DE201449C

DE201449C -

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Publication number: DE201449C
Application number: DE1907201449D
Authority: DE
Filing date: 1907-09-19
Anticipated expiration: 1927-09-20

Description

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JV* 201449 KLASSE 21 d. GRUPPE- JV * 201449 CLASS 21 d. GROUP

von Netzstrom.from mains power.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. September 1907 ab.Patented in the German Empire on September 20, 1907.

Es ist bekannt, daß man zur Vermeidung von energieverzehrenden Vorschaltwiderständen Stromkreise mit stark veränderlichem Widerstand, wie z. B. Bogenlampen, mit Hilfe eines Motorgenerators an ein Netz konstanter Spannung anschließen kann. Die dabei gebrauchte Sparschaltung ist ähnlich der bei Wechselstromkreisen angewendeten Kompensatorschaltung. Der Kreis wechselnden. WiderstandesIt is known that to avoid energy-consuming series resistors Circuits with highly variable resistance, such as B. arc lamps, with the help of a Motor generator can connect to a network of constant voltage. The one used Economy circuit is similar to the compensator circuit used in AC circuits. The circle changing. Resistance

ίο und der Generator sind untereinander parallel und mit dem Motor hintereinander ans Netz angeschlossen. Bei dieser Anordnung hat man bisher als Generatoren gewöhnliche Nebenschlußmaschinen oder Verbundmaschinen mit Differentialwicklung vorgeschlagen.ίο and the generator are parallel to each other and connected to the mains one behind the other with the motor. With this arrangement one has previously used as generators with conventional shunt machines or compound machines Differential winding proposed.

Eine ganz besondere Wirkung ergibt sich nun, wenn man statt dieser bisher verwendeten Maschinen die von Rosenberg in der E.T.Z. 1905, S. 393 ff. und 1906, S. 1035 ff. beschriebene, fremd- oder selbsterregte Maschine mit kurzgeschlossenen, an der gewöhnlichen Stelle sitzenden Erregerbürsten und mit verschobenen, annähernd in der Polschuhmitte sitzenden Nutzbürsten verwendet. Man kann dann die Spannungscharakteristik für den Kreis veränderlichen Widerstandes so gestalten, wie es sich weder mit den bekannten Motorgeneratoren noch mit einer unabhängig angetriebenen Ro s en b erg sehen Maschine erzielen läßt.A very special effect now results if you have previously used this instead Machines from Rosenberg in the E.T.Z. 1905, p. 393 ff. And 1906, p. 1035 ff., Externally or self-excited machine with short-circuited excitation brushes in the usual place and with displaced, Usable brushes located approximately in the center of the pole shoe. One can then design the voltage characteristic for the circuit of variable resistance so as is the case with either the well-known motor-generators or an independently driven one Ro s en b erg see machine can be achieved.

Fig. ι gibt ein Ausführungsbeispiel dieser Schaltung, ι, ι sind die Zuleitungen, 2 der Motoranker, 3 die Magnetwicklung des Motors, die hier an die volle Spannung angeschlossen ist. 4 ist der Dynamoanker mit dem kurzgeschlossenen Bürstenpaar 5, 5 und den Nutzbürsten 6, 6. Die Magnetwicklung 7 des Generators ist in Reihe mit dem Magnetregler 8 an die Netzspannung angeschlossen. Der Stromkreis mit wechselndem Widerstand ist durch die Bogenlampe 9 versinnbildlicht, die widerstandslos an die Nutzbürsten 6, 6 angeschlossen ist.Fig. Ι gives an embodiment of this circuit, ι, ι are the leads, 2 of the Motor armature, 3 the magnet winding of the motor, which is connected to full voltage here is. 4 is the dynamo anchor with the short-circuited pair of brushes 5, 5 and the utility brushes 6, 6. The magnet winding 7 of the generator is connected in series with the magnet regulator 8 to the mains voltage. Of the Circuit with changing resistance is symbolized by the arc lamp 9, the Is connected to the utility brushes 6, 6 without resistance.

Angenommen, es sei die Netzspannung zwischen den Außenleitern 1, 1 konstant, und es sei durch den Magnetregler 8 eine bestimmte Erregerstromstärke eingestellt, so würde bei völligem Kurzschluß des Kreises 9 am Motoranker 2 die volle Spannung E herrschen und der Motor mit einer dieser Spannung entsprechenden Umlaufszahl η laufen. Die Dynamomaschine wird bei dieser Drehzahl einen bestimmten der Erregung entsprechenden Nutzstrom abgeben. Bezeichnen wir die Netzspannung mit E, den Netzstrom mit I, Spannung und Strom des Motorankers mit e_x und I, Spannung und Strom des Dynamoankers mit e und i₂, Spannung und Strom der Lampe mit e und i, so ist bei Kurzschluß e_x = E zu setzen, e = O, und für i ₂ ist der Kurzschlußstrom i_k zu setzen. Der Generator verbraucht nur so viel Energie, als zur Überwindung der inneren Widerstände notwendig ist. Der Motor wird daher einen Strom I_n aufnehmen, der lediglich die Leerlaufsverluste des Aggregates und Joulesehen Verluste im kurzgeschlossenen Dynamo-Assuming that the mains voltage between the outer conductors 1, 1 is constant, and that a certain excitation current is set by the magnetic regulator 8, then in the event of a complete short circuit of the circuit 9 at the motor armature 2, the full voltage E would prevail and the motor would have a voltage corresponding to this voltage Circulation number η run. At this speed, the dynamo will emit a certain useful current corresponding to the excitation. If we denote the mains voltage with E, the mains current with I, voltage and current of the motor armature with e _x and I, voltage and current of the dynamo armature with e and i ₂ , voltage and current of the lamp with e and i, then in the event of a short circuit e _x = E to be set, e = O, and the short-circuit current i _{k is} to be set for i _2. The generator only consumes as much energy as is necessary to overcome the internal resistance. The motor will therefore absorb a current I _n , which only includes the no-load losses of the unit and Joule losses in the short-circuited dynamo

anker zu decken hat. Der Lampenstrom i ist gleich der Summe von Generator- und Motorstromanchor has to cover. The lamp current i is equal to the sum of the generator and motor current

i == I_n + 4. i == I _n + 4.

Schaltet man nun in den Kreis 9 Widerstand ein, so wird die Spannung zwischen den Bürsten 6, 6 des Dynamoankers nicht mehr O sein, sondern einen endlichen Wert e annehmen. Der Motoranker läuft nun mit einer Spannung e_x = E — e, und es wird sich bei der hier · gezeichneten Schaltung die Umdrehungszahl annähernd verringern aufIf you now switch on a resistor in circuit 9, the voltage between the brushes 6, 6 of the dynamo armature will no longer be 0 , but will assume a finite value e. The motor armature now runs with a voltage e _x = E - e, and the number of revolutions will approximately decrease in the circuit shown here

η =η =

·η₀,· Η ₀ ,

wo n₀ die Drehzahl bei Kurzschluß des Generators bedeutet. Beim "Generator wirkt- die Verringerung der Umdrehungszahl und die Vergrößerung des äußeren Widerstandes zusammen, um den Nutzstrom zu verkleinern. Der Motor anderseits nimmt einen größeren Strom als früher auf, und zwar aus zwei Ursachen : i. muß die nutzbare Energie, die der Generator abgibt, vom Motoranker aufgebracht werden, 2. entspricht der sonach vorhandenen größeren Energieaufnahme eine kleinere Spannung am Motoranker. Es ist nun möglich, durch geeignete Bemessung von Motor und Generator die entgegengesetzt gerichteten Änderungen von Motor- und Generatorstrom derart miteinander in Einklang zu bringen, daß für den äußeren Stromkreis irgendeine gewünschte Charakteristik erzielt wird, z. B. eine praktisch horizontale, bei welcher innerhalb der praktischen Grenzen jeder Spannung der gleiche Strom entspricht, oder eine solche, bei der mit steigender Spannung der Strom mäßig sinkt, oder sogar eine solche, bei der mit steigender Spannung der Strom steigt. Diese Charakteristiken lassen sich hier sogar mit besonders geringem Materialaufwand und besonders gutem Wirkungsgrad erzielen.where n _{0 means} the speed when the generator is short-circuited. In the case of the generator, the reduction in the number of revolutions and the increase in the external resistance work together to reduce the useful current. On the other hand, the motor consumes a greater current than before, for two reasons: i 2. Corresponds to the greater energy consumption that is present at the motor armature. It is now possible, by suitable dimensioning of the motor and generator, to bring the oppositely directed changes in the motor and generator current into harmony with one another in such a way that any desired characteristic is achieved for the external circuit, e.g. a practically horizontal one in which, within the practical limits of each voltage, the same current corresponds, or one in which the current decreases moderately with increasing voltage, or even such, in which the current increases with increasing voltage can even be achieved here with a particularly low cost of materials and particularly good efficiency.

Es ist zweckmäßig, zur Klarstellung dieser Verhältnisse ein Zahlenbeispiel durchzurechnen. Wir wollen z.B.. als Generator eine Rosenbergsche Maschine mit Fremderregung wählen, deren Charakteristiken für zwei verschiedene Drehzahlen in der E.T. Z. 1906, S. 1036, Abbild. 2, dargestellt und in Fig. 7 wiedergegeben sind. Angenommen, es sei die Normalspannung der Lampe 50 Volt.. Die Maschine liefere 50 Volt 47 Ampere und laufe mit einer Drehzahl, der die untere Charakteristik entspricht. Der Generator sei mit einem geeigneten Motor hintereinander an 110 Volt angeschlossen und der Wirkungsgrad des Motorgenerators an sich sei 60 Prozent. Die Dynamoleistung beträgt 2350 Watt, der Motor wird also etwa 3900 Watt,It is useful to calculate a numerical example to clarify these relationships. For example, we want a Rosenbergsche as a generator Select a machine with separate excitation whose characteristics are different for two Speeds in the E.T. Z. 1906, p. 1036, image. 2, and reproduced in FIG. 7. Assume that the normal stress is the 50 volt lamp. The machine delivers 50 volts 47 amps and run at a speed that the lower characteristic corresponds. The generator is said to have a suitable motor connected one after the other to 110 volts and the efficiency of the motor generator itself be 60 percent. The dynamo output is 2350 watts, so the motor is about 3900 watts,

d. i, 60 Volt 65 Ampere, aufnehmen. Die Lampe wird mit 50 Volt 112 Ampere brennen.d. i, 60 volts 65 amps. the The lamp will burn at 50 volts 112 amps.

Der Gesamtwirkungsgrad der Schaltung ist als Quotient von Lampenenergie zu der dem Netz entnommenen Energie gleichThe overall efficiency of the circuit is given as the quotient of lamp energy to that of the network withdrawn energy the same

50 · 112
110 · 6550 · 112
110 · 65

= 78,4 Prozent.= 78.4 percent.

Wird nun die Lampe völlig kurzgeschlossen, so steigt entsprechend der vorerwähnten Charakteristik der Generatorstrom auf 57 Ampere, und zwar ist die Umlaufszahl dabei gleichgültig. Angenommen, es würde der Motorstrom auf ein Drittel des Normalwertes fallen, so würde der Lampenstrom bei Kurzschluß 79 Ampere betragen, also erheblich kleiner sein als der Normalstrom.
. Durch andere Wahl der Verhältnisse ist es aber ohne weiteres möglich, anstatt einer mit der Spannung fallenden Stromstärke auch gleichbleibende Stromstärke oder eine mit der Spannung steigende Stromstärke zu erhalten. Ein sehr einfaches Mittel, um bei Verwendung der gleichen Maschinen eine andere Charakteristik zu erhalten, wäre z. B. die in Fig. 2 dargestellte Schaltung, die sich von Fig. ι lediglich dadurch unterscheidet, daß die Erregung der Dynamomaschine nicht an die Netzspannung E, sondern an die Motorspannung S₁ angelegt wird. Hierdurch steigt bei Kurzschluß der Lampe mit steigender Motorspannung auch die Dynamoerregung und dadurch der Kurzschlußstrom.. Angenommen, es habe der verwendete Generator geringe Streuung, so daß der Kurzschlußstrom proportional der Erregung gesetzt werden kann, so würde der Kurzschlußstrom bei einer der früheren gleichwertigen Stellung des ReglersIf the lamp is now completely short-circuited, the generator current rises to 57 amperes in accordance with the aforementioned characteristics, and the number of revolutions is irrelevant. Assuming that the motor current would drop to a third of the normal value, the lamp current in the event of a short circuit would be 79 amperes, i.e. it would be considerably smaller than the normal current.
. By choosing a different ratio, it is easily possible to obtain a constant current or a current that increases with the voltage instead of a current that falls with the voltage. A very simple means of obtaining a different characteristic using the same machines would be e.g. B. the circuit shown in Fig. 2, which differs from Fig. Ι only in that the excitation of the dynamo is not applied to the mains voltage E, but to the motor voltage S ₁ . As a result, when the lamp is short-circuited, the dynamo excitation and thus the short-circuit current also increase as the motor voltage rises Regulator

HQHQ

57 ==104 Ampere57 == 104 amps

betragen, und es würde, da ja jetzt der Motorstrom größer als 22 Ampere sein wird, der Lampenstrom über 130 Ampere betragen, also größer als der Normalstrom von 112 Ampere sein.and it would be the motor current will be greater than 22 amps, the lamp current will be over 130 amps, so greater than the normal current of 112 amperes.

Es ist ersichtlich, daß diese Verhältnisse, sei es durch eine andere Wahl des Arbeitsbereiches in der Charakteristik, sei es durch andere Verteilung von Motor- und Dynamospannung, beliebig geändert werden können.It can be seen that these conditions, be it through a different choice of the work area in the characteristics, be it through a different distribution of motor and dynamo voltage, as desired can be changed.

Eine Schaltung wie die letztgenannte wird , sich z. B. dort empfehlen, wo der Stromkreis veränderlichen Widerstandes durch eine Akkumulatorenbatterie dargestellt ist. In Fig. 3 ist dieser Fall gezeichnet. Die Fig. 3 unterscheidet sich von Fig. 2 nur dadurch, daß die Lampe 9 durch eine Batterie 10 ersetzt ist. Bei zunehmender Ladung wird sich die Spannung e an der Dynamo vergrößern, die Motorspannung e_v daher auch die Erregung der Wicklung 7 verringern und somit die Ladestromstärke abnehmen.A circuit like the latter will be, e.g. B. recommend where the circuit of variable resistance is represented by an accumulator battery. This case is drawn in FIG. 3. FIG. 3 differs from FIG. 2 only in that the lamp 9 is replaced by a battery 10. As the charge increases, the voltage e on the dynamo will increase, the motor voltage e _v therefore also reduce the excitation of the winding 7 and thus the charging current strength will decrease.

Es ist natürlich auch zulässig, die Motorerregung an eine veränderliche anstatt konstante Spannung anzuschließen. Schließt man die Feldwicklung des Motors an den Motoranker an, so wird die Umdrehungszahl sich weniger verändern als sonst. Schließt man hingegen die Motorerregung an die Dynamo an, so wird eine viel stärkere Änderung der Umlaufszahl stattfinden, und es wäre auch einIt is of course also permissible to connect the motor excitation to a variable instead of a constant voltage. One closes If the field winding of the motor is connected to the motor armature, the number of revolutions will increase change less than usual. If, on the other hand, the motor excitation is connected to the dynamo there will be a much greater change in the rotational number, and it would be a

ίο Kurzschließen des Dynamoankers dann unzulässig. ίο Short-circuiting the dynamo armature is then impermissible.

Wenn man die Dynamomaschine als Reihenmaschine ausführt mit Hauptstromspulen ii (Fig. 4), so besteht von vornherein die Neigung zur erheblichen Vergrößerung des Nutzstromes bei Kurzschluß, so daß eine solche Schaltung statt der in Fig. 2 dargestellten verwendet werden kann, selbst wenn ' man — um die Motordrehzahl möglichst konstant zu halten, wie in Fig. 4 dargestellt — die Magnetspulen des Motors 3 von seinem Anker 2 aus erregt.If you run the dynamo as a series machine with main current coils ii (Fig. 4), there is a tendency from the outset to significantly increase the useful current in the event of a short circuit, so that such a circuit is used instead of that shown in FIG even if you - to keep the engine speed as constant as possible, as shown in Fig. 4 - the magnet coils of the motor 3 from its armature 2 excited.

Es läßt sich aber auch mit Verwendung derBut it can also be done using the

Reihenmaschine erzielen, daß mit abnehmender Lampenspannung der Lampenstrom fällt, indem man beispielsweise nach Fig. 5 die Reihenwicklung 11 nicht in den Lampenstromkreis, sondern in den Netzstromkreis schaltet. Die Erregerwicklung wird dann . vom Netz- oder Motorstrom durchflossen.Series machine achieve that with decreasing lamp voltage, the lamp current falls by for example, according to FIG. 5, the series winding 11 is not included in the lamp circuit, but switches into the mains circuit. The excitation winding will then. from the network or Motor current flowing through.

Diese Anordnung bewirkt, daß bei verringerter Lampenspannung die Erregung des Generators, daher auch der von ihm abgegebene Strom sinkt.This arrangement has the effect that when the lamp voltage is reduced, the excitation of the Generator, therefore the current it delivers decreases.

Man kann natürlich die Maschine mit Neben-Schluß- und Hauptstromwicklung versehen und etwa nach Fig. 6 die Nebenschlußwicklung 7 an die Netzspannung anschließen, die Hauptstromwicklung 11 in Reihe mit dem Generatoranker schalten.You can of course provide the machine with secondary and main current winding and Connect the shunt winding 7 to the mains voltage as shown in FIG. 6, the main current winding Connect 11 in series with the generator armature.

In der Beschreibung war von einem Stromkreise veränderlichen Widerstandes die Rede. Schon die gewählten Beispiele, Bogenlampe und Sammelbatterie, zeigen, daß darunter auch Veränderung des scheinbaren Widerstandes zufolge Veränderung einer gegenelektromotorisehen Kraft mitverstanden, ist. Wenn sich an Stelle der gegenelektromotorischen Kraft des zu speisenden Kreises die Netzspannung E in umgekehrtem Sinne ändert, so bleibt die Wirkungsweise des Motorgenerators die gleiche.The description mentioned a circuit of variable resistance. The selected examples, arc lamp and battery, show that this also includes a change in the apparent resistance due to a change in a counter-electromotive force. If, instead of the counter-electromotive force of the circuit to be fed, the mains voltage E changes in the opposite sense, the mode of operation of the motor-generator remains the same.

Claims

Patent Claims:

1. Motor generator with series connection of motor and generator for partial conversion of mains current, characterized in that a machine with short-circuited to the ordinary as a generator Place the exciter brushes seated and with displaced, approximately in the center of the pole shoe seated utility brushes are used for the purpose of creating a special characteristic for the circuit to be fed bring forth.

2. Motor generator according to claim i / characterized characterized in that the excitation coils of the generator are shunted to the network, for the purpose of sinking Resistance of the external circuit connected to the generator terminals controls the current to decrease in this circle or to keep it essentially constant.

3. Motor generator according to claim 1, characterized characterized in that the excitation coils of the generator are shunted to the motor armature, for the purpose of sinking Resistance of the external circuit to increase the current in it or essentially " borrowed to keep constant.

4. Motor generator according to claim 1, dad, urch characterized in that the generator is provided with a main current winding and this is connected in series with its armature.

5. Motor generator according to claim 1, characterized in that the generator provided with main current winding and this is connected in series with the mains.

1 sheet of drawings.