DE193772C

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Publication number: DE193772C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-JKS193772-KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Januar 1907 ab.

Bei Einankerumformern der bisher bekannten Arten ist die Wechselstromspannung von der Gleichstromspannung abhängig, denti die Feldwicklung f (Fig. i), welche in der Gleichstromwicklung c des Läufers in Richtung an den Kollektorbürsten a a die Gleichstromspannung e_g hervorruft, erzeugt auch die Wechselstromspannung e_w, welche an bestimmten Punkten der Wicklung c über ίο Schleifringe und Bürsten b abgenommen wird. Führt man nun in der einfachsten Weise den Umformer mit Nebenschlußerregung f aus, so ändert sich die Erregung des Umformers bei wechselnder Belastung auf der Gleichstromseite. Hierbei wird die Wechselstromspannung e_w von den Belastungsschwankungen auf der Gleichstromseite beeinflußt, und jeder Spannungsverlust an der Gleichstromseite macht sich auch auf der Wechseiso stromseite fühlbar. So war es bisher nicht möglich, Einankerumformer exakt zu kompoundieren, besonders wenn sie von der Gleichstromseite aus angetrieben wurden.

Gemäß der Erfindung wird es nun möglich gemacht, nach Belieben die Wechselstromspannung von der Gleichstromspannung unabhängig zu machen, das Verhältnis der beiden Spannungen willkürlich einzustellen oder zu regeln oder den Umformer zu kompoundieren, indem die Wechselstromspannung entweder unabhängig von der Belastung des Umformers oder in Abhängigkeit von der Belastung, z. B. der Belastung auf der Gleichstromseite, durch ein mittels Gleichstrom erzeugtes Feld beeinflußt, wird, welches derart angeordnet ist, daß es die E. M.K. bzw. die Gegen-E. M. K. auf der Gleichstromseite des Umformers nicht beeinflußt.

In der Richtung der Gleichstrombürsten ist schon im allgemeinen das vom Gleichstrom im Läufer erzeugte sogenannte Ankerfeld vorhanden. Dieses Feld kann nun in der erforderlichen Weise durch eine Feldwicklung g beeinflußt werden, deren wirksame Achse im wesentlichen in die Richtung der Gleichstrombürsten fällt, so daß unter den Gleichstrombürsten bei der Rotation der Läuferwicklung im Felde der Wicklung g keine elektromotorische Kraft oder Gegenkraft erzeugt wird. Die Wicklung g ist regelbar und kann deshalb nach Bedarf dazu benutzt werden, das durch den die Bürsten a a durchfließenden Gleichstrom in der Läuferwicklung erzeugte Ankerfeld zu unterstützen oder ganz oder teilweise aufzuheben oder überzukompensieren.

Das Feld in der Richtu'ng der Gleichstrombürsten, welches im wesentlichen nur die Wechselstromspannung, nicht aber die Gleichstromspännung beeinflußt, kann nun dadurch von der Belastung des Umformers unabhängig gemacht werden, daß man durch eine Serienkompensationswicklung k (Fig. 3) das Ankerfeld aufhebt und die Wicklung g von einer von der Belastung unabhängigen Spannung aus speist.

Im allgemeinen wird bei Mehrphasenumformern die Wicklung k sehr klein ausfallen, da die Wechselstromamperewindungen die Gleichstromamperewindungen einander entgegenwirken und sich nahezu kompensieren. Das Feld m der Richtung der Gleichstrombürsten α α kann nun durch _ entsprechende Einstellung der Erregung der Wicklung oder durch Drehung der Bürstenachse gegen die

ίο Feldachse geändert werden. Hierdurch wird die Wechselstromspannung beeinflußt, und man kann mittels einfacher Feldregelung die Wechselstromspannung in weiten Grenzen regeln.

Die Wechselstromspannung ist aber nicht allein eine Funktion des Feldes in der Richtung a α, sondern sie ist eine Funktion des resultierenden Feldes, welches das Feld in Richtung α α und das senkrecht zur Bürstenachse α α stehende Feld als Komponenten hat. Um nun bei Änderung der Gleichstromspannung die Wechselstromspannung konstant zu halten, muß man die Wicklungen f und g so erregen, daß das resultierende Feld unverändert bleibt. Will man dagegen die Gleichstromspannung konstant halten und die. Wechselstromspannung ändern, so muß man die Erregung der Wicklung / unverändert halten und die Erregung der Wicklung g allein ändern.

Den " Spannungsabfall, welcher durch den Belästungsstrom auf der Gleichstromseite hervorgerufen wird, kann man gemäß Fig. 3 dadurch kOmpoundieren, daß. man in die Achse der Wicklung f noch eine zweite vom Belästungsstrom durchfiossene Wicklung h legt und derart schaltet, daß sie die Wicklung f unterstützt, also bei steigendem Gleichstrom das die Gleichstromspannung bestimmende Feld stärkt.

Will man vermeiden, daß gleichzeitig auch das die Wechselstromspannung beeinflussende resultierende Feld größer wird, so muß das Feld in Richtung der Wicklung g ebenfalls

unter Einfluß des Belastungsstromes geschwächt werden. Man kann diese Schwächung dadurch erreichen, daß man eine Kompensationswicklung k verwendet, welche weniger Windungen besitzt als die völlige Kompensation des Ankerfeldes erfordert.

Die Wicklungen f und g können je nach Bedarf abhängig oder unabhängig voneinander geregelt werden.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß, wie bisher vorausgesetzt, die Wicklungen f und g von Spannungen, gespeist werden, welche von der Belastung unabhängig sind. Hierbei ist folgender in Fig. 4 dargestellter Fall bemerkenswert.

In der Richtung der Bürsten α α ist die Wicklung g mit der Kompensationswicklung zu einer Wicklung k vereinigt und vom Belastungsgleichstrom durchflossen. Sie wirkt als Überkompensationswicklung. Das Feld in der Richtung ihrer Achse ist also eine Funktion des Belastungsstromes. In der elektrisch senkrecht auf der Achse der Bürsten α α stehenden Achse sind zwei Wicklungen vorgesehen. Die Wicklung/ liegt im Nebenschluß zum Anker, die Wicklung h in Reihe zu diesem. Die Wicklung h soll hierbei nur einen geringen Eisenquerschnitt umfassen, so daß schon bei einem verhältnismäßig kleinen Belastungsstrom ein hoher Grad der Sättigung erreicht wird. Wenn man auf der Gleichstromseite diesem Umformer Strom entnimmt, so wird durch die Wicklung h der Spannungsabfall so lange ausgeglichen, bis das infolge der Eisensättigung erzeugte Hauptstrom feld nicht mehr zunimmt. Von da an wird ein Spannungsabfall eintreten, in dessen Folge die Erregung der Wicklung / kleiner werden muß. Die Wicklung k wird aber bei wachsendem Strom mehr erregt, und das resultierende Feld, welches die Höhe der Wechselstromspannung bestimmt, wird bei entsprechender Abstimmung der Wicklungen/" und k mit fast konstanter Stärke sich immer mehr in die Richtung der Bürsten α α drehen. Schließt man die Gleichstromseite vollständig kurz, so wird die Gleichstromspannung gleich Null. Das senkrecht auf der Büchsenachse α α stehende Feld wird jedoch nicht gleich Null, da die erregende Kraft der vom Kurzschlußstrom durchflossenen Wicklung h übrigbleibt. Sie ist jedoch so gering, daß sie gerade zur Erzeugung einer E. M. K. ausreicht, welche den Kurzschlußstrom hervorzubringen imstande ist. In der Richtung der Bürsten α α ist die volle erregende Kraft der Wicklung Ar wirksam, und das durch sie hervorgerufene Feld erzeugt vorwiegend die Wechselstrom-Gegen-E. M. K. im Anker. Durch geeignete Wahl der Verhältnisse läßt sich nun erreichen, daß bei konstant bleibender Wechselstrom - E. M. K. der auf der Gleichstromseite entnommene Strom einen gewissen Betrag zu überschreiten nicht imstande ist, und daß er innerhalb weiter Grenzen bei Veränderung des äußeren Widerstandes und der Klemmenspannung praktisch konstant gehalten werden kann.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2 der Zeichnung, und zwar für den Fall, daß der infolge der Gleichstrombelastung sonst bei Einankerumformern auftretende Spannungsabfall auf der Wechselstromseite kompoundiert werden, soll. Mit α α sind wieder die Gleichstrombürsten bezeichnet, Senkrecht zur Achse dieser Bürsten ist die iao Nebenschlußfeldwicklung / angeordnet; der Wechselstrom wird der Ankerwicklung c

mittels Schleifringen und Bürsten b entnommen und beispielsweise einem Beleuchtungsnetz über einen Transformator t zugeführt, während die Gleichstrombürsten λ α an der als Akkumulatorenbatterie dargestellten Gleichstromzentrale liegen.

Die Polzahl der Nebenschlußwicklung / entspricht der durch die Stellung der Bürsten α α bestimmten Polzahl der Gleichstromwicklung c des Rotors. Die Kompoundierung des Spannungsabfalles wird gemäß der Erfindung mittels einer Gleichstromserienwicklung g bewirkt, welche indessen derart angeordnet ist, daß sie auf die zwischen den Bürsten^ α auftretende E. M. K. keinen Einfluß hat. Sie wird beispielsweise mit halber oder doppelter Polzahl der Wicklung f bzw. c ausgeführt. Damit jedoch die Wicklung g auf die Wechselstromseite des Umformers einen Einfluß hat, erhält der Läufer außer der Gleichstromwicklung c noch eine Wechselstromwicklung d von derselben Polzahl wie die Serienwicklung g. Auf diese Weise wird bei größerer Belastung des Umformers, also bei Zunahme des die Bürsten α α durch-, fließenden Gleichstromes, in der Wechselstromwicklung d eine zusätzliche Spannung induziert, welche den sonst auftretenden Spannungsabfali ausgleichen kann, ohne daß die an den Gleichstrombürsten α α auftretende Gegen-. E. M. K. beeinflußt wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur unabhängigen Regelung der Wechselstromspannung gegenüber der Gleichstromspannung bei Einankerumformern, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung durch Änderung eines mittels Gleichstrom erzeugten Feldes erfolgt, dessen Polzahl oder Lage gegenüber der Achse der Gleichstrombürsten so angeordnet ist, daß es in der Gleichstrornwicklung der Maschine in der Achse . der Gleichstrombürsten im wesentlichen keine elektromotorische Kraft hervorruft.
2. Umformer zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Gleichstrom durchflossene und behufs Spannungs- $0 änderung regelbare Feldwicklung vom Arbeitsstrom der Gleichstromseite des Umformers oder einem ihm proportionalen Strom durchflossen wird.
3. Umformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Arbeitsstrom durchflossene Feldwicklung auf Kompoundierung der Wechselstromspannung des Umformers eingestellt ist.
4. Umformer nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der zusätzlichen Feldwicklung gleichzeitig mit der Feldstärke in der senkrecht zu der Achse der Gleichstrombürsten liegenden Achse derart veränderlich gemacht ist, daß das resultierende Feld konstant bleibt.
5. Umformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Feldregelung nach Anspruch 4 die Änderung der die Gleichstromsparmung beeinflussenden Erregung , derart von der Gleichstrombelastung abhängig gemacht ist, daß die Gleichstromspannung kompoundiert ist.
6. Umformer nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche regelbare Feldwicklung gleichzeitig als Serienkompensationswicklung zur Aufhebung des vom Gleichstrom im Anker erzeugten Feldes benutzt wird.
7. Umformer nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Feld eine Komponente des Hauptfeldes benutzt wird, indem die Gleichstrombürsten um einen entsprechenden Winkel gegen das Hauptfeld verstellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.