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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.