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Bei Gleichstrommaschinen mit Wendepolen muss der nutzbare Kraftfluss der Wendepole stets proportional dem Ankerstrom (Belastungsstrom) sein, was unter den gewöhnlichen Betriebsbedingungen dadurch erreicht wird, dass man die Wendepolwicklung mit dem Ankerstrom erregt und den magnetischen Pfad des Wendepolkraftflusses möglichst wenig sättigt. Bei plötzlichen Änderungen der Belastung, insbesondere bei Kurzschlüssen, kann aber das Wendefeld trotzdem nicht in gleichem Masse wie der Ankerstrom ansteigen, weil durch die rasche Zunahme des Wendefeldes Wirbelströme in den massiven Teilen der Wendepole und Joche induziert werden, welche den erregenden Wendepol-Ampèrewindungen ent- gegenwirken.
Die Folge dieser Erscheinung ist, dass bei Kurzschlüssen in Gleichstromnetzen die Kommutierung der Generatoren stets eine sehr schlechte wird, was bei Maschinen für höhere Spannung, besonders bei solchen ohne Kompensationswieklung wegen der gleichzeitig eintretenden Verzerrung des Feldes der Hauptpole das gefürchtete Rundfeuer einleitet.
Nach der vorliegenden Erfindung soll nun die Kommutierung von Gleichstrommaschinen bei plötzlichen Belastungsänderungen dadurch verbessert werden, dass eine oder mehrere in sich geschlossene Wicklungen angebracht werden, welche mit einem vom Ankerstrom abhängigen Kraftfluss verkettet sind und in welchen bei einer Zunahme dieses Kraftflusses Ströme induziert werden, welche das Wendepolfeld verstärken.
Die Fig. 1 zeigt eine solche Einrichtung in schematischer Darstellung. 1 ist die Ankerwicklung,
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irgend ein vom Ankerstrom abhängiger Kraftfluss, beispielsweise der nicht mit der Wendepolwicklung verkettete Teil des Ankerfeldes. Die Wicklung Z ist mit dem Kraftfluss < ta verkettet und durch eine Zunahme dieses Kraftflusses wird in ihr ein Strom induziert, der diese Zunahme verzögert.
Nun ist aber die Wicklung Z. ausser mit demFeld l) a auch mit dem Wendefeld #@ verkettet u. zw. in entgegengesetztem Sinne wie mit (Da. Der die Zunahme von (Da verzögernde Strom wird also gleichzeitig die Zunahme von #w beschleunigen, also den Wirbelströmen in den massiven Teilen des magnetischen Pfades des Wendepolkraftflusses entgegenwirken.
Die in sich geschlossene Wicklung kann in verschiedener Weise angeordnet werden. Die Verstärkung des Wendepolfeldes kann z. B., wie in Fig. 1, einfach dadurch erfolgen, dass die in sich kurz geschlossene Wicklung, welche mit einem von der Belastung abhängigen Kraftfluss, z. B. dem Ankerquerfeld oder einem Teil desselben, verkettet ist, gleichzeitig auch mit dem Wendefeld verkettet ist, jedoch in entgegengesetztem Sinne. In diesem Falle kann die in sich geschlossene Wicklung z. B. nach Art einer Kompensationswicklung in Nuten in den Hauptpolen untergebracht werden.
Eine solche Anordnung zeigt Fig. 2. A ist der Anker einer Gleichstrommaschine, P1 und P2 sind zwei Hauptpole, W der zwischen denselben liegende Wendepol. Die Wicklungen des Ankers und des Wendepoles und die Richtung der in denselben fliessenden Ströme sind in der üblichen Weise durch Kreise mit Punkten und Kreuzen angedeutet. Diese beiden Wicklungen erzeugen die durch die gestrichelten Linien dargestellten Kraftflüsse, nämlich dasWendepolfeld < t*M'und das Ankerfeld (Querfeld) (Da. Z ist die in sich geschlossene zusätzliche Wicklung, in welcher durch die Zunahme des Ankerfeldes (ta ein strom in der eingezeichneten Richtung induziert wird.
Dieser Strom wirkt, da die zusätzliche Wicklung Z auch mit dem Wendefeld 'verkettet ist, auch auf dieses Feld ein u. zw. unterstützt er dieWendepoI-Ampere- windungen, wie aus der Betrachtung der in Fig. 2 eingetragenen Stromrichtungen ohne weiteres hervor"
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dem ganzen Querfeld verketett sein, also in einer Nut in der Mitte des Hauptpoles liegen.
Ein anderes Feld, welches dem Ankerstrom proportional ist und mit welchem die zusätzliche Wicklung verkettet sein kann, ist das Streufeld der Wendepole. Ist die in sich geschlossene Zusatzwicklung mit diesem Feld verkettet, so ist es nicht notwendig, dass sie auch mit dem Hauptfeld der Wendepole verkettet ist. Der durch eine Zunahme des Wendepolstreufeldes in ihr induzierte Strom wird vielmehr schon dadurch die Zunahme des Wendepolhauptfeldes beschleunigen, dass er die Zunahme des Streufeldes verzögert und dadurch die magnetische Induktion an allen Stellen des Wendepolkraftflusses, an welchen Hauptfeld und Streufeld der Wendepole in gleichem magnetischen Pfad verlaufen, vermindert.
Die Fig. 3 zeigt beispielsweise eine solche Anordnung. Wie in Fig. 2 bedeutet A. den Anker, Pl und P2 zwei Hauptpole, Tf den dazwischen liegenden Wendepol, Z die in sich geschlossene Zusatzwicklung. Die Wicklungen des Ankers und des Wendepoles und die Richtung der in ihnen fliessenden Ströme sind auch hier in der üblichen Weise durch Kreise mit Punkten oder Kreuze angedeutet. Das Ankerquerfeld ist hier nicht gezeichnet, wohl aber das Wendepolhauptfeld < P'und das Wendepolstreufeld (pus. Die zusätzlichen Wicklungen s sind hier mit dem Wendepolstreufeld verkettet. Eine Zunahme dieses Feldes induziert in ihnen ströme von der in der Fig. 3 angegebenen Richtung, welche die Zunahme des Streufeldes verzögern.
Dadurch wird die magnetische Induktion im Wendepol W und vor allem in dem am oberen Ende des Wendepoles angeordneten Luftspalt L weniger rasch anwachsen können und die dadurch frei werdenden Ampèrewindungen der Wendepolwicklung können nun zur Überwindung der Amppre- windungen der Wirbelströme dienen.
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völlig getrennte. Wicklung vorhanden ist. Sie kann vielmehr auch durch Parallelschalten zweier Teile einer ohnehin vorhandenen Wicklung, z. B. der Wendepolwicklung dargestellt werden, welche in bezug auf das Wendepolhauptfeld parallel geschaltet, in bezug auf das Wendepolstreufeld dagegen in sieh geschlossen sind.
Eine solche Anordnung zeigt die Fig. 4. Der Wendepol W trägt hier die beiden Wicklungen W1 und W2, welche beispielsweise so bemessen werden können, dass in stationärem Zustand der grösste Teil
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ausbilden. Die beiden Teile der Wendepolwicklung bilden zusammen (ohne die Zuleitungen vom Anker bzw. vom Netz her) eine in sich geschlossene Wicklung. Der Wendepolhauptfluss ist mit den beiden Teilen der Wicklung, deren Windungszahl als gleich vorausgesetzt sei, so verkettet, dass eine Änderung desselben in der in sich geschlossenen, aus Mi und W2 bestehenden Wicklung, keinen Strom induzieren, d. h. also die Stromverteilung auf diese beiden Wicklungen nicht verändern kann.
Eine Änderung des Wendepolstreufeldes dagegen wird einen solchen Strom induzieren, d. h. die Verteilung des Stromes auf die beiden Wicklungen Wl und 1r2 in dem Sinne verändern, dass tf' einen grösseren Anteil als vorher übernimmt.
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plötzlichen Belastu@ gsänderung ist genau dieselbe wie die der Wicklung Z in Fig. 3.
In allen bisher erläuterten Fällen ist es natürlich nicht notwendig, dass die in sich geschlossene Wicklung unmittelbar kurzgeschlossen sei, sie kann vielmehr auch über einen Widerstand geschlossen sein, wodurch man den Vorteil erreicht, dass ein Irrtum in der Berechnung der Zusatzwicklung durch die Einstellung dieses Widerstandes ausgeglichen, die Wirkung der zusätzlichen Wicklung also an der fertigen Maschine eingestellt werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Verbesserung der Kommutierung von Gleichstrommaschinen bei plötzlichen Belastungsänderungen, gekennzeichnet, durch eine oder mehrere in sich geschlossene Wicklungen (Z) welche mit einem vomAnkerstrom abhängigen Kraftfluss ( < tbzw. < ) verkettet sind und in welchen be
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