DE670564C - Gleichstromerzeuger fuer konstante Leistung - Google Patents

Description

Bei Gleichstromgeneratoren für Zugförderung, insbesondere bei solchen, die mit Ölmaschinen o. dgl. gekuppelt sind, liegt der Wunsch vor, die Leistung der Antriebsmaschine bei allen Betriebsbedingungen ohne Zuhilfenahme besonderer Regelorgane möglichst gleichmäßig auszunutzen. Aus diesen Erwägungen heraus war man bereits bemüht, eine mit zunehmender Strombelastung abnehmende elektromotorische Kraft des elektrischen Generators durch Anordnung einer entmagnetisierenden Wicklung, d. h. einer Gegenkompouiidwicklung, zu erhalten, welche vom Belastungsstrom erregt wird. Da jedoch die damit erzielte Charakteristik eine derart konvexe Form besitzt, daß zwar eine mit zunehmendem Strom abfallende Spannung, nicht aber eine konstante Leistung der Maschine erzielt wird, so war die damit erreichbare Wirkung nur unvollkommen. Soll jedoch die Regelung vollends den praktischen Anforderungen genügen, so setzt dies voraus, daß die Spannung als Funktion der Stromstärke über ein großes Belastungsgebiet hin nach einer Hyperbel verläuft, so> daß das Produkt Spannung · Strom angenähert konstant bleibt.

Um zu diesem Ziel zu gelangen, wird erfindungsgemäß durch von besonderen Hauptstromwindungen umschlossene Teile des unmittelbar den Nutzfluß führenden Eisenweges ein in letzterem sich selbst schließender Steuerfluß erzeugt, der sich dem Nutzfluß überlagert und schon bei mäßiger Hauptstromstärke magnetisch gesättigte Strecken im Kreise des Nutzflusses bildet.

Demgegenüber besteht bei dem bekannten Kompoundierungsprinzip elektrischer Maschinen, bei welchem ein vom Hauptstrom abhängiger Hilfsfluß dem Hauptfluß überlagert wird und für gewisse Belastungszustände eine Eisensättigung herbeiführt, der Unterschied, daß sich dort der Hilfsfluß nicht in sich selbst schließt, sondern mit dem Hauptfluß über seinen gesamten Eisenweg. Damit ließe sich z. B. eine angenähert gleichbleibende Drehzahl von Verbundmaschinen bei großen Belastungsänderungen erreichen. Derartige Einrichtungen führten jedoch nicht zu einer solchen Regelung des Flusses, daß 5« sich durch sie eine hyperbolische Belastungscharakteristik der Maschine ergab.

Es ist ferner bekannt, bei gegenkompoundierten Maschinen die entmagnetisierende Wicklung nur auf einen Teil des Polquer-Schnitts einwirken zu lassen, wobei sowohl die exzentrische als auch die zentrische Anordnung dieser Teile im Polquerschnitt vorgeschlagen .wurde. Indessen geschah dies lediglich in der Absicht, das Wendefeld der

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Robert Pohl in Berlin-Charlottenburg.

Polkanten, welches bei hoher Belastung am stärksten sein muß, von der nachteiligen Wirkung der entmagnetisierenden Wicklung frei zu halten.

S Die Abb. ι a und ι b zeigen im Aufriß und im Grundriß nach Schnittlinie A-B ein Beispiel der Erfindung. Innerhalb der Pole, welche von den der Erregung des Nutzflusses dienenden Erregerspulen d umschlungen sind, ίο werden Hauptstromwindungen angeordnet, welche nur den Teil α der Pole umgeben und einen durch diesen Teil sowie die beiden seitlichen Polteile c sich schließenden Steuerfluß erzeugen. Die Wirkung dieses Steuerflusses ¹S auf die Form der Belastungscharakteristik ist leicht zu erkennen. Bei geringerer Belastung, also schwacher Erregung der Hauptstromwindungen, ist praktisch keine Wirkung vorhanden, weil der Steuerfluß noch keine Sättigung erzeugt, d. h. in diesem Teil bleibt die Charakteristik diejenige der normalen Maschine, gleichgültig ob sie eine Nebenschlußoder Kompoundmaschine oder eine Gegenkompoundmaschine ist. Sobald aber die In^a5 duktion etwa im Teil c das Knie der magnetischen Charakteristik für das betreffende Eisen überschreitet oder bei vorher vorhandener Sättigung im Teil α unterschreitet, tritt sogleich eine erhebliche Schwächung des Nutzflusses ein, weil der magnetische Widerstand des gesamten Polschenkels für den Nutzfluß erhöht wird. Ist für das Steuerfeld, welches durch α und in entgegengesetzter Richtung durch c-c fließt, das Knie der Charakteristik sowohl auf der Strecke α wie auf der Strecke c überschritten, so ist der magnetische Widerstand für den Polschenkel auf einen stark erhöhten Wert gestiegen, der aber nun auch mit wachsender Stromstärke in den Hauptstromwindungen kaum noch weiter ansteigen kann. Diesem Wert nähert sich der magnetische Widerstand angenähert asymptotisch. Hieraus ergibt sich, daß die Belastungscharakteristik auf ihrem mittleren Bereich eine nach oben konkave Kurve darstellt. Bei entsprechender Dimensionierung der in Betracht kommenden Teile kann ihr demnach in ihren wichtigsten Gebieten eine hyperbelartige Form erteilt werden.

In Abb. 2 zeigt die ausgezogene Kurve die durch die Erfindung gewonnene Charakteristik der Maschine, während die gestrichelte Linie die durch die bisher übliche Gegenkompoundwicklung erreichbare konvexe Charakteristik ^⁵ erkennen läßt.

Für die praktische Ausführung empfiehlt es sich, die rom Steuerfluß allein erzeugte Induktion in den Strecken α bzw. c gleich hoch zu halten und daher die Breite des mittleren Polkernes α ebenso groß zu wählen wie die Summe der Breite der seitlichen Polkerne c.

Statt die Hauptwindungen b in die Pole zu verlegen, wie in den Abb. 1 a und 1 b dargestellt ist, könnte man sie auch, wie Abb. 3 zeigt, um die Joche herum derart anordnen, daß der Steuerfluß sich ringförmig durch das Joch schließt, ohne die Pole und den Anker zu benutzen.

Da die Einschaltung eines zusätzlichen magnetischen Widerstandes, wie sie durch die Wirkung des Steuerflusses entsteht, bei höherer Strombelastung auch eine höhere magnetomotorische Kraft für die Erzeugung des Nutzflusses wünschenswert macht, kann es zweckmäßig sein, nicht mit einer Nebenschlußwicklung allein zu arbeiten, sondern, falls eine Fremderregung nicht möglich ist, auch eine Hauptstromwicklung zur Unterstützung der Nebenschlußwicklung anzubringen.

Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Anordnung so zu treffen, daß der Steuerfluß, von den nach der Abbildung ausgelegten Polen kommend, sich durch den Anker schließt, statt durch den Polschuh, jedoch ist dies wegen der erhöhten Eisenverluste im Anker im allgemeinen nicht erwünscht. Schließlich kann auch zur Beeinflussung der Charakteristik für die Erzeugung des Steuerflusses neben der Hauptstromwicklung eine Nebenschluß wicklung oder eine Fremderregung vorgesehen werden, welche dem Kreis des Steuerflusses eine Vormagnetisierung gibt.

Statt, wie die Abb. 1 a und 1 b zeigen, die Spulen ineinanderzuschachteln, kann man unter entsprechender Verlängerung der Pole diese etwa nach dem Vorbild in Abb. 4 auch übereinander anordnen, wobei statt zweier Fenster nur eine solche Ausnehmung für die Aufnahme der Steuerwicklung b genügen würde.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung an elektrischen, mit annähernd gleichbleibender Drehzahl laufenden Gleichstrommaschinen zur Erzielung praktisch konstanter Leistung unter veränderlicher Strombelastung, dadurch gekennzeichnet, daß von besonderen Hauptstromwindungen in Teilen des unmittelbar den Nutzfluß führenden Eisenweges ein in letzterem sich selbst schließender, dem Nutzfluß überlagerter Steuerfluß erzeugt wird, der schon bei mäßiger Hauptstromstärke magnetisch gesättigte Strecken im Kreise des Nutzflusses bildet.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich im Eisenweg des Hauptflusses schließende Steuerfluß durch gleichachsig zur Pol-

   achse der Feldpole verlaufende und in diesen angeordnete Hauptstromwindungen erzeugt wird.
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung des Nutzflusses liegenden Strecken (0) des sich im Eisenweg des Hauptflusses schließenden Steuerflusses innerhalb der Hauptstromwindungen angenähert den gleichen Querschnitt haben wie die Summe der seitlich liegenden Rückschlußstrecken (c) des Steuerbusses.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstromwindungen das Joch umschlingen, und zwar derart, daß sich der von ihnen erzeugte Steuerfluß über den Jochring schließt.
5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung des sich im Eisenweg des Hauptflusses selbst schließenden, durch besondere Hauptstromwindungen erzeugten Steuerflusses durch eine Vormagnetisierung mit Hilfe einer anderweitigen Erregung verändert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen