DE105545C - - Google Patents

Description

LICHESLICHES

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Anordnung zur Erregung von Dynamomaschinen, welche bewirkt, dafs das resultirende Feld in Richtung und Stärke constant bleibt, wenn auch der Strom des Ankers als Erzeuger und als Kraftmaschine sich zwischen weiten Grenzen verändert. Dadurch wird erreicht, dafs der Anker bei gleichbleibender Umlaufsgeschwindigkeit constante Spannung liefert und, mit constanter Spannung gespeist, gleichmäfsige Geschwindigkeit erhält; ferner, dafs bei einer bestimmten Lage der Sammelbürsten die Funken am Stromwender vermieden werden.The present invention relates to an arrangement for exciting dynamo machines, which causes the resulting field to remain constant in direction and strength, even if the current of the armature as a generator and as a prime mover widen between them Changed boundaries. This ensures that the armature delivers constant voltage at constant velocity and fed with constant voltage, maintains constant speed; further that with one certain position of the collective brushes, the sparks on the commutator can be avoided.

Der Feldmagnet wird nach dieser Anordnung in Mantel- oder Cylinderform (für Aufsen- bezw. Innenpolmaschinen) mit gleichmäfsiger Vertheilung des Eisens und gleichem Abstande vom Anker am ganzen Umfange, ähnlich wie bei Wechselstrom-Inductionsmotoren, hergestellt, jedoch ist es für Gleichstromerregung nicht nothwendig, den Eisenkern lamellirt auszuführen. Polschuhe oder besonders ausgebildete Polstücke sind nicht vorhanden; vielmehr sind — im Gegensatze zu den gewöhnlichen Feldmagneten — für den magnetischen Kraftflufs Eisenquerschnitt und Luftwiderstand am ganzen Umfange gleich.According to this arrangement, the field magnet is in jacket or cylinder form (for Outside or Internal pole machines) with even distribution of iron and the like Distances from the armature over the entire circumference, similar to AC induction motors, manufactured, but it is not necessary for direct current excitation to laminate the iron core to execute. Pole shoes or specially designed pole pieces are not available; much more are - in contrast to the usual field magnets - for the magnetic The iron cross-section and air resistance are the same over the entire circumference.

Die dem Anker zugewendete Fläche des Feldmagneten wird nach der bekannten Art der Ring- oder Trommelwickelung durch Rinnen, Nutheri oder Löcher in zwei verschiedenen Spulengruppen bewickelt. Nach Fig. ι ist beispielsweise der Feldmagnet F (Aufsenpolanordnung) in Mantelform mit Ringwickelung versehen. A ist der Anker, C der Stromwender und B B sind die Bürsten. Die Spulen S₁ S₁ bilden in der Reihe a-b-c-d die eine Wickelung und liegen im Nebenschlufs zur Bürstenspannung, eigentlich zur Spannung der Aufsenleitungen LL. Die Spulen S₂S₂, welche die zweite Wickelung e-f-g-h bilden, sind mit dem Anker in Reihe geschaltet. Beide Spulengruppen sind zweipolig angeordnet, jedoch so, dafs die Polmitten der einen Gruppe zu jenen der anderen Gruppe um eine halbe Poldistanz verschoben sind, ahnlich wie bei einer zweiphasigen Bewickelung von Inductionsapparaten. Die Drahtlagen beider Wickelungen können neben einander oder auf einander angebracht werden.The surface of the field magnet facing the armature is wound in two different groups of coils using grooves, nutheri or holes in the known manner of ring or drum winding. According to Fig. Ι, for example, the field magnet F (outer pole arrangement) is provided in jacket form with annular winding. A is the armature, C the commutator and BB are the brushes. The coils S ₁ S ₁ form one winding in the row abcd and are in the shunt to the brush voltage, actually to the voltage of the outer lines LL. The coils S ₂ S ₂ , which form the second winding efgh , are connected in series with the armature. Both coil groups are arranged with two poles, but in such a way that the pole centers of one group are shifted by half a pole distance to those of the other group, similar to a two-phase winding of induction apparatus. The wire layers of both windings can be attached next to each other or on top of each other.

Die Windungszahl der Spulen S.₂ S₉ ist unabhängig von derjenigen der Nebenschlufsspulen; es ist am zweckmäßigsten, sie gleich oder annähernd gleich zu machen mit der Zahl der wirksamen Ankerwindungen. Beide Spulengruppen bewirken gemeinschaftlich die Felderregung und bringen ein Feld hervor, dessen Achse mit derjenigen des im Nebenschlufs erzeugten Feldes X₁ X₁ zusammenfällt, wenn in S₂ S₂ kein Strom fliefst, jedoch gegen die Achse X₁ X₁ nach einer oder der anderen Seite mit einem gewissen Winkel geneigt ist, je nach der Richtung und Stärke des in S₂ S₂ fliefsenden Stromes. Die Spulen S₂ S₂ werden in den Hauptstromkreis so eingeschaltet, dafs das in der Feldarmatur erregte Feld mit dem Ankerfelde x_a x_a (in beiden die Richtung des magnetischen Kraftflusses betrachtet) einenThe number of turns of the coils S. ₂ S ₉ is independent of that of the shunt coils; it is most expedient to make them equal or approximately equal to the number of effective anchor turns. Both groups of coils jointly cause the field to be excited and produce a field whose axis coincides with that of the field X ₁ X ₁ generated in the secondary loop if no current flows in S ₂ S ₂ , but against the axis X ₁ X ₁ one or the other Side is inclined at a certain angle, depending on the direction and strength of the current flowing in S ₂ S _2. The coils S ₂ S ₂ are switched on in the main circuit in such a way that the field excited in the field armature is connected to the armature field x _a x _a (in both the direction of the magnetic flux is considered)

stumpfen Winkel bildet, gleichgültig, ob der Anker als Stromerzeuger oder Kraftmaschine arbeitet.forms an obtuse angle, regardless of whether the armature is used as a power generator or a prime mover is working.

In dem Diagramm Fig. 2 stellt in Gröfse und Richtung die Gerade ~ö~ä das durch den Nebenschluss erregte Feld/_x und Tb, das durch die Ausgleichswiekelung .S₂ S₂ erregte Feld/, dar, welche beide infolge ihrer gegenseitigen Lage sich als rechtwinklige Componenten zu dem Felde f₃ zusammensetzen. f₃ ist als das durch die sämmtlichen Erregerspulen des Feldmagneten hervorgebrachte Feld zu betrachten. Dieses setzt sich nun mit dem Ankerfeld f_a (durch die Gerade Tc dargestellt) zum resultirenden Felde zusammen, d. i. zu dem totalen Felde der Dynamomaschine, welches für die Induction der rotirenden Ankerwindungen mafsgebend ist. Wählt man die Windungszahl der Ausgleichswickelung gleich der Zahl der wirksamen Ankerwindungen, dann wird, indem sich der Strom in beiden stets in gleicher Weise ändert (wie in Fig. 2), öT = — ~ab und folglich das totale, resultirende Feld stets gleich f_x sein, wie immer auch der Strom des Ankers seine Stärke und Richtung verändert.In the diagram, Fig. 2 illustrates, in magnitude and direction, the straight line ~ ö ~ ä the excited through the shunt field / _x and Tb, the excited by the Ausgleichswiekelung .S ₂ S ₂ field /, represents that both mutual due to their location, assemble as right-angled components to the field f _3. f ₃ is to be regarded as the field produced by all the excitation coils of the field magnet. This is now combined with the armature field f _a (represented by the straight line Tc ) to form the resulting field, that is, to the total field of the dynamo machine, which is decisive for the induction of the rotating armature windings. If the number of turns of the compensating winding is chosen to be equal to the number of effective armature turns, then, as the current in both always changes in the same way (as in Fig. 2), öT = - ~ ab and consequently the total, resulting field is always equal to f _x , however the current of the anchor changes its strength and direction.

Durch Widerstände im Stromkreise der Nebenschlufsspulen kann man die Stärke des resultirenden Feldes nach Bedarf verändern. Das solcher Art verstärkte oder geschwächte Feld bleibt dann immer noch unabhängig von den Aenderungen des Ankerstromes.The strength of the change the resulting field as required. That kind of strengthened or weakened The field then still remains independent of the changes in the armature current.

Ebenso wie die resultirende Feldachse wird infolge dieser Anordnung selbstverständlich auch die neutrale Zone, d. i. die Zone, in welcher eine Induction auf die Ankerwindungen nicht ausgeübt wird, keine Verschiebung erfahren; es ist daher die wesentlichste Ursache der Funkenbildung am Stromwender beseitigt, und selbst bei grofsen Veränderungen des Ankerstromes werden die Bürsten in unveränderter Lage funkenlos sein.As a result of this arrangement, the resulting field axis becomes a matter of course also the neutral zone, d. i. the zone in which there is an induction on the windings is not exercised, not experiencing displacement; it is therefore the most essential cause the spark formation at the commutator eliminated, and even with great changes in the With the armature current, the brushes will be sparkless in the unchanged position.

Zur Neutralisirung des Querfeldes bezw. der Ankerrückwirkung wurde von verschiedener Seite vorgeschlagen, sogenannte Compensationswindungen anzubringen, welche dem Ankerfeld entgegenwirken sollen. Bei den bisher bekannten Einrichtungen wurden jedoch diese Windungen entweder an der Polfläche der Hauptfelder so angeordnet, dafs sie zum Schaden der Leistungsfähigkeit der Maschine eine Vergrößerung des Luftabstandes verursachen, wodurch der wichtigste Vortheil der Compensation wieder verloren ging; oder es wurden zum Zwecke der Unterbringung der Hülfswindüngen in den Polstücken schwierige Constructionen hergestellt und complicirte Wickelungen angeordnet (Ryan), oder es wur-. den nebst den eigentlichen Feldmagneten besondere Nebenmagnete als zusätzlicher Bestandtheil der Maschine hergestellt, welche den Bau der Maschine umständlich und verwickelt gestalteten und überdies durch magnetische Nebenschlüsse die Gesammtwirkung beeinträchtigten (Thompson), wobei behufs Ausbildung der Nebenmagnete die Eisenquerschnitte für den Hauptkraftflufs verringert wurden (Ferranti), was die Erregung der Dynamomaschine unvortheilhaft machte.To neutralize the cross-field respectively. the anchor reaction was of different Page proposed to attach so-called compensation windings, which the anchor field should counteract. In the previously known devices, however, these Windings either arranged on the pole face of the main fields in such a way that they lead to the Damage to the performance of the machine cause an increase in the air gap, whereby the most important advantage of compensation was lost again; or it were for the purpose of housing the Auxiliary windings in the pole pieces made difficult constructions and complicated them Windings arranged (Ryan), or it was-. the special ones besides the actual field magnets Secondary magnets are produced as an additional component of the machine which makes the construction the machine is cumbersome and intricately designed and, moreover, by means of magnetic ones Bypasses impaired the overall effect (Thompson), with the aim of training of the secondary magnets the iron cross-sections for the main force flow were reduced (Ferranti), which made the excitation of the dynamo unfavorable.

Bei vorliegender Anordnung hingegen werden die Schwierigkeiten und Nachtheile, welche die Neutralisirung des Querfeldes zur Folge hat, beseitigt und der angestrebte Zweck durch eine sehr einfache Construction erreicht. Es werden nämlich die Eisenmassen um den Anker gleichmäfsig vertheilt und die Windungen der Ausgleichsspulen (Compensationswindungen) in ■ eben solcher Weise um den Feldmagrieten gewickelt, d.h. in einer gleichwerthigen Lage angebracht, wie die Windungen der zur Haupterregung dienenden Nebenschlufsspulen. Bei dieser Anordnung giebt es keine besonders ausgebildeten Polstücke, weder für die Haupt-, noch für die Nebenmagnetpole. Der Feldmagnet ist ein Rotationskörper in Form eines Mantels oder Cylinders, welcher den Anker am ganzen Umfange mit kleinstem Luftabstande gleichförmig umgiebt und an welchem die zur Aufnahme der Drahtwickelungen bestimmten Löcher, Schlitze und Nuthen gleichfalls am ganzen Umfange gleichmäfsig angeordnet sind. Beide Wickelungen, sowohl die Spulen für die Haupterregung, als auch für die Ausgleichung, sind gleichartig aufgewickelt und umfassen die gleichen Eisenquerschnitte. Es wird somit gleichzeitig die Wirksamkeit sowohl der Haupterregung, wie auch der Ausgleichung bei kleinstem Luftabstande und günstigsten Eisenquerschnitten auf das höchste Mafs gebracht. Infolge der gleichartigen Anordnung der beiden Wickelungen bildet die durch die Ausgleichsspulen bewirkte Erregung der Magnetfelder eine Componente der Haupterregung; durch beide wird ein in Richtung und Gröfse veränderliches Feld hervorgebracht, so zwar, dafs dieses Feld mit dem Ankerfeld sich zu einem in der Richtung constanten, resultirenden Feld zusammensetzt. Die Erregung der Ausgleichsspulen addirt sich stets mit positivem Werth zur Haupterregung, d. h. sie verstärkt das Feld sowohl im Stromerzeuger, als auch in der Kraftmaschine; die Wirkung der Ausgleichsspulen ist daher auch ähnlich der Wirkung von Zusatzspulen bei Dynamomaschinen mit gemischter Magneterregung, unterscheidet sich jedoch von letzterer dadurch, dafs durch die .Ausgleichsspulen das Feld stets verstärkt und niemals geschwächt wird·. Durch letzteren Umstand ist es bei dieser Anordnung möglich, Accumulatoren mit ausgeglichener Ankerspannung zu laden, ohne eine Umkehrung der Pole befürchten zu müssen. Es ist ferner möglich, unter gleich vortheilhaften ArbeitsbedingungenWith the present arrangement, however, the difficulties and disadvantages which the Neutralization of the cross-field has the result, and the intended purpose through achieved a very simple construction. There are namely the iron masses around the anchor evenly distributed and the turns of the compensation coils (compensation turns) in ■ wrapped around the field magnet in the same way, i.e. in an equivalent position attached, like the turns of the shunt coils used for the main excitation. at with this arrangement there are no specially formed pole pieces, neither for the main, nor for the secondary magnetic poles. The field magnet is a body of revolution in the form of a Mantle or cylinder, which the anchor around the whole circumference with the smallest air gap uniformly encompassed and on which the intended to accommodate the wire windings Holes, slots and grooves are also arranged evenly over the entire circumference. Both windings, both the coils for the main excitation and for the compensation, are wound in the same way and have the same iron cross-sections. It will thus be effective both at the same time the main excitation, as well as the equalization with the smallest air gaps and the most favorable Iron cross-sections brought to the highest degree. As a result of the similar arrangement of the two windings forms the excitation of the magnetic fields caused by the compensating coils a component of the main excitation; through both a field variable in direction and size is produced, so it is true, that this field with the anchor field becomes a constant, resulting one Composed field. The excitation of the compensating coils always adds up with a positive one Werth to the main excitation, d. H. it strengthens the field both in the power generator and in the prime mover; the effect of the compensating coils is therefore also similar to the effect differs from additional coils in dynamo machines with mixed magnetic excitation however, it differs from the latter in that the field is always strengthened by the compensating coils and is never weakened ·. Due to the latter circumstance, it is possible with this arrangement To charge accumulators with balanced armature voltage without reversing the poles to fear. It is also possible under equally advantageous working conditions

die Umlaufsrichtung des Elektromotors umzukehren , ohne die Bürsten verstellen zu müssen.to reverse the direction of rotation of the electric motor without adjusting the brushes have to.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nur auf die Felderregung und ist bei Dynamomaschinen von beliebiger Bauart und beliebiger Polzahl anwendbar. Für die sonstige Anordnung der Maschine und ihrer Bestandtheile sind die beim Bau von Dynamomaschinen und insbesondere auch von Inductionsmotoren geltenden Regeln mafsgebend.The present invention relates only to field excitation and is with dynamo machines of any design and any number of poles can be used. For the other arrangement The machine and its components are those used in the construction of dynamo machines and, in particular, induction motors applicable rules.

Claims (1)

Patent-Anspruch.■Patent claim. ■ Anordnung zur Magneterregung von Dynamomaschinen, gekennzeichnet durch eine Feldarmatur , deren Eisen am ganzen Umfang gleichmä'fsig vertheilt und in gleichem Abstande vom Anker angebracht ist und die nebst einer Nebenschlufswickelung noch mit einer zweiten, im Hauptstromkreise befindlichen Wickelung versehen ist, welch letztere rücksichtlich der Lage der Windungen am Eisenkerne der Feldarmatur und rücksichtlich der Anzahl der Folgepole mit der Nebenschlufswickelung gleich ist, deren Poleintheilung jedoch um eine halbe Poldistanz gegen jene verschoben und deren Windungszahl und Schaltung durch die Zahl und Schaltung der wirksamen Ankerwindungen bedingt ist, so dafs beide Gruppen von Wickelungen zusammenwirkend ein Feld erregen, welches sich mit dem Ankerfelde zu einem in Gröfse und Richtung constanten oder annähernd constanten resultirenden Felde zusammensetzt. Arrangement for magnetic excitation of dynamo machines, characterized by a field armature , the iron of which is evenly distributed over the whole circumference and at the same distance is attached to the anchor and which, in addition to a secondary loop winding, is also connected to a second, is provided in the main circuit winding, which latter takes into account the Position of the turns on the iron core of the field fitting and taking into account the number of The following pole is the same as the secondary loop winding, but its pole division by half Pole distance shifted towards those and their number of turns and switching by the number and switching of the effective armature windings is conditional, so that both groups of windings working together to excite a field which, with the anchor field, becomes constant or approximately constant in size and direction constant resulting fields. Hierzu ι Blatt Zeichnungen.For this purpose ι sheet of drawings.