DE152796C - - Google Patents

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

In der deutschen Patentschrift 61951 sind Motoren beschrieben worden, deren be\veglicher Teil durch einen Gleichstromdynamoanker gebildet ist, in welchen Mehrphasenströme durch auf dem Kollektor eingestellte Bürsten eingeführt werden. Dieser bewegliche Teil dreht sich mit einer beliebigen Geschwindigkeit mit oder entgegengesetzt dem dort entwickelten Drehfeld. Aus dieser Bedingung, daß die Umdrehung bei jeder Geschwindigkeit und in beliebigem Sinne erfolgen kann, läßt sich schließen, daß zwischen , den Bürsten eine Selbstinduktionsspannung herrscht, welche sehr hoch sein kann, und daß außerdem in diesem Anker elektrische Arbeit umgesetzt wird. Er ist natürlich lamelliert mit isolierten Blechen wie die gewöhnlichen Dynamoanker, um die Verluste durch Wirbelströme zu vermeiden. Die Isolation der Wicklung muß einer Spannung entsprechen, welche um vieles höher ist als der Ohm'sche Spannungsabfall in diesem Anker.In the German patent 61951 are Motors have been described, their moving part by a DC dynamo armature is formed in which multiphase currents through set on the collector Brushes are introduced. This moving part rotates at any speed with or opposite to the rotating field developed there. From this condition, that the revolution can take place at any speed and in any sense, it can be concluded that between , the brushes have a self-induced voltage, which can be very high, and that also in this armature electrical work is implemented. It is of course laminated with insulated metal sheets like the ordinary dynamo armature to avoid the losses due to eddy currents. The insulation of the winding must correspond to a voltage which is much higher is than the ohmic voltage drop in this armature.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man bei der Verwendung der in der'Patentschrift 61951 für Motoren beschriebenen Anordnung für Wechselstromerzeuger hiermit die Benutzung eines massiven Eisenkernes verbinden kann, ohne den Nachteilen ausgesetzt zu sein, welche ein solcher Kern wegen Selbstinduktion und Hysteresis sonst mit sich bringt und welche die Benutzung desselben bei der Anordnung nach Patent 61951 für Motoren ausschließen. Es lassen sich somit die Vorteile eines massiven Eisenkernes in dieser Verbindung voll ausnutzen. Man kann einen Anker mit großem Hysteresiskoeffizienten benutzen. Die Wicklung des Ringes nimmt dann nur noch die Wattarbeit auf, welche dort durch die Stromwärme verbraucht wird. Wird ein Netz von z. B. no Volt angenommen, so muß auf dem von Selbstinduktion freien Induktor eine Wicklung von feinem Draht entsprechend einer Gleichstromankerwicklung für 3000 bis 4000 Volt angeordnet werden, damit diese Wicklung nicht verbrennt.The present invention is based on the recognition that when using that in the patent specification 61951 for engines described arrangement for alternators hereby the use of a massive Iron core can connect without being exposed to the disadvantages which such Core because of self-induction and hysteresis otherwise brings with it and what the use exclude the same in the arrangement according to patent 61951 for motors. It the advantages of a massive iron core can thus be fully exploited in this connection. An anchor with a large hysteresis coefficient can be used. The winding of the ring then only takes on the watt work, which is there due to the heat of electricity is consumed. If a network of z. B. no volt assumed, so must be on the inductor free of self-induction a winding of fine wire corresponding to a DC armature winding for 3000 to 4000 volts are arranged so that this winding does not burn.

Wird ein feststehender G ramme'scher Ring a (Fig. 1) angenommen, dessen Leiter auf dem äußeren Umfang blank verlegt sind, um einen Kollektor zu bilden, welcher in einem gleichförmigen magnetischen Felde liegt, wie z. B. einem Ring b aus weichem Eisen, welcher nur durch einen kleinen Luftzwischenraum getrennt ist, und läßt man dann durch vier Bürsten c d ef welche um 90° gegeneinander verstellt sind, Vierphasenströme eintreten, deren Geschwindigkeit w ist, so dienen die Bürsten cd z. B. für den Durchgang des Stromes / sin w t und die Bürsten ef für den Durchgang des Stromes/ cos u) t. Man erhält auf diese Weise ein Feld φ, welches sich mit der Winkelgeschwindigkeit w dreht.If a fixed G ramme'scher ring a (Fig. 1) is assumed, the conductors of which are laid bare on the outer circumference to form a collector which lies in a uniform magnetic field, such as, for. B. a ring b made of soft iron, which is separated by a small air gap, and then is allowed cd ef which are mutually displaced by 90 ° by four brushes, four-phase streams enter, whose speed is w, the brush cd z serve. B. for the passage of the current / sin wt and the brushes ef for the passage of the current / cos u) t. In this way a field φ is obtained which rotates with the angular velocity w.

Bleibt der Ring im Räume fest und läßt man die vier Bürsten c d ef sich in der dem umlaufenden Felde entgegengesetzten Richtung mit einer Geschwindigkeit ω drehen, so wird durch diesen Kunstgriff das Feststehen des Feldes φ im Räume erreicht.If the ring remains fixed in the room and if the four brushes cd ef are allowed to rotate in the direction opposite to the surrounding field at a speed ω , then this trick makes the field φ fixed in the room.

Der Ring aus weichem Eisen ist dann sofort magnetisch gemacht, und zwar stets in derselben Richtung, in demselben Sinne und mit derselben Stärke. Unter diesen Bedingungen ist kein Verlust durch Hysteresis und durch Wirbelströme vorhanden, und der Ring kann ohne Nachteil voll oder ohne Isolation lamelliert sein. Aber, was viel bemerkens-The soft iron ring is then immediately made magnetic, always in in the same direction, in the same sense and with the same strength. Under these conditions there is no hysteresis and eddy current loss and the ring can be laminated fully or without insulation without disadvantage. But what a lot to notice-

werter ist, das System wird für die Quelle des Mehrphasenstromes durch die einfache Tatsache der Umdrehung der Bürsten von Selbstinduktion frei. In der Tat wird die resultierende Strömung durchaus feststehend mit Bezug auf die Leiter des Ringes; sie kann also keine elektromotorische Kraft irgendwelcher Art in den letzteren induzieren. Jede Induktionserscheinung verschwindet also,Is more worthwhile, the system is used for the source of the multiphase electricity by the simple Fact that the brushes rotate freely from self-induction. In fact, the resulting flow quite fixed with respect to the conductors of the ring; she thus cannot induce any kind of electromotive force in the latter. Every induction phenomenon disappears,

ίο und die Spannung zwischen den Bürsten wird infolgedessen streng dem O h m' sehen"· Spannungsabfalle in der Wicklung des Ringes gleich sein.ίο and the tension between the brushes will as a result, strictly see the oh h m '"· voltage drops be the same in the winding of the ring.

Mit anderen Worten: das System, obgleich es die Anordnung einer induzierenden Kraftlinienströmung gestattet, entnimmt der Quelle der Mehrphasenströme keine wattlosen Ströme mehr und in dem betrachteten Beispiel wird ein zweipoliges Induktorsystem erzielt, welches in dem Eisen festliegende Nord- und Südpole haben kann und nur Nutzwechselströme für seine Erregung benutzt.In other words: the system, although it is the arrangement of an inducing force line flow permitted, does not take any more wattless currents from the source of the multiphase currents and in the example under consideration is achieved a two-pole inductor system, which in the iron fixed north and Can have south poles and only use useful alternating currents for its excitation.

Anstatt die Bürsten sich drehen zu lassen, kann man dieselben feststellen und den Ring mit der Geschwindigkeit des Synchronismus sich drehen lassen. Man erhält dann ein Induktorsystem, welches sich im Räume dreht nach Art der Induktoren von Wechselstrommaschinen mit feststehendem Anker.Instead of letting the brushes turn, you can lock them and the ring rotate at the speed of synchronism. An inductor system is then obtained, which rotates in the room like the inductors of AC machines with fixed anchor.

Es soll noch bemerkt werden, daß die Verluste durch Wirbelströme und Hysteresis nur noch unter dem Einfluß der Harmonischen des Feldes auftreten können und daß dieselben den glücklichen Erfolg haben, deren Bedeutung abzuschwächen. Von diesem Gesichtspunkte aus betrachtet, ist der massive oder ohne Isolation lameliierte und einen großen Hysteresiskoeffizienten besitzendeEisenkern vorzuziehen.It should also be noted that the losses due to eddy currents and hysteresis can only occur under the influence of the harmonics of the field and that they have the happy success, their To weaken meaning. From this point of view, it is massive or iron cores laminated without insulation and having a large hysteresis coefficient preferable.

Es haben also diese Eigenschaften des merklich synchronen Ganges, welcher den den Motoren der Patentschrift 61951 auferlegten Geschwindigkeitsbedingungen entgegengesetzt ist, im vorliegenden Falle gestattet, die neuen, oben angeführten technischen Erfolge zu erzielen, nämlich die Unterdrückung der Selbstinduktion und der Wirbelströme.So it has these properties of the noticeably synchronous gait, which the imposed on the engines of patent 61951 Speed conditions are opposite, in the present case permitted, to achieve the new technical successes listed above, namely the suppression of self-induction and the Eddy currents.

Die Änderungen, welche so an der Wi rkungsweise und an der'Ausführung des beweglichen Teiles dieser Motoren vorgenommen sind, haben den Erfolg, ihn in ein Induktorsystem umzuwandeln, welches bei Wechselstrommaschinen angewendet werden kann, welche hinsichtlich der Erregung durch neue Eigenschaften gekennzeichnet sind.The changes that have been made to the operation and execution of the movable Part of these motors are made, have the success of converting it into an inductor system, which at AC machines can be applied, which in terms of excitation by new properties are marked.

Wenn das vorliegende Induktorsystem, welches keine wattlosen Ströme entnimmt, sich wie ein Wechselstromanker dreht, so kann ein Teil des erzeugten Stromes für die Erregung des Induktorsystems selbst benutzt werden, wie es bei Gleichstromerzeugern geschieht. Diese Erregung wird nur Wattströme aufnehmen.If the inductor system in question, which does not draw any wattless currents, rotates like an alternating current armature, so part of the generated electricity can be used for the Excitation of the inductor system itself can be used, as happens with direct current generators. This excitation will only absorb watt currents.

Diese Betrachtungen werden auf die Herstellung von Wechselstrommaschinen mit Selbsterregung angewendet, deren Bürsten nach der Belastung eingestellt sind, in der Weise, daß der dem Synchronismus möglichst nahe Gang gesichert wird. ■These considerations are applied to the manufacture of alternating current machines Self-excitement applied, the brushes of which are set after the load, in the Way that the gear as close as possible to the synchronism is secured. ■

Die Wechselstrommaschinen mit Selbsterregung in der beabsichtigten Ausführung setzen sich aus zwei Ringen zusammen; der äußere feststehende b, der Stator, entspricht dem Anker einer synchronen oder asynchronen Wechselstrommaschine, der innere bewegliche α bildet das umlaufende Magnetsystem. Das letztere kann durch einen vollen oder ohne Isolation lamellierten Ring aus weichem Eisen gebildet sein. Es trägt eine wellenförmige, in Reihe geschaltete Trommelwicklung und einen Kollektor von verhältnismäßig geringen Abmessungen.The alternating current machines with self-excitation in the intended design are composed of two rings; the outer fixed b, the stator, corresponds to the armature of a synchronous or asynchronous alternating current machine, the inner movable α forms the rotating magnet system. The latter can be formed by a full or without insulation laminated ring made of soft iron. It carries a wave-shaped drum winding connected in series and a collector of relatively small dimensions.

Der Luftzwischenraum zwischen den beiden Ringen ist stets so gering, als es die bauliehe Ausführung gestattet.The air gap between the two rings is always as small as the building Execution permitted.

Es soll nunmehr gezeigt werden, wie die Erregung erzielt wird, und es werden zu diesem Zwecke Dreiphasenströme angenommen. · Der Buchstabe h und das Klammerzeichen bezeichnen den Anschluß an das Netz.It will now be shown how the excitation is achieved and three phase currents are assumed for this purpose. · The letter h and the brackets indicate the connection to the network.

Der Stator b besitzt Sternschaltung (Fig. 2 und 3), die Erregerströme sind dann von den Klemmen des induzierten Stators abgenommen (Fig. 2) oder an Punkten, welche von dem neutralen Punkt gleichen Abstand besitzen (Fig: 3), derart, daß man an den Bürsten ede die für die Erregung geeignete Spannung erhält.The stator b has a star connection (Fig. 2 and 3), the excitation currents are then taken from the terminals of the induced stator (Fig. 2) or at points which are the same distance from the neutral point (Fig: 3), such that ny is obtained which is suitable for the excitation voltage to the brush.

Claims (1)

Patent-Anspruch :Patent claim: Wechselstromerzeugermaschine mit Selbsterregung, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des von Gleichstrom erregten umlaufenden Feldes ein mit Gleichstromwickelung und Gleichstromkommutator ausgestatteter umlaufender Ring aus massivem Eisen oder aus unisolierten Blechlamellen gesetzt ist, in dessen Kollektor mittels Bürsten Mehrphasenströme eingeleitet werden, so daß bei synchronem Umlauf ein umlaufendes Magnetfeld entsteht, dessen Pole sich gegenüber dem Eisen des Läufers nicht verschieben, und die Hysteresis und Wirbelstromverluste, daher auch die wattlosen Ströme im Läufer vermindert werden.AC generator machine with self-excitation, characterized in that that instead of the rotating field excited by direct current, one with direct current winding and direct current commutator equipped circumferential ring made of solid iron or uninsulated sheet metal lamellas is set, in whose collector multiphase currents are introduced by means of brushes, so that with synchronous circulation a rotating magnetic field is created, the poles of which do not shift in relation to the iron of the rotor, and which Hysteresis and eddy current losses, therefore also the wattless currents in the rotor are reduced. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.