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Elektrische Anlage.
Die Erfindung betrifft Anlagen mit gleichbleibend belastetem in weiten Grenzen regelbarem Kollektorstromerzeuger mit gleichbleibendem Belastungswiderstand, z. B. Gleichstromerregermaschinen u. dgl. Solche Erregermaschinen werden gegenwärtig, wie alle neuzeitlichen Maschinen, mit Wendepolen ausgestattet, weil Wendepolmaschinen nicht nur besser kommutieren, sondern auch wesentlich besser ausgenutzt werden können als wendepollose Maschinen und weil besonders Erregermaschinen im Verhältnis zur Hauptmaschine möglichst klein sein sollen. Erst in jüngerer Zeit werden solche Erregermaschinen mit gleichbleibendem Belastungswiderstand betrieben, seitdem nämlich die Hauptmaschinen nicht mehr durch Widerstandsänderung in ihrem eigenen Erregerkreis (im Hauptstromkreis der Erregermaschine), sondern durch Erregungsänderung der Erregermasehine (z.
B. durch deren Nebenschluss- regelung) geregelt werden. Hier ergibt sich nun eine bisher nicht erkannte Vereinfachungsmöglichkeit, von der die Erfindung Gebrauch macht. Ein durch Erregungsänderung geregelter Stromerzeuger mit gleichbleibendem Belastungswiderstand und gleichbleibender Drehzahl zeigt nämlich das eigentü1uliche Verhalten, dass sein Feld, von Sättigungserseheinungen abgesehen, der Ankerstromstärke bei allen Belastungen proportional ist, also zu den Ankeramperewindungen in einem festen Verhältnis steht.
Einer ähnlichen Bedingung muss bekanntlich das Wendefeld genügen, und die Erfindung besteht darin, derartige Maschinen wendepollos auszuführen und die Wirkung des Wendefeldes einem Teile des Hauptfeldes zu übertragen.
Die alten wendepollosen Maschinen, bei denen zur Verbesserung der Stromwendung dieBürsten bis in das Streufeld der Polhörner verschoben wurden, ergaben eine gute Stromwendung höchstens bei einer einzigen Belastung und waren daher nicht in weiten Grenzen regelbar. Auch als Erregermaschinen konnten sie nicht ohne Kommutierungsstörung geregelt werden, da zur Zeit der wendepollosen Maschinen die Regelung im Feldkreis der Hauptmaschine allein gebräuchlich war, bei der in der Erregermaschine eine Proportionalität von Maschinenfeld-und Ankeramperewindungen ausgeschlossen ist. Die Erfindung wurde erst durch die neuere Entwicklung möglich, nämlich erst bei Maschinen, die mit gleichbleibendem Belastungswiderstand durch Erregungsänderung geregelt werden.
Nur bei solchen kann man auch ohne Wendepole im ganzen Regelbereich gute Kommutierung erhalten und daher die Maschine gut ausnützen.
Die Anwendung der Erfindung ist bei neuzeitlichen Maschinen noch dadurch begünstigt. dass solehe Maschinen wegen ihrer hohen Ankerstromdurehflutung für das Wendefeld fast ebenso viele Amperewindungen wie für das Hauptfeld brauchen. Man kann daher einfach die Wendezonen zur Gänze oder zum grösseren Teil unter den Hauptpolbogen verlegen und die richtige Wendefeldinduktion durch eine geringe Luftspaltvergrösserung in der Wendezone erreichen. Die Polbedeckung wird hiebei wesentlich grösser als bei Wendepolmaschinen.
Sie ist nur durch die Rücksicht auf die Streuung zwischen benachbarten Polen beschränkt und kann bis 85 oder 90% der Polteilung betragen.
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spalt entfernte Stelle der Polsehenkel oder in das Magnetjoeh verlegt, indem die Zähne mit verhältnismässig grossem Querschnitt ausgeführt und in den Polschenkeln oder im Joch die bekannten Sättigungswege angeordnet werden. Durch die Sättigungswege erhält die Magnetcharakteristik der Maschine
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deshalb für eine bestimmte Steigerung des Ankerstromes mehr als verhältnisgleich vergrössert werden.
Die Hauptfeldamperewindungen sind also den Ankeramperewindungen nicht proportional, wohl aber besteht diese Proportionalität für das Feld selbst und die Ankeramperewindungen, wodurch eben bei Maschinen nach der Erfindung die gute Stromwendung über den ganzen Regelbereich gesichert ist.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Fig. 1 bedeutet et den Anker der Maschine, b die Magnetpole, c das Joch, d die Sättigungswege in den Polschenkeln und e die Erregerspulen. Durch den Wegfall der Wendepole ist für die Erregerwicklung reichlich Raum verfügbar, der noch besser ausgenutzt werden kann, als in der Zeichnung dargestellt ist. Die Wendezonen liegen unter dem auflaufenden Polhorn und sind in der Zeichnung bei f angedeutet ; über ihnen ist der Luftspalt vergrössert. Hier wirken Hauptfeldamperewindungen und Ankeramperewindungen einander entgegen und ergeben zusammen das für die Stromwendung nötige verhältnismässig kleine Wendefeld. Unter der ablaufenden Polkante g unterstützen dagegen diese Amperewindungen einander, wodurch verhältnismässig hohe Luftspaltinduktionen auftreten können, bei denen die Ankerzähne gesättigt wurden.
Um diese unerwünschte örtliche Sättigung ebenfalls zu vermeiden, wird der Luftspalt gegen die ablaufende Polkante hin erweitert. Die Pole können auch nach Fig. 2 symmetrisch gestaltet werden, wodurch die erwähnte Luftspalterweiterung an der ablaufenden Polkante zugleich als Wendezone für die umgekehrte Drehrichtung der Maschine brauchbar wird. Soll die Drehrichtung betriebsmässig häufiger wechseln, so kann die Maschine eine selbsttätige Bürstenverstelleinrichtung erhalten, die die Bürsten je nach der Drehrichtung entweder in die Wendezonen f oder in die Wendezonen h verstellt. In den Polmitten wird der Luftspalt möglichst eng gemacht, wodurch nicht nur die Maschine gut ausgenutzt, sondern auch eine für eine stabile Regelung in weitem Bereich günstige Form der Magnetcharakteristik erreicht wird.
Die Erfindung ist nicht nur an Gleichstrommaschinen, sondern auch an Ein-oder Mehrphasenwechselstromkollektormaschinen anwendbar, deren Feld proportional mit dem Ankerstrom geregelt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Anlage mit einem in weiten Grenzen durch Erregungsänderung regelbaren Kollektorstromerzeuger, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungswiderstand unveränderlich und dass die
Maschine wendepollos ist und ein Teil des Hauptfeldes als Wendefeld wirkt.
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Electrical system.
The invention relates to systems with a constant load within wide limits controllable collector generator with constant load resistance, z. B. DC exciter machines u. Like. Such excitation machines are currently, like all modern machines, equipped with reversing poles, because reversing pole machines not only commutate better, but can also be used much better than reversible pole-less machines and because especially excitation machines should be as small as possible in relation to the main machine. It is only recently that such excitation machines have been operated with constant load resistance, since then the main machines are no longer due to a change in resistance in their own excitation circuit (in the main circuit of the excitation machine), but rather through a change in excitation of the excitation machine (e.g.
B. by their shunt regulation). A previously unrecognized possibility of simplification arises here, which the invention makes use of. A power generator regulated by a change in excitation with constant load resistance and constant speed shows the peculiar behavior that its field, apart from saturation phenomena, is proportional to the armature current strength at all loads, i.e. is in a fixed ratio to the armature ampere turns.
As is known, the turning field must meet a similar condition, and the invention consists in designing machines of this type without reversible poles and transferring the effect of the turning field to a part of the main field.
The old reversible pole-less machines, in which the brushes were moved into the stray field of the polar horns to improve the current reversal, resulted in a good current reversal at most with a single load and could therefore not be regulated within wide limits. Even as excitation machines, they could not be controlled without commutation disturbances, since at the time of the reversible pole-less machines the control in the field circuit of the main machine was used alone, in which a proportionality of the machine field and armature amp windings in the excitation machine is excluded. The invention was only made possible by recent developments, namely only in machines that are controlled with constant load resistance by changing the excitation.
Only with these can one obtain good commutation in the entire control range even without reversing poles and therefore make good use of the machine.
The use of the invention in modern machines is still favored by this. that because of their high armature current flooding, such machines need almost as many ampere-turns for the turning field as for the main field. You can therefore simply move all or a large part of the turning zones under the main pole arc and achieve the correct turning field induction through a slight increase in the air gap in the turning zone. The pole coverage is much greater here than with reversible pole machines.
It is only limited by considering the spread between neighboring poles and can be up to 85 or 90% of the pole pitch.
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Slit remote point of the pole legs or relocated in the Magnetjoeh, in that the teeth are designed with a relatively large cross section and the known saturation paths are arranged in the pole legs or in the yoke. The magnetic characteristics of the machine are retained by the saturation paths
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Therefore, for a certain increase in the armature current, it must be increased more than proportionally.
The main field amp windings are not proportional to the armature amp windings, but this proportionality does exist for the field itself and the armature amp windings, which means that, with machines according to the invention, good current reversal is ensured over the entire control range.
The drawing shows exemplary embodiments of the invention. In Fig. 1, et denotes the armature of the machine, b the magnetic poles, c the yoke, d the saturation paths in the pole legs and e the excitation coils. The omission of the reversing poles means that there is plenty of space available for the excitation winding, which can be used even better than shown in the drawing. The turning zones are under the rising polar horn and are indicated in the drawing at f; The air gap above them is enlarged. Here main field amp turns and armature amp turns counteract each other and together result in the relatively small turning field required for the current reversal. On the other hand, these ampere turns support each other under the trailing pole edge g, as a result of which relatively high air gap inductions can occur, in which the armature teeth are saturated.
In order to also avoid this undesired local saturation, the air gap is widened towards the trailing pole edge. The poles can also be designed symmetrically according to FIG. 2, as a result of which the aforementioned widening of the air gap at the trailing pole edge can also be used as a turning zone for the reverse direction of rotation of the machine. If the direction of rotation is to change more frequently during operation, the machine can be equipped with an automatic brush adjustment device which adjusts the brushes either into the turning zones f or into the turning zones h, depending on the direction of rotation. The air gap is made as narrow as possible in the pole centers, which not only makes good use of the machine, but also achieves a form of magnetic characteristic that is favorable for stable control over a wide range.
The invention is applicable not only to DC machines, but also to single- or multi-phase AC collector machines, the field of which is regulated proportionally with the armature current.
PATENT CLAIMS:
1. Electrical system with a collector generator that can be regulated within wide limits by changing the excitation, characterized in that the load resistance is invariable and that the
The machine has no reversing pole and part of the main field acts as a turning field.