DE269149C

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Publication number: DE269149C
Application number: DENDAT269149D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

'-.JHi 269149-KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Februar 1912 ab.

Wenn sich die Stärke eines magnetischen Feldes ändert, entstehen bekanntlich in den mit dem Felde induktiv verbundenen, elektrischen Stromkreisen elektromagnetische Kräfte, die der Änderung der Feldstärke pro Zeiteinheit proportional und so gerichtet sind, daß sie der Änderung des Feldes entgegenwirken. Eine bekannte Folge davon ist, daß immer eine gewisse Zeit für das Entstehen und Ver-

schwinden oder überhaupt für die Änderung der Stärke eines magnetischen Feldes erforderlich ist. Bei elektrischen Maschinen, besonders bei Gleichstromerzeugern für umsteuer- -bare Motoren nach dem System Leonard und ähnlichen Systemen sowie bei größeren Wechselstromerzeugern führt diese Erscheinung zu mancherlei Ubelständen. Bei umsteuerbaren Gleichstrommotoren, z. B. für Walzwerkantrieb, ist es erforderlich, schnelle Änderungen in der Drehzahl und schnelle Umsteuerungen herbeizuführen, was bei den genannten Systemen eine schnelle Änderung der Spannung des Stromerzeugers durch entsprechende Änderung seines Feldes bzw. seines Feldstromes erforderlich macht. Die Selbstinduktion der Feldwicklung des Stromerzeugers ist aber einer solchen Wirkung sehr hinderlich. Bei größeren Wechselstromerzeugern entsteht bei Kurzschlüssen ein plötzlicher Stromstoß, weil das Feld nicht genügend schnell verschwinden kann, und ferner ist im allgemeinen eine zu lange Zeit erforderlich, um die Stärke des Feldstromes zu ändern, was die Aufrechter-35

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haltung einer konstanten Spannung bei Belastungsschwankungen erschwert.

Es wird bezweckt, bei solchen Anlagen eine schnellere Änderung des magnetischen Hauptfeldes elektrischer Maschinen herbeizuführen, als dies bei den üblichen Einrichtungen möglich ist. Es soll hierdurch eine schnellere Spannungsänderung und Spannungsregelung wie sonst, sowie eine Abschwächung des Stromstoßes bei Kurzschlüssen und Einschaltungen ermöglicht werden.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß in dem zu ändernden magnetischen Felde außer der Erregerwicklung bzw. außer den Erregerwicklungen eine Hilfswicklung angebracht ist, in der ein von der Feldänderung pro Zeiteinheit abhängiger Strom induziert wird, der zur Erregung einer oder mehrerer dynamoelektrischer Maschinen dient, die unmittelbar oder mittelbar an Stromkreise (Erregerwicklungen) angeschlossen sind, die in magnetischer Verbindung mit dem zu ändernden magnetischen Felde stehen.

Auf der Zeichnung sind in den

Fig. ι bis 7 verschiedene Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 8 zeigt den umlaufenden Feldmagneten einer dynamoelektrischen Maschine, der mit Feld- und Hilfswiridungen gemäß der Erfindung versehen ist.

Fig. 9 zeigt einen ähnlichen, ruhenden FeIdmagneten einer dynamoelektrischen Maschine.

Die Fig. 8 und 9 sind in Verbindung mit den

Fig. ι bis 7 zu denken und stellen Ausführungsformen des dort gezeigten Feldes F dar. In Fig. ι bezeichnet F das magnetische Feld einer dynamoelektrischen Maschine, das infolge Schwankungen des das Feld erregenden Stromes oder infolge Änderung der Stärke des Ankerstromes oder bei Wechselstrommaschinen auch infolge Änderungen der Phasenverschiebung des Stromes Veränderungen ausgesetzt sein kann. L₁ bezeichnet eine das Feld F erregende Wicklung, die von einer Gleichstrommaschine M gespeist wird. Die Maschine M ist in Fig. ι mit einer gesondert gespeisten Feldwicklung f versehen, sie kann aber statt dessen eine gewöhnliche Reihenoder Nebenschlußerregung aufweisen. L₂ bezeichnet eine in dem Felde F angeordnete Hilfswicklung, in der wie in der Hauptwicklung L₁ bei jeder Änderung der Stärke des magnetischen Flusses eine Spannung induziert wird, die der Änderung der Feldstärke pro Zeiteinheit proportional ist. Diese Spannung bzw. der ihr proportionale, in dem Stromkreise der Wicklung L₂ erzeugte Strom wird zur Speisung einer Hilfsfeldwicklung /\ der Gleichstrommaschine M verwendet, zwischen deren Polklemmen somit eine zusätzliche Spannung (positiv oder negativ je nach der Stromrichtung in der Wicklung f₁ gegenüber der Stromrichtung in der Hauptwicklung f) entsteht, die gleichfalls der Änderung des magnetischen Feldes F pro Zeiteinheit etwa proportional ist. Die Wicklung f_x ist z. B. so gegen die Wicklung L₂ geschaltet, daß die von dem Strome in f₁ verursachte zusätzliche Spannung der Maschine M der infolge der Änderung des Feldes F in der Hauptwicklung L₁ induzierten Spannung entgegengesetzt gerichtet ist. Durch entsprechende Wahl der Windungszahl der Wicklung L₂ und des Umsatzverhältnisses der Gleichstrommaschine M können diese Spannungen eine solche Größe erhalten, daß sie einander ganz oder teilweise aufheben, woraus folgt, daß der magnetische Fluß des Feldes F praktisch augenblicklich von einem Wert in einen anderen verändert werden kann.

Die Einrichtung kann auch so ausgeführt werden, daß die Hilfswicklung L₂ in Reihe mit der Feldwicklung f der Gleichstrommaschine M geschaltet wird. Diese Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Die Wicklung f wird in diesem Falle von einer besonderen Stromquelle gespeist, sie kann aber auch in Nebenschluß zu den Polklemmen der Maschine M liegen. Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 2 ist im wesentlichen dieselbe wie die der Anordnung nach Fig. 1.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 liegt eine besondere Gleichstrommaschine M₁ in Reihe mit der Erregermaschine M und der das Feld F erregenden Wicklung L₁. Die Feldwicklung f₂ der Maschine M₁ ist in. Reihe mit der Hilfswicklung L₂ geschaltet. Wenn das Feld F seine Stärke ändert, erhält daher die Wicklung f.₂ einen etwa der Änderung pro Zeiteinheit proportionalen Strom. Zwischen den Polklemmen der Maschine M₁ entsteht aus diesem Grunde eine zusätzliche Spannung, die ganz oder teilweise die infolge der Feldänderung in der Wicklung L₁ induzierte Spannung aufhebt.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten hauptsächlich nur dadurch, daß die Feldwicklung f₂ der Maschine M₁ nicht unmittelbar an die Hilfswicklung L₂, sondern an die Polklemmen einer Gleichstrommaschine M₂ angeschlossen ist, deren Feldwicklung f_z mit der Hilfswicklung L₂ verbunden ist. Die Wirkungsweise ist im wesentlichen dieselbe wie bei der Einrichtung nach Fig. 3.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist die Gleichstrommaschine M₁ mit der Feldwicklung f der Erregermaschine M in Reihe geschaltet, während sie bei der Ausführungsform nach Fig. 6 eine Hilfsfeldwicklung f₁ der Erregermaschine M speist. In beiden Fällen erhält die Feldwicklung f₂ der Maschine M₁ Strom von der Hilfswicklung L₂, so daß die Maschine M₁ auf die Änderung des Feldes durch den Einfluß, den sie auf die Spannung der Maschine M hat, eine beschleunigende Wirkung ausüben kann.

Um die besondere Wirkung der Gleichstrommaschine M₁ bzw. M₂ weiter zu verstärken, kann man sie außer mit der an die Hilfswicklung L₂ des Hauptfeldes geschalteten Feldwicklung f₂ bzw. f_s noch mit einer zweiten Feldwicklung versehen, die in Neben-Schluß zu den eigenen Polklemmen der Maschine geschaltet wird, und deren Widerstand so hoch bemessen ist, daß die Maschine keine Spannung liefert, sofern nicht die Wicklung L₂ Strom in der einen oder anderen Richtung führt und dadurch eine genügende zusätzliche Erregung bewirkt. Fig. 7 stellt eine solche in Nebenschluß geschaltete Hilfsfeldwicklung f₄ bei einer Schaltung nach Fig. 5 dar. Eine solche Wicklung kann gleichfalls an der Ma- n₀ schine M₁ oder M₂ bei den Ausführungsfbrmen nach Fig. 3, 4 und 6 angeordnet werden.

Die Fig. 8 und 9 zeigen, wie die Wicklungen L₁ und L₂ auf dem Feldkern einer vierpoligen dynamoelektrischen Maschine mit umlaufendem oder stillstehendem Feldmagneten angeordnet werden können.

Damit die beschriebenen Einrichtungen die angestrebte Wirkung ausüben können, ist es Voraussetzung, daß man die Rückwirkung der Hilfswicklung L₂ auf das Hauptfeld F ver-

nachlässigen kann, daß die Zeitkonstanten der Gleichstrommaschinen gegenüber denjenigen des Hauptstromkreises klein sind, sowie daß die Gleichstrommaschinen in mechanischer und elektrischer Hinsicht genügend kräftig sind, um den erforderlichen Magnetisierungseffekt transformieren zu können.

Wenn man den Strom aus der Hilfswicklung L₂ entgegengesetzt zu der oben angenommenen Richtung wirken läßt, kann man bei sämtlichen Ausführungsformen eine Verzögerung in den Änderungen der Feldstärke herbeiführen.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Einrichtung zur Beschleunigung oder Verzögerung der Änderungen des magnetischen Feldes einer dynamoelektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine außer der gewöhnlichen, durch eine oder mehrere Feldwicklungen geschaffenen Haupterregung (L₁) noch eine Hilfsfeldwicklung (L₂) besitzt, die nur bei Änderungen der Stärke des Hauptfeldes Strom führt, nämlich Induktionsstrom, und daß dieser Strom zur Erregung einer oder mehrerer Dynamomaschinen dient, deren hierdurch erzeugte -Momentanspannungen mittelbar oder unmittelbar den durch die Änderungen der Feldstärke im Haupterregerkreis induzierten Momentanspannungen entgegen- oder zugeschaltet werden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 für eine Dynamomaschine, deren Feldwicklung (L₁) mit Gleichstrom von einer Erregermaschine (M) gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüfsfeldwicklung (L₂) der dynamoelektrischen Maschine in Reihe mit der üblichen Feldwicklung (f, Fig. 2) oder mit einer besonderen Feldwicklung Qf₁, Fig. 1) der Erregermaschine (M) geschaltet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüfsfeldwicklung (L₂) in Reihe mit der Feld wicklung (f₂) oder einer besonderen Feldwicklung einer Gleichstrommaschine (M₁) geschaltet ist, die ihrerseits in Reihe mit der Erregermaschine (M, Fig. 3) oder mit der üblichen Feldwicklung (f, Fig. 5) bzw. mit einer besonderen Feldwicklung (/"j, Fig. 6) der Erregermaschine geschaltet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsfeldwicklung (L₂) in Reihe mit der üblichen Feldwicklung (f₃) oder mit einer besonderen Feldwicklung einer Gleichstrommaschine (M₂) geschaltet ist, die ihrerseits in Reihe mit der üblichen Feldwicklung (f₂) oder mit einer besonderen Feldwicklung einer Gleichstrommaschine (M₁) geschaltet ist, die in Reihe mit der Erregermaschine (M) liegt (Fig. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.