DE207707C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

;■"- M 207707 KLASSE 21 d. GRUPPE; ■ "- M 207707 CLASS 21 d. GROUP

ROBERT MOSER in CHARLOTTENBURG.ROBERT MOSER in CHARLOTTENBURG.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. März 1908 ab.Patented in the German Empire on March 21, 1908.

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung und ein Verfahren, um einen Mehrphasenstrom bestimmter Periodenzahl zu erzeugen, der von der Phasenverschiebung im Netz und der Größe und Art des Belästungswiderstandes vollständig unabhängig und unveränderlich ist. Eine solche Maschine würde also auch bei Kurzschluß denselben Strom liefern. Wenn man darauf Rücksicht nehmenThe invention relates to a device and a method to generate a multiphase stream to generate a certain number of periods, which depends on the phase shift in the Network and the size and type of nuisance resistance completely independent and unchangeable is. Such a machine would also deliver the same current in the event of a short circuit. If you take it into account

ίο will, daß die öffnungsspannung bei plötzlicher Unterbrechung des äußeren Stromkreises nicht zu hoch steigen soll, so' kann, abgesehen davon; daß dies zum Teil durch richtige Wahl der Sättigungsverhältnisse im Eisen ' zu erreichen ist, auch statt eines vollkommen unveränderlichen Stromes ein solcher erzeugt werden, der sich nur in geringen Grenzen verändert.ίο wants the opening voltage at sudden The interruption of the external circuit should not rise too high, so 'can, apart from that; that this can be achieved in part by the correct choice of the saturation ratios in iron is, instead of a completely unchangeable stream, such a stream can also be generated, which changes only within small limits.

Es ist bekannt, daß man Drehstrommaschinen mittels' Stromwender und Drehfelderregung selbsterregend einrichten kann. Wählt man die Verhältnisse nun von der Art, daß die Maschine auf dem geraden Teil der Spannungscharakteristik arbeitet, und fügt man im Läufer zu den selbsterzeugten Erregeramperewihdüngen beliebig einstellbare, unveränderliche Amperewindungen hinzu, so wird die Maschine immer einen solchen Strom abgeben, daß die durch ihn bewirkte Anker-It is known that three-phase machines by means of 'commutators and rotating field excitation can set up self-exciting. If one chooses the conditions of the kind that the machine works on the straight part of the voltage characteristic, and adds one in the runner to the self-generated excitation amperage fertilizers Any adjustable, unchangeable ampere-turns are added, so the machine will always have such a current submit that the anchorage caused by him

. reaktion den hinzugefügten festen Amperewindungen im Läufer das Gleichgewicht hält. Infolgedessen wird der abgegebene Strom nur bestimmt durch die festen Amperewindungen im Läufer und ist unabhängig von den Ver-. reaction keeps the added fixed ampere-turns in the rotor in balance. As a result, the current delivered is only determined by the fixed ampere-turns in the runner and is independent of the

.■: ■: hältnissen im Netz.. ■: ■: conditions in the network.

. In Fig. i ist das Vektordiagramm unter Annahme verlustlosen Ständers angegeben. Es sind OA die Erregeramperewindungen, welche einerseits die Klemmenspannung O C erzeugen und andererseits durch diese Klemmenspännung selbst wieder hervorgebracht werden müssen. Die Ankerreäktion ist O B und muß ' den festen Amperewindungen B O im Läufer an Größe gleich, in der Richtung entgegengesetzt sein.. In Fig. I the vector diagram is given assuming a lossless stator. OA are the excitation amp windings which, on the one hand, generate the terminal voltage OC and, on the other hand, have to be generated again by this terminal voltage itself. The anchor reaction is OB and must be equal in size to the fixed ampere-turns BO in the rotor, in the opposite direction.

Arbeitet die Maschine nicht auf einer geraden Spannungscharakteristik, so daß die Selbsterregung nur für eine gewisse Spannung vollkommen ist, oder macht man die Amperewindungen, die imLäufer durch die Klemmenspannung erzeugt werden, überhaupt kleiner oder größer als die Erregeramperewindungen OA, so wird, wie sich zeigen läßt, der Strom nicht mehr vollkommen unveränderlich, sondern in gewissen Grenzen je nach den Verhältnissen' im Netz von dem Strom bei Kurzschluß abweichen. Dasselbe tritt bei nicht ganz richtiger Bürstenstellung ein. Die im Läufer hinzugefügten festen Amperewindungen können entweder durch Gleichstrom oder durch Drehstrom erzeugt werden, welch letzterer von einer zwangläufig mit der Hauptmaschine gekuppelten Erregermaschine geliefert wird. .If the machine does not work on an even voltage characteristic, so that the self-excitation is only complete for a certain voltage, or if the ampere-turns which are generated in the rotor by the terminal voltage are made smaller or larger than the excitation ampere turns OA at all, as will be shown lets the current no longer completely unchangeable, but within certain limits, depending on the conditions in the network, deviate from the current in the event of a short circuit. The same thing happens if the brush position is not quite correct. The fixed ampere-turns added in the rotor can be generated either by direct current or by three-phase current, the latter being supplied by an exciter that is inevitably coupled to the main machine. .

In Fig. 2 ist eine Anordnung für Dreiphasenstrom schemätisch dargestellt, bei der .Gleichstrom zur Anwendung kommt. Es ist.? der Ständer der zweipoligen Maschine. An die Netzleitungen ist der Erregertransformator h angelegt, der über einen Widerstand w und vermittels Bürsten und Stromwender den zur Klemmenspannung proportionalen Strom (zur Erzeugung der Erreger-In Fig. 2, an arrangement for three-phase current is shown schematically, in which. Direct current is used. It is.? the stator of the two-pole machine. The excitation transformer h is connected to the power lines, which uses a resistor w and brushes and commutators to generate the current proportional to the terminal voltage (to generate the exciter

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amperewindungen) an die eine Läuferwicklung e abgibt. Für die Erzeugung der festen Amperewindungen ist eine zweite Läuferwicklung k vorgesehen, welche über Schleifringe q Gleichstrom zugeführt erhält.ampere turns) to which a rotor winding e delivers. To generate the fixed ampere turns, a second rotor winding k is provided, which is supplied with direct current via slip rings q.

Die Anordnung nach Fig. 2 ist nur als Ausführungsbeispiel anzusehen. So kann natürlich jede beliebige Pol- und Phasenzahl angewendet werden. Der Erregertransformator h The arrangement according to FIG. 2 is only to be regarded as an exemplary embodiment. Of course, any number of poles and phases can be used. The excitation transformer h

ίο ist nicht unbedingt erforderlich. Er dient dazu, um für die Läuferwieklung e eine geeignete Spannung und Phasenzahl unabhängig von der Ständerwicklung herzustellen, und um eine Änderung der Spannung am Läufer durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses am Transformator vornehmen zu können: In Fig. 2 ist der Einfachheit wegen nur dreiphasige Erregung angenommen worden.
Der Regulierwiderstand w ist ebenfalls entbehrlich und ist nur zur feineren Einstellung und zur Beruhigung des Erregerstromes mit Rücksicht auf den Bürstenübergangswiderstand eingefügt. Er kann auch vor die Primärwicklung des Transformators statt hinter die Sekundärwicklung, wie gezeichnet, geschaltet werden und muß nicht rein induktionsfrei, sondern darf mit Selbstinduktion oder Kapazität behaftet sein. Man kann ihn auchίο is not absolutely necessary. It is used to produce a suitable voltage and number of phases for the rotor voltage e independently of the stator winding, and to be able to change the voltage on the rotor by changing the transformation ratio on the transformer: In Fig. 2, only three-phase excitation is assumed for the sake of simplicity been.
The regulating resistor w can also be dispensed with and is only inserted for finer adjustment and for calming the excitation current with regard to the brush contact resistance. It can also be connected in front of the primary winding of the transformer instead of behind the secondary winding, as shown, and does not have to be purely induction-free, but may be subject to self-induction or capacitance. You can do it too

■.: als Drosselspule oder Kondensator ausführen.■ .: run as a choke coil or capacitor.

Der Gleichstrom für die Läuferwieklung k wird entweder einer beliebigen vorhandenen Stromquelle oder einer gekuppelten Gleichstromerregermaschine entnommen.The direct current for the rotor as k is taken either from any existing power source or from a coupled direct current exciter.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei welcher die festen Amperewindungen in der zweiten Läuferwieklung k ebenfalls durch Drehfelderregung erzeugt werden. Die hierzu erforderliche Drehstromerregermaschine ist in Flg. 3 in der Form eines Drehstromgleichstromumformers angenommen. Der Anker α der Erregermaschine liefert Drehström über die Schleifringe g, ferner über einen Regulierwiderstand ν und einen Transformator t vermittels Bürsten und Stromwender an die ■ 45 zweite Läuferwieklung k. Es wird hier angenommen, daß der Anker α Gleichstrom nur an die Magnetw.icklung m der Erregermaschine über einen Regulierwiderstand r abgibt. Der Widerstands ist als Beruhigungswiderstand zu betrachten und kann ebenfalls mit Selbstinduktion oder Kapazität behaftet sein. Der Transformator f ist zu dem Zweck eingebaut, um die Phasenzahl und Spannung für die Läuferwicklung k passend wählen zu können, ohne beim Entwurf der Erregermaschine beengt zu sein. Er kann unter Umständen auch entbehrt werden. Die Erregerseite mit dem Transformator h, dem Widerstand w und der Läuferwieklung e stimmt mit Fig. 2 überein.Fig. 3 shows an arrangement in which the fixed ampere-turns in the second rotor movement k are also generated by rotating field excitation. The three-phase exciter required for this is shown in Flg. 3 assumed in the form of a three-phase DC converter. The armature α of the exciter delivers rotary current via the slip rings g, furthermore via a regulating resistor ν and a transformer t by means of brushes and commutators to the second rotor as k. It is assumed here that the armature α delivers direct current only to the magnet winding m of the exciter via a regulating resistor r. The resistance is to be regarded as a calming resistance and can also be subject to self-induction or capacitance. The transformer f is installed for the purpose of being able to select the number of phases and voltage for the rotor winding k appropriately, without being cramped when designing the exciter. Under certain circumstances it can also be dispensed with. The excitation side with the transformer h, the resistor w and the rotor as e corresponds to FIG.

Auch die Anordnung in Fig. 3 ist nur ein Ausführungsbeispiel. Bezüglich der.Erregerseite können dieselben Abänderungen eintreten wie in Fig. 2. Ferner kann für die Erregermaschine jede Form von Drehstromerzeugern gewählt werden, z.. B. eine solche, bei welcher die Drehstromwicklung feststeht und der Läufer als Induktor, mit oder ohne ausgeprägten Polen, ausgebildet ist, dem durch Schleifringe Gleichstrom zugeführt wird. ........The arrangement in FIG. 3 is also only one exemplary embodiment. Regarding the pathogen side The same changes can occur as in FIG. 2. Furthermore, for the exciter machine any form of three-phase generator can be selected, e.g. one in which the three-phase winding is fixed and the rotor is designed as an inductor, with or without pronounced poles, the DC current is supplied through slip rings. ........

Eine Anordnung, bei welcher nur eine Läuferwieklung bei-der Hauptmaschine benötigt wird, zeigt Fig. 4. Darin ist s der Ständer, I der Läufer der Hauptmaschine, ferner d der Ständer und α der als Induktor ausgebildete Anker der Erregermaschine, welcher durch Schleifringe / Gleichstrom erhält. In dem Stromkreis der Läuferwieklung I sind die Sekundärseite des Erregertransformators h, ein Regulierwiderstand w, die Ständerwicklung d der Erregermaschine und die Läuferwicklung I in Reihe geschaltet. Die Primärseite des Erregertransformators ist an die Netzleitungen wie in Fig. 2 und 3 angeschlossen. An arrangement in which only a Läuferwieklung in-the main engine is required, Fig. 4. Therein s is the stator I of the rotor of the main engine, further d, the stator and α designed as inductor armature of the exciting machine, which through slip rings / DC receives. In the circuit of the I Läuferwieklung the secondary side of the transformer excitation are H, W is a regulating resistance, the stator winding d of the exciter and the rotor winding I in series. The primary side of the excitation transformer is connected to the power lines as in FIGS. 2 and 3.

Eine richtige Arbeitsweise und klare Verhältnisse ergeben sich, wie sich zeigen läßt, bei der Anordnung mit einer Läuferwieklung nur dann, wenn die Erregermaschine auf dem geraden Teil der Spannungscharakteristik arbeitet, und nur wenn sich die Bürsten b in einer bestimmten Stellung befinden: Diese Stellung wird nach einem hier noch später anzugebenden Verfahren auf experimentellem Wege leicht gefunden.A correct way of working and clear relationships result, as can be shown, in the arrangement with a rotor like movement only if the exciter works on the straight part of the voltage characteristic, and only if the brushes b are in a certain position: This position becomes Easily found experimentally using a method to be given here later.

Die Anordnung in Fig. 4 ist ebenfalls nur als Ausführungsbeispiel zu betrachten. Der Erregertransformator ist dem Prinzip nach nicht erforderlich, ebenso nicht der Widerstand w, beide erfüllen hier dieselbe Aufgabe wie in Fig. 2 und 3, ferner kann letzterer auch hier beliebig mit Selbstinduktion oder Kapazität behaftet sein. Die Phasenzahl für die Läuferwieklung I ist beliebig und kann unabhängig von der Phasenzahl der Ständerwicklung j gewählt werden.The arrangement in FIG. 4 is also to be regarded only as an exemplary embodiment. In principle, the excitation transformer is not required, nor is the resistor w, both here perform the same task as in FIGS. 2 and 3, and the latter can also have any self-induction or capacitance. The number of phases for the rotor weight I is arbitrary and can be selected independently of the number of phases of the stator winding j.

Anstatt in Reihe können Transformator h, Erregermaschine und Läuferwieklung I auch parallel zueinander geschaltet werden. In diesem Falle ist jedoch der Widerstand w geradezu erforderlich und muß in Reihe mit dem Transformator h auf dessen Primär- oder Sekundärseite eingefügt bleiben. Der Widerstand kann allgemeiner Art (mit Selbstinduktion oder Kapazität behaftet) sein. Er läßt sich umgehen, wenn man bei dem Transformator h durch irgendwelche Mittel die Streuung erhöht. Erregermaschine und Transformator können auch bei Parallelschaltung an gemeinsamen Bürsten b des Läufers I angeschlossen bleiben. Eine Trennung der Bürsten ^ ist jedoch möglich. ' .. .':. ■Instead of being connected in series, transformer h, exciter and rotor like I can also be connected in parallel to one another. In this case, however, the resistor w is absolutely necessary and must remain inserted in series with the transformer h on its primary or secondary side. The resistance can be of a general nature (with self-induction or capacitance). It can be avoided if one increases the scatter in the transformer h by some means. Exciter and transformer can remain connected to common brushes b of rotor I even if they are connected in parallel. A separation of the brushes ^ is possible, however. '...' :. ■

Das Verfahren für die Einstellung der Bürsten ist' folgendes:The procedure for adjusting the brushes is as follows:

Die Anordnung wird betriebsmäßig geschaltet und bei unerregter Erregermaschine an eine zwangläufig synchrone Stromquelle angeschlossen. Die Bürsten sind dann in diejenige Stellung zu bringen, bei welcher das Verhältnis »Ständerstrom zu Ständerspannung« am kleinsten ist. Für vollkommen unveränderlichen Strom wird,.durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses am' Erregertransformator oder durch Einstellung der Widerstände im Läuferstromkreis, bei richtiger Bürstenstellung der Ständerstrom zum Verschwinden gebracht werden, also das obige Verhältnis Null sein müssen.The arrangement is switched during operation and is switched on when the exciter machine is de-energized a necessarily synchronous power source connected. The brushes are then in that To bring a position in which the ratio of "stator current to stator voltage" on smallest is. For completely unchangeable current, .by changing the transformation ratio on the excitation transformer or by adjusting the resistors in the rotor circuit, with the correct brush position the stator current disappears be brought, so the above ratio must be zero.

Es läßt sich beweisen, daß bei dieser Bürstenstellung die Maschine mit nur einer Läuferwicklung dieselben Eigenschaften hat wie mit ζ w e i getrennten Läuferwicklungen, sowohl unter Berücksichtigung der Ständerverluste wie auch dann, wenn im' Läuferstromkreis oder in der Ständerwicklung der Hauptmaschine überdies noch irgendwelche beabsichtigten oder zufälligen Widerstände allgemeiner Art vorhanden sind. . . ■It can be proven that with this brush position the machine with only one Rotor winding has the same properties as with ζ w e i separate rotor windings, both taking into account the stator losses as well as when in the 'rotor circuit or any other intended ones in the stator winding of the main machine or random resistances of a general nature are present. . . ■

Dieses Verfahren findet auch sinngemäß Anwendung bei zwei Läuferwicklungen, um die Bürsten auf der Erregerseite einzustellen. Es ist hierbei gleichgültig, ob die festen Läuferamperewindungen nach Fig. 2 durch Gleichstrom oder nach Fig. 3 durch Drehstrom erzeugt werden. Im ersten Falle muß bei diesem Versuch der Gleichstrom unterbrochen werden, im zweiten die Erregermaschine unerregt bleiben, oder sie kann als synchrone Stromquelle für den Versuch benutzt werden. Bei der Anordnung mit nur einer Läuferwicklung nach Fig. 4 muß die Erregermaschine betriebsmäßig, wenn auch unerregt, angeschaltet bleiben.This procedure is also used analogously for two rotor windings adjust the brushes on the exciter side. It does not matter whether the rotor ampere turns are fixed according to Fig. 2 by direct current or according to Fig. 3 by three-phase current. In the first case, this must be the case Attempt to interrupt the direct current, in the second the exciter machine is unexcited or it can be used as a synchronous power source for the experiment. In the arrangement with only one rotor winding According to FIG. 4, the exciter must be operationally switched on, albeit in an unexcited state stay.

Die hier beschriebene Anordnung findet sowohl als Generator wie als Motor Anwendung. In letzterem Falle würde, wenn man auf vollkommen unveränderlichen Strom einstellt, sich ein Synchronmotor ergeben, der bei beliebiger zugeführter Spannung und beliebiger abgebremster Leistung (bis zu einem Höchstwert) stets denselben Strom aufnimmt, wobei nur die Phasenverschiebung durch Spannung und Leistung bestimmt wird.The arrangement described here is used both as a generator and as a motor. In the latter case, if one adjusts to a completely unchangeable current, then result in a synchronous motor that is braked at any voltage supplied and any Power (up to a maximum value) always draws the same current, with only the phase shift is determined by voltage and power.

Claims

Patent Claims:

ι. Synchronous three-phase machine for generating a current of limited strength, characterized in that ampere-turns are generated in the rotor by means of commutators by self-excitation and also arbitrarily adjustable fixed ampere-turns.
■ 2. Arrangement according to claim i, characterized in that direct current is used to generate the fixed ampere turns in the rotor.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that for generating the fixed ampere turns im. Three-phase rotor is used, that of a positively coupled three-phase exciter is delivered.

4. Arrangement according to claim 3 with only one rotor winding, characterized in that that the three-phase exciter with the exciter transformer and mk the rotor winding of the main machine connected in series or in parallel.

5. Procedure for setting the exciter brushes according to the instructions Claim 1 to 4, characterized in that the arrangements are switched operationally and in the event of an interrupted direct current or an unexcited excitation machine to a necessarily synchronous one Power source can be connected, bringing the brushes in that position at which the ratio "stator current to stator voltage" is smallest. :

1 sheet of drawings.