Doppelstrom-Generator. Es ist bekannt, dass dem Anker einer Gleichstrommaschine, deren Ankerwicklung an bestimmten Punkten zu zwei oder mehr Schleifringen geführt wird, ausser Gleich strom gleichzeitig auch Wechselstrom ent nommen werden kann. Solche Doppelstrom- Generatoren sind zum Beispiel mechanisch angetriebene Einankerumformer. Ferner ist es auch bekannt, dass bei solchen Maschinen jede Stromart in einer eigenen Ankerwick lung erzeugt werden kann. In beiden Fällen aber hat bei solchen Ausführungen jede Stromart einen nachteiligen Einfluss auf die andere Stromart zur Folge.
So wird bei spielsweise bei nur gleichstromseitiger Bela stung infolge der Ankerrückwirkung auch die Spannung der andern Stromart beeinflusst und umgekehrt. Noch nachteiliger ist jedoch die Einwirkung des durch den Wechselstrom erzeugten Querflusses auf die Kommutation des Gleichstromes. Diese ungünstigen gegen seitigen Einflüsse der zwei Stromarten sind eine Folge der magnetischen Verkettung zwischen den Ankerwicklungen der beiden Stromarten. Alle Versuche, diese Mängel zu beheben, haben aber noch keine einwandfreie Lösung hervorgebracht, und infolgedessen sind Doppelstrom-Generatoren ausser für ver hältnismässig kleine Leistungen bis jetzt in der Praxis nicht angewendet worden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nunmehr auf einen Doppelstrom-Generator mit getrennten Gleich- und Wechselstrom ankerwicklungen und einen gemeinsamen Feldsystem, bei welchem die erwähnten Nach teile der bisherigen Ausführungen beseitigt werden. Dies wird gemäss der Erfindung da durch erreicht, dass die Gleichstrom- und Wechselstromankerwicklungen über den Um fang verteilt, aber nicht in denselben Ab schnitten des Umfanges untergebracht sind, damit beide Wicklungsarten voneinander an nähernd magnetisch entkoppelt werden.
An Hand des in der Zeichnung in schema tischer Weise dargestellten Ausführungsbei spiels ist die Erfindung näher erläutert, und zwar zeigt die Figur die Abwicklung eines Teils eines zehnpoligen Doppelstrom-Genera- tors.
Der Einfachheit halber sind in der Figur nur sechs aufeinanderfolgende Pole N, S ge zeigt. Unter dem ersten positiven Pol N so wie unter dem sechsten negativen Pol S be finden sich die Schleifenwicklungen G, die sich diametral gegenüber über genau je zwei Polteilungen erstrecken. Jedes Element die ser beiden Wicklungen G ist zu einer Kol lektorlamelle K geführt. Diejenigen Kollek torlamellen K, die bei einer normalerweise über den ganzen Ankerumfang verteilten Wicklung gleiches Potential haben würden, sind durch die Ausgleichverbinder A unter einander verbunden. Mittels dieser Ausgleich verbinder A sind die beiden sich unter dem ersten und dem sechsten Pol N bezw. S be findenden Schleifenwicklungen G elektrisch miteinander verbunden.
Sie bilden somit das Äquivalent einer auf zwei Pole reduzierten Gleichstromwicklung mit mehreren durch die Ausgleichverbinder miteinander parallel ge schalteten Kollektoren. Aus diesen sich nur über einen Teil des Ankerumfanges erstrek- kenden Wicklungen G kann daher Gleich strom und gleichzeitig bei Eigenerregung der zur Magnetisierung der Feldpole erforderliche Erregerstrom entnommen werden. Zwischen den beiden Gleichstromwicklungen G sind ferner auf diametral gegenüberliegenden Sei ten des Ankers in getrennten Nuten die zwei Schleifenwicklungen W angeordnet, die sich bei diesem Ausführungsbeispiel über genau je drei Polteilungen erstrecken.
In der Figur ist nur eine der beiden Wicklungen W ver anschaulicht, aber auf dem gegenüberliegen den, nicht gezeichneten Teil des Ankerumfan ges ist die andere Wicklung W in analoger Weise angeordnet. Aus diesen zwei Schlei fenwicklungen W wird durch Schleifringe, die an geeigneter Stelle mit den Wicklungen in Verbindung stehen, der gewünschte Wech selstrom entnommen. Zwischen den Polen N, S sind noch die Wendepole P angeordnet.
Durch diese besondere Anordnung der Gleichstrom- und Wechselstromwicklungen in eigenen Ankernuten sind die Stromkreise der Wicklungen für beide Stromarten elek trisch vollständig und magnetisch annähernd getrennt. Daher hat eine Belastungsänderung der Gleichstromseite praktisch keinen Einfluss auf den Wechselstromkreis, solange keine Än derung der Erregung eintritt, was der Fall ist, wenn der Generator fremderregt ist:
Bei Eigenerregung hat eine Belastungsänderung auf der Gleichstromseite nur soviel Einfluss auf die Wechselstromseite, 'als diese Bela stungsänderung die Erregerspannung ändert und damit den die Gleich- und Wechselspan nung erzeugenden Kraftfluss beeinflusst. Die Grösse der Beeinflussung hängt vom Sätti gungszustand des magnetischen Kreises ab. Im Ausführungsbeispiel, wo es sich um eine zehnpolige Maschine handelt, sind für die Gleichstromwicklung zwei Pole und die Wechselstromwicklung vier Pole ausgenützt.
Je nach dem Leistungsbedarf der beiden Stromsysteme kann aber die Aufteilung der Wicklungen über den Ankerumfang ohne weiteres eine andere sein. Ferner ist die An ordnung gemäss der Erfindung selbstverständ lich nicht auf Schleifenwicklungen be schränkt, sondern es können beispielsweise auch ohne weiteres Wellenwicklungen ange wendet werden.
Doppelstrom-Generatoren nach der Erfin dung sind besonders geeignet für Anlagen, wo Raumersparnis von ausschlaggebender Be deutung ist, wie beispielsweise in Schiffen, Triebfahrzeugen usw., wo die Wechselstrom leistung im Verhältnis zur Gleichstrom leistung gross sein kann und die Unterbrin gung einer besonderen Gleichstrommaschine für die Erregung oder die Hilfsantriebe nicht möglich ist; oder zu grossen Platzaufwand erfordern würde.
Double current generator. It is known that the armature of a direct current machine, the armature winding of which is led to two or more slip rings at certain points, can be drawn from both direct current and alternating current. Such double-current generators are, for example, mechanically driven single armature converters. It is also known that in such machines any type of current can be generated in its own armature winding. In both cases, however, with such designs, each type of current has an adverse effect on the other type of current.
For example, if the load is only on the DC side, the voltage of the other type of current is also influenced due to the armature reaction and vice versa. However, the effect of the cross flow generated by the alternating current on the commutation of the direct current is even more disadvantageous. These unfavorable mutual influences of the two types of current are a consequence of the magnetic linkage between the armature windings of the two types of current. However, all attempts to remedy these deficiencies have not yet produced a perfect solution, and as a result, double-current generators have not been used in practice except for relatively small powers.
The present invention relates now to a double current generator with separate direct and alternating current armature windings and a common field system, in which the mentioned after parts of the previous embodiments are eliminated. According to the invention, this is achieved in that the direct current and alternating current armature windings are distributed over the order, but are not housed in the same sections of the circumference, so that both types of windings are magnetically decoupled from one another to approach.
On the basis of the game Ausführungsbei shown in the drawing in a schematic manner, the invention is explained in more detail, namely the figure shows the development of part of a ten-pole double-current generator.
For the sake of simplicity, only six consecutive poles N, S are shown in the figure. The loop windings G are located under the first positive pole N as well as under the sixth negative pole S, which extend diametrically opposite each other over exactly two pole pitches. Each element of these two windings G is led to a K lektorlamelle. Those collector lamellae K, which would have the same potential in a winding normally distributed over the entire armature circumference, are connected to one another by the compensating connector A. By means of this compensation connector A, the two are respectively under the first and sixth pole N. S be finding loop windings G electrically connected to one another.
They thus form the equivalent of a direct current winding reduced to two poles with several collectors connected in parallel with one another through the compensating connector. From these windings G, which only extend over a part of the armature circumference, direct current and, at the same time, the excitation current required for magnetizing the field poles can be drawn from self-excitation. Between the two DC windings G, the two loop windings W are also arranged on diametrically opposite Be th of the armature in separate grooves, which in this embodiment extend over exactly three pole pitches.
In the figure, only one of the two windings W is illustrated ver, but the other winding W is arranged in an analogous manner on the opposite part of the armature circumference, not shown. The desired alternating current is taken from these two loop windings W by means of slip rings that are connected to the windings at a suitable point. The reversing poles P are also arranged between the poles N, S.
Due to this special arrangement of the direct current and alternating current windings in their own armature slots, the circuits of the windings for both types of current are elec trically completely and magnetically approximately separated. Therefore, a change in the load on the direct current side has practically no influence on the alternating current circuit as long as there is no change in the excitation, which is the case when the generator is externally excited:
In the case of self-excitation, a change in load on the direct current side only has as much influence on the alternating current side as this change in load changes the excitation voltage and thus influences the power flow that generates the direct and alternating voltage. The size of the influence depends on the saturation state of the magnetic circuit. In the exemplary embodiment, where a ten-pole machine is involved, two poles are used for the direct current winding and four poles are used for the alternating current winding.
Depending on the power requirements of the two power systems, however, the distribution of the windings over the armature circumference can easily be different. Furthermore, the arrangement according to the invention is of course not limited to loop windings, but it can also be used without further wave windings, for example.
Dual-current generators according to the invention are particularly suitable for systems where saving space is of crucial importance, such as in ships, locomotives, etc., where the alternating current output can be large in relation to the direct current output and where a special DC machine can be accommodated the excitation or the auxiliary drives are not possible; or would require too much space.