DE170990C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es ist vielfach erwünscht, aus ein und derselben Wechselstrommaschine Strom verschiedener Frequenz entnehmen zu können, beispielsweise zum Betriebe von Motoren, die mit wechselnder Umdrehungszahl arbeiten sollen, oder um beim gleichzeitigen Betriebe von Motoren und elektrischen Beleuchtungskörpern die den verschiedenen Betriebsbedingungen tunlichst angepaßten Stromfrequenzen

ίο zu erhalten usw. Es sind deshalb mehrfach Vorschläge aufgetaucht für elektrische Maschinen, die der Bedingung gleichzeitiger Entnahme von Strom verschiedener Frequenz genügen sollen. So sind u. A. in den deutsehen Patentschriften 127792, 128406, 131550 und 131677 Einrichtungen beschrieben, welche die Aufgabe lösen unter Anwendung einer einzigen induzierten Wicklung eines Generators oder Umformers und zweier induzierender Wicklungen. Nachfolgend ist nun eine neue Ausgestaltung von Wechselstromgeneratoren beschrieben, die, wie sich zeigen wird, die Erzeugung und Regelung von Strömen verschiedener Frequenz in wesentlich weiteren Grenzen unabhängig voneinander gestattet, als die bisher bekannten.

Zu dem Zweck erhält der Generator mehrere voneinander vollständig unabhängige induzierte Wicklungen verschiedener Polzahl, die in denselben Nuten des Ankers untergebracht werden. Diese Ankerwicklungen dienen zur Erzeugung der Wechselströme verschiedener Frequenz und weiden induziert von einem gemeinschaftlichem Feldmagnetsystem, dessen Wicklung "und Erregung so eingerichtet ist, daß es zur gleichzeitigen Induzierung der voneinander unabhängigen Ankerwicklungen verschiedener Polzahl geeignet ist.

Ein solches Feldmagnetsystem kann am einfachsten in der Form eines Grammeringes (Fig. 1) gedacht werden, der, wie zunächst angenommen werden soll, mit mehreren unabhängigen geschlossenen Wicklungen bekannter Art versehen ist. Wäre dieses Feldmagnetsystem beispielsweise einzurichten für einen Generator mit zwei verschiedenen induzierten Wicklungen, von denen die eine zweipolig, die andere achtpolig geschaltet ist, entsprechend einem Frequenzverhältnis der induzierten Ströme von 1:4, so würde die Erregung des Feldmagnetsystems für die zweipolige Ankerwicklung durch Anlegeneiner Gleichstromquelle an die einander gegenüber liegenden Punkte I und II der Wicklung JP₁ erfolgen. Bei dieser Erregung bilden sich zwei Pole im Feldmagnetsystem aus, deren Achse durch die Anschlußpunkte I und II der Wicklung geht. Beim Umlauf des so erregten Feldmagnetsystems wird nun aber lediglich die zweipolige Ankerwicklung des Generators induziert, während sich be-

kanntlich die Induktionen auf die verschiedenen Abteilungen der achtpoligen Wicklung gegenseitig aufheben.

Das Umgekehrte gilt für die Ankerwicklungen mit zwei Polen, wenn an den acht Anschlußpunkten ι bis 8 der Feldwicklung w_% Gleichstrom wechselnder Polarität eingeführt wird. Es bilden sich dann in dem Feldmagnetsystem acht Pole von wechselnder

ίο Polarität aus, deren Achsen mit den Anschlußpunkten der Wicklung zusammenfallen. Wird nun aber das Feldmagnetsystem durch die beiden Wicklungen gleichzeitig erregt, so addieren sich algebraisch die beiden magnetisehen Kraftflüsse verschiedener Polzahl, und zwar derart, daß gleichzeitig die beiden unabhängigen Ankerwicklungen des Generators ganz so induziert werden, wie vorher im Einzelnen. Das würde allerdings genau nur dann zutreffen, wenn die Permeabilität der aktiven Eisenteile konstant wäre. Durch Wahl des Sättigungsgrades hat man es indessen in der Hand/ die aus der nicht konstanten Permeabilität folgenden Abweichungen soweit erforderlich einzuschränken.

An Stelle der zwei Wicklungen W₁ und W₂ des Feldmagnetsystems, die zunächst vorausgesetzt sind, kann unter Umständen auch eine einzige dienen. Denn man wird immer imstande sein, durch angemessene Wahl der Gleichstromspannungen an den Anschlußpunkten der gemeinschaftlichen Feldwicklung, durch Parallelschalten von Widerständen zu den Wicklungsabteilungen oder in anderer Weise, die Erregerströme in diesen Abteilungen so zu bemessen, daß der resultierende magnetische Kraftfluß in der Tat gleich der Summe der durch Erregung der getrennten Wicklungen entstehenden Kraftflüsse ist.

In ähnlicher Weise, ■ wie vorstehend für zwei bestimmte Polzahlen und Frequenzen dargestellt ist, können beliebig viele, in den gemeinschaftlichen Ankernuten untergebrachte unabhängige Wicklungen von einem gemeinschaftlichen, den verschiedenen Polzahlen entsprechend erregten Feldmagnetsysteme unabhängig voneinander induziert werden. Dabei lassen sich die Spannungen der induzierten Wicklungen unabhängig voneinander regeln, und die Ankerwicklungen können nicht nur für verschiedene Polzahlen, also für verschiedene Frequenzen, sondern auch für verschiedene Phasenzahlen eingerichtet werden. Grenzen werden nur durch die konstruktiven Bedingungen gezogen, die sich aus der Nutenzahl und anderen Einzelheiten der Ausführung ergeben.

Ein Wechselstromgenerator der beschriebenen Art kann auch in vorhandenen Anlagen als synchroner Umformer dienen, wobei die eine Ankerwicklung zur Aufnahme

von Leistung aus dem Netz dient, die an- ι

deren zur Abgabe von Leistung beliebig bestimmter Spannung und Frequenz an Verbrauchskörper. 65 '

Eine größere Freiheit in der Wahl der

Frequenzverhältnisse und größere Wirtschaftlichkeit, sowohl hinsichtlich des Wirkungs- V grades wie der Herstellungskosten, erhält man noch, wenn man auf das vorstehend 70 j beschriebene Maschinensystem die für Asynchron- und Synchronmaschinen an sich bekannte Kaskadenschaltung anwendet. Wenn man nämlich die eine Statorwicklung S₁ (Fig. 2) an das Netz legt, die dazugehörige Phasenwicklung des Rotors r₁ mit der Statorwicklung s₂ von abweichender Polzahl verbindet und endlich die zu S₂ gehörige Rotorwick- ;■ lung r₂ mit Gleichstrom erregt, so läuft der Rotor synchron mit der in T₁ und S₂ herrsehenden Frequenz, während zwischen S₁ und T₁ die Transformierung der S₁ zügeführten Leistung auf eine entsprechend ge- ; ringere Frequenz stattfindet. Wechselstrom dieser Frequenz kann dann durch die Leitungen I dem Umformer entnommen werden. Wäre beispielsweise die zugeführte Frequenz 50, S₁ und T₁ vierpolig gewickelt, S₂ und r₂ dagegen zweipolig, so würde die Tourenzahl des Rotors 1000 in der Minute sein und die go an den Leitungen I abzunehmende Frequenz annähernd 16. ?

In Fig. 3 ist ein ausführlicheres Schema der eben besprochenen Schaltungsweise für Drehstrom dargestellt. Stator und Rotor sind durch randschraffierte Kreise angedeutet, die Phasen der Drehstromwicklungen durch ein-, zwei- und dreifache Linien unterschieden.

Von den Verbindungsschleifen der aktiven Wicklungsteile sind am Stator nur die vorderen angegeben, am Rotor auch die auf der Rückseite (gestrichelt). Die auf der Innen- ' seite des Stators angegebene Wicklung mit den Zuleitungen I, II, III entspricht also der Statorwicklung S₁ der Fig. 2, die auf der Außenseite des Stators mit den Leitungen / nach den drei innersten Schleifringen des :

Rotors entspricht der Statorwicklung S₂. Die zum Stator und Rotor konzentrischen Kreisstücke stellen die Verbindungen der neutralen Punkte der Wicklungen dar. Der Rotor kann durch die beiden äußeren Schleifringe Gleichstrom für die hier der übersichtlichen Darstellung wegen gewählte Polwicklung erhalten. Diese Wicklung entspricht der Wicklung r₂ in Fig. 2, während die mit den freien Enden an die drei inneren Schleifringe ge- ':

legte Dreiphasenwicklung des Rotors der Wicklung r₁ entspricht.

Unter Umständen kann auch die Erregung der Rotorwicklung r₂ (Fig. 2) durch Gleichstrom unterbleiben und bei asynchronem Lauf

des Rotors durch vom Stator induzierten Strom erfolgen, welche Schaltung durch die punktierte Verbindungslinie der Rotorwicklung r₂ angedeutet ist.
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Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Wechselstrommaschine zur gleichzeitigen Erzeugung oder zur Umformung

   ίο von Strömen verschiedener Periodenzahl, Spannung oder Phase, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere unabhängige induzierte Wicklungssysteme verschiedener Polzahl in Verbindung mit einem FeIdmagnetsystem, bestehend aus einer oder mehreren in sich geschlossenen, gleichmäßig fortlaufenden Wicklungen mit den gewünschten Polzahlen entsprechend gewählten Zuführungspunkten für den erregenden Gleich- oder Wechselstrom, so daß das Magnetsystem nach Bedarf der Polzahl einer der induzierten Wicklungen entsprechend erregt werden kann, oder gleichzeitig den Polzahlen mehrerer induzierten Wicklungen entsprechend, wobei sich die induzierenden magnetischen Felder algebraisch summieren.
2. 2. Wechselstrommaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Rotorwicklungen der einen Polzahl mit Statorwicklungen der anderen Polzahl über Schleifringe verbunden sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.