. Da in diesem letzten Falle der die Wicklungen 7, 8, 9 speisende Strom von der Maschine selbst erzeugt wird, so wird diese zu einer selbsterregenden Maschine.

In Fig. 4 sind wieder die resultierenden Amperewindungen bezw. die Magnetfelder für den Zeitpunkt dargestellt, in welchem die Dreh-Stromsysteme die aus den nebenstehenden Stromdiagrammen ersichtlichen Phasen haben.

Das von den Phasen 7, 8, 9 herrührende Haupterregerfeld ist schraffiert gezeichnet.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Stromrichtungen und Magnetfelder, wenn sich die Stromphasen je um 30° gedreht haben und der Magnetkörper b um '/₃ Polteilung fortgeschritten ist.

Die Fig. 7 und 8 zeigen die Stromrichtungen, wenn sich die Stromphasen je um weitere 30⁰, d. h. um 60° gegen die Stellung der Fig. 3 und 4 gedreht haben und der Magnetkörper b wieder um Y₃ Polteilung fortgeschritten ist.

Man erkennt hieraus, daß die Felder der Phasen i, 2, 3 und 4, 5, 6 sich zu jeder Zeit vollständig aufheben, wenn die mechanische Drehgeschwindigkeit doppelt so groß wie die des Drehfeldes, aber ihr entgegengesetzt gerichtet ist.

Da die beiden Stromsysteme 1, 2, 3 und 4, 5, 6 gleiche Funktionen haben, so können die Magnetkörper α und b gegeneinander vertauscht werden, d. h. der Magnetkörper a kann umlaufen und b kann feststehen. Da ferner alle drei Wicklungen gleiche Polzahl haben, so kann die Erregerwicklung 7, 8, 9 gewissermaßen in zwei Teile zerlegt werden, von denen der eine auf dem Magnetkörper a und der andere auf dem Magnetkörper b in symmetrischer Weise angeordnet wird und die dann beide gleiche Phasen erzeugen.

Nach vorliegender Erfindung kommt es weder auf die Phasenzahl des das primäre Drehfeld erzeugenden Stromes noch auf die Phasenzahl des abgegebenen Stromes an. Man kann z. B. das primäre Drehfeld durch eine Dreiphasenwicklung erzeugen und von der Maschine Ein-, Drei- oder Mehrphasenstrom abnehmen. Man kann aber auch das primäre Drehfeld durch Einphasenstrom erzeugen, indem man eines der beiden in einander entgegengesetztem Sinne umlaufenden Drehfelder benutzt, in die man sich das Feld eines Einphasenstromes zerlegt denken kann. Die betreffenden Wicklungen sind natürlich dementsprechend einzurichten.

Die Gleichungen I und 2 lassen schließlich erkennen, daß bei Verwendung eines erregenden Drehfeldes von beliebiger Wechsel- oder Phasenzahl man Wechselströme beliebiger Phasenzahl und mit jeder von Null ansteigenden Wechselzahl erhalten kann.

Claims (2)

Patent-An Sprüche:

1. Ein- oder Mehrphasenmaschine mit einem durch Wechselstrom erzeugten erregenden Drehfeld, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl auf dem feststehenden wie auf dem umlaufenden Teil eine Energiewicklung vorhanden und die Erregerwicklung auf einem der beiden Magnetkörper derart angeordnet ist, daß die Felder der beiden auf demselben Magnetkörper liegenden Wicklungen um eine halbe Polteilung gegeneinander verschoben sind.

2. Ausführungsform der Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Magnetkörper außer der Energiewicklung eine weitere unabhängige Erregerwicklung erhält, die derart angeordnet ist, daß die Felder der auf demselben Magnetkörper liegenden beiden Wicklungen um eine halbe Polteilung gegeneinander verschoben sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.