DE317660C - - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN
AM 23. DEZEMBER 1919

Bei.. Wechselstrorngeneratoren tritt häufig, der Fall ein, daß die Spannungserhöhung, die bei plötzlicher Entlastung auftritt, größer ist als es die Anlage ,verträgt oder auch als er vorausberechnet wurde. Insbesondere kommen diese ungünstige» Verhältnisse bei den modernen großen Generatoren mit starker Ankerrückwirkung in Frage.

Die Verhältnisse seien an Hand der Fig. ι

ίο näher erläutert. Stellt die Kurve I die Leerlaufscharakteristik, also die Abhängigkeit der Spannung von dem Erregerstrom. eines Generators dar und bedeutet E die Netzspannung, so sei zur Erzielung dieser Spannung E bei Leerlauf der Erregerstrom i_e, bei Volllast i_v erforderlich. Wird die Maschine nun plötzlich entlastet, so wächst die Spannung bis zur Höhe E' an. Die Spannungsänderung beträgt alsö> e''.

Wollte man die Spannungsänderung vermindern, so mußte man derartige Maschinen meist dadurch abändern, daß man aus dem Stator Windungen entfernte. Die Maschine arbeitet dann mit einer höheren Feldstärke, was aber andere Unzuträglichkeiten, z. B. zu hohe Eisenverluste, zur Folge hat. Man hat daher nur in den allerdr-ingendsten Fällen zu diesem. Mittel gegriffen, konnte in der Mehrzahl der Fälle keine Abhilfe treffen.

Um nun eine der Berechnung gegenüber zu große! Spannuingsänderung der 'fertigen Maschine auf das richtige Maß zurückzuführen, soll der Erfindung gemäß die Spannungserhöhung des Wechselstromgenerators auf folgende Weise abgeändert werden.

Man läßt zunächst die erregende magnetomotorische Kraft unverändert und vergrößert den magnetischen Kraftfluß in den Feldmagneten gegenüber dem Ankerkraftfluß. Dies geschieht dadurch, daß man für andere Zwecke bekannte magnetische Eisenbrücken zwischen den Polen anordnet, die bei normalem Betrieb gesättigt sind. Der Kraftfluß dieser Brücken lagert sich dann über den Kraftfluß. der Magnetschenkel und vergrößert daher deren Sättigung um ein beträchtliches Maß. Die Charakteristik dieser gesättigten Eisenbrücken lagert sich also über die Charakteristik für den Ankerkraftfluß. Beide zusammen liefern .die neue Charakteristik der Maschine, die nun in ihrem oberen Teil, auf den es in der Spannungsänderung ankommt, und zwar nur in. diesem, nach unten abgebogen wird. In Fig. ι ist die neue Charakteristik mit II bezeichnet. Ihre Abweichung von der Charakteristik I entspricht bei unverändert gehaltener magnetomotorischer Kraft der Verringerung des Ankerkraftflusses gegenüber der ursprünglichen Magnetisierungskurve, dem Betrage nach gleich Δ Φ. Bei Entlastung der Maschine steigt nunmehr bei einem Erregerstrom i_v die Spannung auf den Betrag E"

an, die Spannungsänderung beträgt also nur noch e".

Die praktische Durchführung der Erfindung kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. In Fig. 2 ist als Beispiel ein Polrad mit ausgeprägten Polen dargestellt. Zur Verminderung der Spannungserhöhung und zur Vergrößerung des Kraftflusses in den Feldmagneten gegenüber dem Ankerkraftfluß

ίο werden die Polschuhe α durch magnetisierbare Eisenbrücken b verbunden.

Diese magnetisierbare Brücke stellt einen Streuweg für den Magnetkraftfluß dar, und zwar wird sie mit Rücksicht auf ihren gegenüber, dem Feldmagneten geringen Eisenquerschnitt von vornherein- bei allen vorkommenden Feldstärken gesättigt sein.

Um das richtige Maß von Δ Φ einzustellen, geht man auf die Weise vor, daß man die Brücke mit einem Querschnitt ausführt, der der gewollten Flußänderung entspricht. Damit sie nicht in radialer Richtung zu dünn wird, muß man sie häufig in achsialer Richtung kurzer bemessen als die Pollänge bzw. die wirksame Eisenlänge der Maschine. Dies ist in Fig. 3 veranschaulicht, die eine Aufsicht auf die Anordnung der Fig. 2 darstellt. Bezeichnet / die achsiale Pollänge der Maschine, so ist die gesamte achsiale Länge der magnetisch gesättigten Eisenbrücke kürzer gewählt, als diese Pollänge. Die Länge der Brücke setzt sich nämlich aus den Längen W₁, -Mi₂, W₃ der Teile zusammen, in die die magnetische Brücke zerlegt ist. Diese Zerlegung der magnetischen Eisenbrücke in einzelne Teile, deren Zahl oder Breite je nach der erforderlichen Änderung Δ Φ des Kraftflusses bemessen wird, liefert bequem herstellbare und einstellbare Querschnitte und behindert die Ventilation nur in geringem Maße.

Die Verwendung eines gesättigten Streuweges im magnetischen Nebenschluß zur Erregerkreis, wie die magnetisch gesättigte Eisenbrücke einen solchen darstellt, hat den besonderen Vorteil, daß lediglich die Polsättigung steigt, die Ankerstreuung dagegen nicht vergrößert wird.

Sollte in einzelnen Fällen durch die Anbringung des magnetischen Nebenschlusses der Ankerfluß zu sehr geschwächt werden, so muß man. den erregenden Magnetfluß steigern. Dies kann durch Vergrößerung der erregenden Amperewindungen geschehen. Einfacher ist es jedoch, bei. Maschinen mit größerem Luftspalt diesen zu verkleinern, indem man unter die Polschuhe oder Pole Blechscheiben einfügt, wie es bei dem Pol f\ der Fig. 2 durch g veranschaulicht ist.

Ist dagegen von vornherein die erregende Amperewindungszahl zu groß, beispielsweise wenn das Eisen bessere magnetische Verhältnisse aufweist als es bei der Berechnung vorgesehen wurde, dann wird man den Luftspalt' durch Abdrehen des Polrades oder des Ankergehäuses vergrößern.

Durch zweckentsprechende Verbindung dieser Mittel mit der Anordnung gesättigter Streuwege im magnetischen Nebenschluß zum Erregerkreis hat man es also völlig in der Hand, die Magnetisierungscharakteristik einer fertigen Maschine nach beliebiger Richtung ; hin zu korrigieren.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt ies sich um eine Maschine mit in Nuten am Umfange verteilten Erregerwicklungen. Bei diesen Maschinen werden, um eine magnetisch gesättigte Eisenbrücke zwischen den Polen zu erzielen, die Nuten, in die die Erregerwicklung c eingebettet ist, teilweise mit magnetisierbaren Keilen d verschlossen. Um die geeignete Bemessung dieser magnetischen Brücken zu erzielen, kann man die Spulenseiten magnetisch verschließen, entweder in- ,85 dem man die Keile völlig magnetisch herstellt oder sie radial in Schichten zerlegt, die zum Teil aus magnetischen! Material bestehen. In der Regel wird es genügen, wenn symmetrisch zur Polmitte je eine nach der Mitte hin gelegene Nut auf beiden Seiten magnetisch verschlossen wird. Auch hier ist es zweckmäßig, zur bequemen Einstellung des erforderlichen Streukraftflusses die Eisenbrücke kürzer zu halten als die Pollänge bzw. wirksame Eisenlänge der Maschine. Man kann dies dadurch erreichen, daß man, wie aus Fig. 5 ersichtlich ' ist, die eine Aufsicht auf Fig. 4 darstellt, die Keile d aus magnetischen und unmagnetischen Teilen zusammensetzt, indem man beispielsweise den, mittleren Teil d_t aus dem für, die Nutenverschlüsse üblichen Material, Messing, herstellt, während die Endteile d₂ aus magnetischem Eisen bestehen. Die Länge dieser Eisenbrücken ergibt sich dann zu O₁ + O₂, eine Gesamtlänge, die kürzer ist als die wirksame Eisenlänge η der Maschine.

Claims (2)

1. P ate nt-Ansprüche:

   i. Verfahren zur Verminderung der bei plötzlicher Entlastung von Wechselstromgeneratoren auftretenden Spannungserhöhung, dadurch gekennzeichnet, daß 'der magnetische Kraftfluß in den Feldmagneten gegenüber dem Ankerkraftfluß durch an sich bekannte zwischen den Polen angeordnete Eisenbrücken vergrößert wird, die bei normalem Betrieb derartig gesättigt sind, daß die Magnetisierungskurve (II, Fig. 1) gegenüber der

   Magnetisierungskurve für die Anordnung ohne Eisenbrücken (I) in ihrem oberen Teile, und zwar nur in diesem, abgeflacht wird.
2. 2. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch gesättigten Eisenbrücken kurzer sind als die Pollänge bzw. die wirksame Eisenlänge der Maschine.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.