DE260647C

DE260647C -

Info

Publication number: DE260647C
Application number: DENDAT260647D
Authority: DE

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 260647 KLASSE 21 d. GRUPPE- M 260647 CLASS 21 d. GROUP

Kreisender Umformer mit Sparschaltung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Februar 1911 ab.Rotating converter with economy circuit. Patented in the German Empire on February 22, 1911.

Um aus einem Netze von bestimmter Spannung eine Teilspannung zu entnehmen, verwendet man Gleichstrommaschinen, die mit Spaltpolen oder geteilten Polen und Hilfsbürsten versehen sind. Die Hauptspannung wird hierbei den Hauptbürsten zugeführt, die Teilspannung wird von Hilfsbürsten entnommen. Ein Teil der Ankerwindungen arbeitet hierbei als Motor, der andere Teil als Generator.Used to extract a partial voltage from a network of a certain voltage DC machines with shaded poles or split poles and auxiliary brushes are provided. The main voltage is fed to the main brushes, the partial voltage is taken from auxiliary brushes. A part of the anchor windings works as a motor, the other part as a generator.

Die Spaltpole sind dabei zweckmäßig mit Verbundwicklungen versehen. Hierdurch wird eine selbsttätige Einstellung der Magnetfelder der Maschine in Abhängigkeit von der Belastung erzielt, und es läßt sich eine bestimmte Abhängigkeit der Motorspannung vom Sekundärstrome erreichen. The split poles are expediently provided with composite windings. This will an automatic adjustment of the machine's magnetic fields depending on the load achieved, and a certain dependence of the motor voltage on the secondary currents can be achieved.

Solche Maschinen zum Spannungsumformen werden namentlich zur Speisung von Bogenlampen verwendet, ohne daß dabei Stabilisie-Such machines for voltage conversion are in particular used to power arc lamps used without stabilizing

ao rungswiderstände erforderlich sind. Ihre Anwendung empfiehlt sich besonders in dem Falle, wenn zur Speisung der Lampen nur ein Netz zur Verfügung steht, dessen Spannung die erforderliche Lampenspannung erheblich überwiegt. ao resistance resistances are required. Their use is particularly recommended in the case if only one network is available to supply the lamps, the voltage of which corresponds to the required lamp voltage significantly outweighs.

Das Verhältnis der Primär- und Sekundärspannung wird hierbei durch die Unterteilung der Spaltpole gegeben, die Beziehung zwischen Sekundärstrom und Sekundärspannung wird durch die Anordnung der erwähnten Verbund-Wicklungen eingestellt.The ratio of the primary and secondary voltage is determined by the subdivision Given the gap poles, the relationship between secondary current and secondary voltage becomes adjusted by the arrangement of the aforementioned composite windings.

Im folgenden bezeichnet das Wort »Pol« stets eine der einzelnen Abteilungen eines Spaltpoles. Wenn daher von einem »Motorpole« gesprochen wird, so ist damit der eine Teil eines Spaltpoles gemeint. Der magnetische Fluß eines derartigen Poles wirkt motorisch auf die zugehörigen Ankerwindungen. Sinngemäß erklärt sich die Bezeichnung »Generatorpol«. Die in den generatorisch wirkenden Ankerwindungen erzeugte E. M. K. ist demnach größer als die Spannung, die von Seiten des Netzes auf diesen Teil der Ankerwindungen entfällt.In the following, the word "pole" always designates one of the individual compartments of a split pole. Therefore, when one speaks of a "motor pole", one part of a split pole is meant. The magnetic one The flux of such a pole acts as a motor on the associated anchor windings. Analogous explains the designation »generator pole«. The E.M.K. generated in the regenerative armature windings is accordingly greater than the tension exerted by the net on this part of the windings not applicable.

Bei den bekannten Maschinen sind nun die Pole so angeordnet, daß die Motorpole nebeneinanderliegen, ebenso die Generatorpole. Man kann sich eine vierpolige Maschine dieser Art aus einem Motorgenerator-Umformer mit getrennten Ankern und getrennten Polsystemen dadurch entstanden denken, daß man beide Maschinen aufschneidet und in der Weise zusammensetzt, daß auf die beiden Pole des Motors die beiden Pole des Generators folgen.In the known machines, the poles are now arranged so that the motor poles are next to each other, likewise the generator poles. One can get a four-pole machine of this type from a motor-generator-converter with separate Anchors and separate pole systems are thought to have arisen by cutting both machines open and putting them together in such a way that that the two poles of the generator follow the two poles of the motor.

Die eine der beiden Hauptbürsten, die an der Netzspannung liegen, steht hierbei zwischen den Motorpolen, die ändere Hauptbürste zwischen den Generatorpolen. Die Hilfsbür-One of the two main brushes, which are connected to the mains voltage, stands between the motor poles, the other main brush between the generator poles. The auxiliary

sten, denen die Teilspannung entnommen wird, stehen zwischen je einem Motor- und Generatorpole. Most, from which the partial voltage is taken, are located between a motor and a generator pole.

Diese bekannte Anordnung der Pole macht die Anwendung eines Ringankers notwendig, damit die Sekundärspannung ohne Bürstenverschiebung durch Änderung der Kraftflüsse der Motor- und Generatorpole geregelt werden kann, eines Ankers also, in dem nur eineThis known arrangement of the poles makes the use of a ring anchor necessary, thus the secondary voltage without brush displacement by changing the force flows the motor and generator poles can be regulated, so an armature in which only one

ίο Seite einer jeden Spule der Einwirkung der magnetischen Kraftflüsse der Pole unterliegt. Der Gegenstand der Erfindung unterscheidet sich von diesen bekannten Maschinen dadurch, daß längs des Ankerumfanges auf jeden Motorpol ein Generatorpol folgt. Die Hauptbürsten beider Polaritäten liegen jetzt zwischen je einem Motor- und einem Geheratorpol. Die Hilfsbürsten liegen ebenfalls zwischen je einem Motor- und Generatorpol.ίο side of each coil of the action magnetic fluxes of the poles is subject. The subject matter of the invention is different differs from these known machines in that a generator pole follows each motor pole along the armature circumference. the Main brushes of both polarities are now between a motor and a walker pole. The auxiliary brushes are also located between each of the motor and generator poles.

Diese neue Anordnung der Pole gibt die Möglichkeit, einen Trommelanker zu verwenden. Die Verwendung eines solchen ist ein Hauptkennzeichen der vorliegenden Erfindung.
Will man eine derartige Maschine wie vorher aus einem Motorgenerator-Umformer entwickeln, so muß man jetzt die Pole des Generators zwischen die Pole des Motors schieben. Dementsprechend werden die zugehörigen Ankerleiter angeordnet.This new arrangement of the poles allows the use of a drum anchor. The use of such is a major characteristic of the present invention.
If one wants to develop such a machine as before from a motor generator converter, one must now push the poles of the generator between the poles of the motor. The associated anchor conductors are arranged accordingly.

Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß man mit einer geringeren Zahl von Hilfsbürstensätzen auskommt. In einer vierpoligen Maschine (zwei Spaltpole) mit normaler Schleifenwicklung ist nur ein Satz von Hilfsbürsten notwendig. Der generatorisch wirkende Teil der Ankerwindungen liegt hierbei zwischen Haupt- und Hilfsbürste. Dementsprechend braucht man bei einer achtpoligen Maschine mit normaler Schleifenwicklung zwei Sätze miteinander verbundener Hilfsbürsten in symmetrischer Anordnung, d. h. der eine Satz liegt dem anderen gegenüber. Bei einer zwölfpoligen Schleifenwicklung braucht man sechs Hauptbürstensätze und nur drei Hilfsbürstensätze. Bei einer achtpoligen Wellenwicklung braucht man zwei oder vier Hauptbürstensätze in bekannter Anordnung und einen oder zwei Hilfsbürstensätze. Bei Verwendung von zwei Hilfsbürstensätzen werden sich diese auf dem Kommutator diametral gegenüberliegen. In allen Fällen durchfließt der Hilfsbürstenstrom nur eine Hälfte der Ankerwindungen (oder weniger, je nach der Unterteilung der Spaltpole), während bei den bekannten Anordnungen von den Hilfsbürsten den beiden von den Hauptbürsten gebildeten Ankerabteilungen Strom entnommen wird.Another advantage of this arrangement is that you can use a smaller Number of auxiliary brush sets. In a four-pole machine (two split poles) with normal loop winding only requires one set of auxiliary brushes. The regenerative The effective part of the anchor windings lies between the main and auxiliary brushes. Accordingly an eight-pole machine with normal loop winding requires two sets of auxiliary brushes connected to one another in a symmetrical arrangement, d. H. one sentence is opposite the other. at A twelve-pole loop winding requires six main brush sets and only three Auxiliary brush sets. An eight-pole wave winding requires two or four main sets of brushes in a known arrangement and one or two auxiliary brush sets. When using two sets of auxiliary brushes they are diametrically opposite one another on the commutator. Flows through in all cases the auxiliary brush current is only one half of the armature windings (or less, depending on the Subdivision of the split poles), while in the known arrangements of the auxiliary brushes current is taken from the two armature compartments formed by the main brushes.

Man kann also jede Art von Trommelwicklung verwenden, die sich für eine normale Dynamomaschine eignet. Die Anzahl der Hauptpole muß dabei mit der Anzahl der geteilten Pole in der neuen Maschine übereinstimmen. Wenn z. B. ein jeder Spaltpol in zwei Pole geteilt und die Anzahl der Spaltpole vier ist, so muß die Ankerwicklung der Wicklung einer normalen vierpoligen Maschine entsprechen.So you can use any type of drum winding that is suitable for a normal one Dynamo machine is suitable. The number of main poles must match the number of divided ones Pole match in the new machine. If z. B. each split pole divided into two poles and the number of split poles is four, the armature winding must match the winding of a normal four-pole machine correspond.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Maschine mit acht Polen.The drawing shows an embodiment of such a machine with eight poles.

Der Anker der Maschine ist mit α bezeichnet, die Hauptbürsten mit b -j- und b —, die Hilfsbürste durch ß, das Joch der Maschine mit y, die Motorpole mit m, die Generatorpole mit g. Die Polaritäten dieser Pole sind durch N und S angedeutet. Jeder Motorpol trägt zwei Feldwicklungen h und t, jeder Generatorpol drei Wicklungen w, c, d. Die Klemmen des Hauptnetzes sind mit k -f- und k — bezeichnet; bei fi sind Bogenlampen eingeschaltet gedacht. In dem dargestellten Beispiele ist die Breite der Generatorpole kleiner als die der Motorpole. Die verschiedenen Feldwicklungen sind so angeordnet, daß der Kraftfluß durch je einen Motor- und Generatorpol zusammen bei allen Belastungen annähernd konstant ist. Die Drehzahl der Maschine ist daher, konstante Primärspannung vorausgesetzt, ebenfalls bei allen Belastungen annähernd konstant. Die Windungszahl der Feldwicklungen ist so gewählt, daß beim Wachsen der go Belastung der Kraftfluß eines jeden Generatorpoles abnimmt, nach einem Gesetze, das der gewünschten Abhängigkeit der Sekundärspannung vom Sekundärstrome entspricht.The armature of the machine is designated with α , the main brushes with b -j- and b -, the auxiliary brush with ß, the yoke of the machine with y, the motor poles with m, the generator poles with g. The polarities of these poles are indicated by N and S. Each motor pole carries two field windings h and t, each generator pole three windings w, c, d. The terminals of the main network are marked k -f- and k -; at fi , arc lamps are thought to be switched on. In the example shown, the width of the generator poles is smaller than that of the motor poles. The various field windings are arranged in such a way that the power flow through one motor and one generator pole together is approximately constant at all loads. The speed of the machine is therefore, assuming constant primary voltage, also approximately constant under all loads. The number of turns of the field windings is chosen so that as the load increases, the power flow of each generator pole decreases, according to a law that corresponds to the desired dependence of the secondary voltage on the secondary current.

Die Schaltung der einzelnen Feldwicklungen ist aus der Zeichnung zu ersehen. Die Wicklungen h liegen zwischen der positiven Hauptklemme und der Hilfsbürste. Beim Steigen des Lampenstromes und gleichzeitigen Fallen der Sekundärspannung wächst die Spannung zwischen b + und ß. Es nimmt also die Zahl der Amperewindungen der Spulen h zu, In gleicher Weise wirken die Spülen t, die an die negative Hauptbürste b — gelegt sind. Der Strom in den Spulen t entspricht der Differenz des Lampenstromes und des zugeführten Stromes. Beim Fallen der Sekundär- ' spannung wächst die Belastung der Maschine, der zugeführte Strom sinkt, und der Strom in den Spulen t wächst daher rasch an. Der Kraftfluß der Motorpole wird daher beim Sinken der Sekundärspannung verstärkt.The circuit of the individual field windings can be seen in the drawing. The windings h are between the positive main terminal and the auxiliary brush. When the lamp current rises and the secondary voltage falls at the same time, the voltage between b + and ß increases. The number of ampere turns of the coils h thus increases. The sinks t which are applied to the negative main brush b - act in the same way. The current in the coils t corresponds to the difference between the lamp current and the current supplied. When the secondary voltage falls, the load on the machine increases, the current supplied decreases, and the current in the coils t therefore increases rapidly. The power flow of the motor poles is therefore increased when the secondary voltage drops.

Von den drei Wicklungen, die auf jeden Generatorpol aufgebracht sind, wirken zwei, nämlich w und d, magnetisierend. Die Wicklung w wird von der Hauptspannung gespeist, ihre magnetomotorische Kraft ist daher bei allen Belastungen konstant. Die Wicklung ä liegt an der positiven Hauptbürste b -f und hat ihre größte Wirkung bei voller Belastung. Diese Wicklung wirkt also den entmagnetisierenden Amperewindungen des Ankers ent-Of the three windings that are applied to each generator pole, two, namely w and d, have a magnetizing effect. The winding w is fed by the main voltage, its magnetomotive force is therefore constant under all loads. The winding ä lies on the positive main brush b -f and has its greatest effect when fully loaded. This winding has an effect on the demagnetizing ampere turns of the armature.

gegen. Die Wicklung c wirkt entmagnetisierend und ist mit der Spule t hintereinander geschaltet. Ihre entmagnetisierende Wirkung steigt beim Anwachsen des Lampenstromes und dementsprechenden Sinken der Sekundärspannung sehr rasch. Hierdurch wird bei einem Kurzschlüsse auf der Sekundärseite ein zu hohes Anwachsen des Stromes verhindert. Ebenso wird die Wirkung der Spule d geringeragainst. The winding c has a demagnetizing effect and is connected in series with the coil t . Their demagnetizing effect increases very quickly as the lamp current increases and the secondary voltage decreases accordingly. This prevents the current from growing too high in the event of a short circuit on the secondary side. The effect of the coil d is also reduced

ίο beim Sinken des aufgenommenen Stromes. Durch das Zusammenwirken aller dieser Spulen wird die gewünschte Abhängigkeit der Sekundärspannung vom Sekundärstrome erreicht, ohne daß sich die Drehzahl des Ankers än-ίο when the consumed current drops. Through the interaction of all of these coils the desired dependency of the secondary voltage on the secondary current is achieved, without changing the speed of the armature

ig dert. Die Stromstärke der Spulen w läßt sich mit Hilfe eines regelbaren Widerstandes nach Belieben verändern.ig changes. The current strength of the coils w can be changed as desired with the help of an adjustable resistor.

Natürlich kann man auch einen zweiten Hüfsbürstensatz auf dem Kommutator anordnen, der dem Bürstensatze β diametral gegenüberliegt. Hierdurch wird man in vielen Fällen die Länge des Kommutators herabsetzen können.Of course you can also arrange a second set of hip brushes on the commutator, which is diametrically opposite the brush set β. This is how one becomes in many Cases can reduce the length of the commutator.

Die Anordnung der Feldwicklungen kann auch eine andere sein wie bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.The arrangement of the field windings can also be different from that in FIG Embodiments shown in the drawing.

Die Unveränderlichkeit der Drehzahl istThe invariance of the speed is

namentlich von Bedeutung, wenn die Maschine zur Speisung einer Bogenlampe dient, da man in diesem Falle besonderes Interesse daran hat, die günstigste Kurve, welche die Abhängigkeit von Sekundärspannung und Sekundärstrom darstellt, trotz der außerordentlich schnellen Änderungen des Lichtbogens mögliehst genau einzuhalten. Wenn die Drehzahl der Maschine mit der Belastung schwankt, so wird sich natürlich der Einfluß der mechanischen Trägheit störend geltend machen.especially of importance if the machine is used to feed an arc lamp, since one in this case has special interest in finding the most favorable curve, which the dependence of secondary voltage and secondary current, despite the extraordinary rapid changes in the arc must be adhered to as precisely as possible. When the speed If the machine fluctuates with the load, so will of course the influence of the mechanical Assert indolence disturbing.

Auf einen Vorteil, der sich aus der vorliegenden Anordnung der Pole ergibt, sei noch besonders hingewiesen: Die magnetischen Zugkräfte, die auf den Anker einwirken, heben sich bei allen Belastungen vollständig auf. Bei der bekannten Anordnung mit nebeneinanderliegenden Generator- und nebeneinanderliegenden Motorpolen wird bei bestimmten Belastungen eine sehr starke einseitige magnetische Zugkraft von den Polen auf den Anker ausgeübt, die ein Heißlaufen des Lagers und eine beträchtliche Vermehrung der Lagerreibungsverluste verursachen kann.One more advantage that results from the present arrangement of the poles especially pointed out: The magnetic tensile forces acting on the armature increase fully up against all stresses. In the known arrangement with adjacent The generator and adjacent motor poles become very strong one-sided magnetic under certain loads Pulling force exerted on the armature by the poles, which causes the bearing to overheat and can cause a considerable increase in bearing friction losses.

Claims

Patent Claims:

1. Rotating converter with economy circuit to take off part of the voltage a network with higher voltage, characterized in that along the anchor circumference of a drum armature on each generator pole of the field magnet always a motor pole follows, and that both the main brushes as well as the auxiliary brushes each between a motor pole and a generator pole lie.

2. Converter according to claim 1 with split poles, characterized in that the latter are divided and excited so that the one part of each gap pole in connection with the associated Ankerwindungeii as a generator supplies electricity, while the other part of the split pole with the associated armature windings Drives machine as a motor.

1 sheet of drawings.