DE234262C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelung der Spannung von Wechselstromgeneratoren, zu dem Zweck, diese konstant zu erhalten, und insbesondere auf die hierzu erforderlichen Apparate von der im·Patent 190279 beschriebenen Art, bei welchen die Spannung durch Verändern des um eine aus magnetischem Material bestehende, quer durch die Pole des Wechselstromgenerators oder der Erregermaschine gelegte Streuungsbahn fließenden Stromes geregelt wird.

Bei solchen Vorrichtungen wird die Kompoundierung gewöhnlich so zur Wirkung gebracht, daß, wenn die Maschine einen Strom von geringem Leistungsfaktor erzeugt, die Spannung nahezu konstant bleibt. In solchen Fällen wird der Wechselstromgenerator in Anbetracht des Umstandes, daß er bei einem nacheilenden Strom von geringem Leistungsfaktor einen viel stärkeren Erregerstrom erfordert, als dies der Fall ist, wenn der Leistungsfaktor gleich der Einheit ist, in beträchtlichem Maße überkompoundiert, wenn er erwünschtenfalls mit einem Leistungsfaktor gleich der Einheit arbeitet, so daß die Spannung bei einer derartigen Belastungserhöhung, bei welcher ' der Leistungsfaktor beispielsweise 80 Prozent der Einheit ausmacht, praktisch konstant ist:

Bei der Verwendung solcher Streuungsbahnen ist es zuweilen erwünscht, sie vermittels statischer Transformatoren mit Strom zu versorgen, wobei deren Anordnung so erfolgt, daß der gelieferte Sekundärstrom dem Primärstrom des Generators proportional ist.

Mit der vorliegenden Erfindung wird die Schaffung von Kompoundierungsvorrichtungen, wie solche in der genannten Patentschrift 190279 beschrieben sind, bezweckt, welche bei Belastungen von verschiedenen Leistungsfaktoren die erforderliche Kompoundierungsmenge selbsttätig liefern.

Die Erfindung besteht darin, daß vermittels eines synchron rotierenden, den Widerstand eines magnetischen Kreises verändernden Induktors bei induktiver Belastung der Strom in der Wicklung der Streuungsbahn größer wird, als wenn sie induktionsfrei ist.

Gemäß der Erfindung findet ferner eine selbsttätige Veränderung des magnetischen Kreiswiderstandes des statischen Transformators statt,' welcher die Wicklung der Streuungsbahn in solcher Weise mit Strom versorgt, daß er in genannter Wicklung bei induktiver Belastung größer als bei induktionsfreier ist.

Weiter betrifft die Erfindung einen Induktor, der synchron mit dem Wechselstromgenerator umläuft und in induktiver Verbindung mit dem magnetischen Kreis des die Windung der Streuungsbahn mit Strom versorgenden Transformators steht, wobei der Induktor so angeordnet ist, daß der Strom in der Sekundärwicklung des Transformators

und daher auch in der Wicklung der Streuungsbahn beim Zurückbleiben des Stromes in der Spannung am größten ist, wodurch der Leistungsfaktor geringer wird, als wenn Phasenübereinstimmung zwischen Strom und Spannung besteht.

Die Erfindung bezieht sich schließlich noch auf Mittel, die den Strom in der Streuungsbahn bei induktiver Belastung verstärken. ■

ίο Auf den beiliegenden Zeichnungen sind als Beispiele mehrere Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen

Fig. i, 2 und 3 die Form eines gemäß der Erfindung ausgeführten Transformators mit wicklungsfreiem Induktor,

Fig. 4, 5 und 6 eine Anordnung für Dreiphasenstrom.

Fig. 7 stellt eine Ausführungsform dar, bei welcher die Primärwicklung vom Induktor getragen wird.

Fig. 8, 9 und 10 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Induktor nur einen Teil, der Primärwicklung trägt, während in den

Fig. 11 und 12 weitere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind.

Zwecks Ausführung der Erfindung gemäß einer Ausführungsform werden die Streuungsbahnen durch Transformatoren mit dem Hauptstrom proportionalen Strom gespeist.

Der Eisenkreis dieser Transformatoren wird durch einen Induktor, mit anderen Worten durch eine Masse von geblättertem Eisen unterbrochen, welche so angeordnet ist, daß sie mit dem Wechselstromgenerator synchron umlaufen kann. Dieser Induktor läuft in einer kreisförmigen, der Armaturbohrung einer Dynamo ähnlichen Bohrung um und ist so gestaltet, daß er, während er in gewissen Stellungen den magnetischen Kreis des Transformators schließt, in anderen Lagen bedeutende Luftwiderstände erzeugt. Der Induktor ist derartig auf seiner Welle befestigt, daß einem der Einheit gleichen Leistungsfaktor der größte oder annähernd größte Luftwiderstand entspricht, wodurch bei einer .maximalen Stromintensität in der Primärwicklung des Transformators ein hoher magnetischer Widerstand in dem Eisenkreis des Transformätors auftritt. Eilt aber infolge eines geringen Leistungsfaktors der Strom der Spannung nach, so tritt bei der nahezu ein Schließen des magnetischen Kreises herbeiführenden Stellung maximale Stromintensität in der Primärwicklung auf.

In den Fig. 1, 2 und 3 bedeutet a,a den

'Eisenkreis des Transformators, welcher von dem lamellierten, auf die W^Telle c gekeilten Induktor b unterbrochen wird. Die Primär- \vicklung d und die Sekundärwicklung e sitzen auf dem festen Teil des Eisenkreises. Bei den in diesen Figuren veranschaulichten Ausführungsformen ist der Induktor in derselben Lage auf seiner Welle befestigt und ist bezüglich des Eisenkreises des Transformators in Lagen dargestellt, die der maximalen Stromintensität für verschiedene Leistungsfaktoren entsprechen, wobei diese in Fig. 1 100 Prozent, in Fig. 2 80 Prozent und in Fig. 3 50 Prozent betragen.

Es ergibt sich, daß im ersten Falle die in der Sekundärwicklung des Stromtransformators induzierte Spannung niedriger als im zweiten Falle ist. Ist daher der Induktor in geeigneter Stellung auf die Welle gekeilt worden, so wird bei Phasenübereinstimmung zwischen Strom und Spannung der durch die Streuungsbahn fließende Strom geringer sein, als wenn der Strom hinter der Spannung zu-. rückbleibt.

Bei dieser Anordnung wird der Strom in. den Sekundärwicklungen in zweierlei Weise verringert, und zwar erstens durch Vergrößerung des Widerstandes des magnetischen Kreises bei Konstanthaltung der Stromintensität in der Primärwicklung, demzufolge weniger Kraftlinien durch den magnetischen Kreis fließen, und zweitens durch die bei passender Anbringung der Sekundärwicklung . . und durch Vergrößerung des Luftwiderstandes bewirkte Erhöhung des Streuungskoeffizienten, wodurch nur ein geringer Teil der durch die Primärwicklungen induzierten Kraftlinien durch die Sekundärwicklung geht.

Gewünschtenfalls können mehrere Vorrichtungen zwecks Erhöhung dieser Wirkung, beispielsweise eiserne Nebenschlußbahnen, eingesetzt werden, die bei unterbrochenem magnetischen Kreise einer beträchtlichen Zahl von Kraftlinien zurückzufließen gestatten, ohne auf die Sekundärwicklungen einzuwirken. Bei nahezu geschlossenem magnetischen Kreis ist die Wirkung dieser letztgenannten Bahnen aber verhältnismäßig gering. Weiterhin können diese Nebenschlußbabnen in solcher Weise synchron umgedreht werden, daß. bei einem Leistungsfaktor gleich der Einheit die Streuung größer ist, als wenn der Strom hinter der. Spannung zurückbleibt und der Leistungsfaktor infolgedessen gering ist.

Die Induktoren können entweder unmittelbar durch den Wechselstromgenerator, durch Radgetriebe oder durch einen s)^rnchron umlaufenden Motor angetrieben werden.

In den Fig. 4, 5 und 6 ist. eine Anordnung für Dreiphasenstrom dargestellt, deren entsprechend gestalteter Induktor / zur Unterbrechung des Eisenkreises eines Dreiphasentransformators dient, g ist, der Transformatorkern, der mit drei Vorsprüngen h,i und / versehen ist, von denen jeder die Primärwicklungen Z und die Sekundärwicklungen m in

Verbindung mit einer Phase einer Dreiphasenstrommaschine trägt.

Der Induktor ist in derselben Stellung auf die dazugehörige Welle e gekeilt und sind seine Lagen mit Bezug auf den oberen Ansatz / im Augenblick der maximalen Stromintensität für einen Leistungsfaktor von 100 Prozent, 80 Prozent und 50 Prozent veranschaulicht.

Gemäß einer anderen, in Fig. 7 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung enthält der Eisenkreis a, a des Transformators einen von einer Wicklung p umgebenen In-. duktor b. Dieser Induktor läuft synchron mit der Wechselstrommaschine um, und es fließt z. B. der Primärstrom des Transformators durch die Wicklungen des Induktors. Am Eisenkreis des Transformators ist eine Sekundärwicklung e angebracht, in welcher der an die Streuungsbahn abgegebene Strom erzeugt wird. Der Induktor ist so mit der Welle verkeilt, daß seine magnetische Wirkung auf den Eisenkreis des Transformators bei maximaler Intensität des Primärstromes und bei einem Leistungsfaktor des Generatorstromes gleich der Einheit klein ist. Bleibt jedoch der Strom im primären Maximum hinter der Spannung des Wechselstromgenerators zurück, so befindet sich der Induktor bei einer maximalen Intensität des Primärstromes in einer solchen Lage, daß die magnetisierende Wirkung auf den Eisenkreis des Transformators größer, und folglich in diesem Falle der an die Streuungsbahn abgegebene Sekundärstrom stärker ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Primärwicklung an dem Induktor und die Sekundärwicklung auf dem Transformatorkern angeordnet sein, oder aber es befindet sich, wie in den Fig. 8, 9 und 10 veranschaulicht ist, nur ein Teil der Primärwicklung d, d am Induktor und der übrige Teil auf dem Transformatorkern.

Bei der in den Fig. 8, 9 und 10 dargestellten Ausführungsform ist der Induktor q in derselben Lage auf der Welle befestigt und seine Lage mit Bezug auf denEisenkreis des Transformators im Augenblick der maximalen Stromintensität für einen Leistungsfaktor von 100 Prozent, 80 Prozent und 50 Prozent veranschaulicht. Bei dieser Anordnung unterstützt die am Induktor angebrachte Primär-. wicklung d die am Transformatorkern befindliche, und es erhellt, daß mit einem nacheilenden Strom die magnetisierende Wirkung im Transformatorkern .größer sein wird, als dies bei einem Leistungsfaktor gleich der Einheit der Fall ist. Folglich werden auch die in den Sekundärwicklungen e induzierten Ströme, mit denen die Streuungsbahn gespeist wird, größer sein. In ähnlicher Weise kann die gesamte Sekundärwicklung auf dem Induktor oder teihveise auf diesem und zum Teil auf dem Transformatorkern oder sowohl Primärais auch Sekundärwicklung können gänzlich oder teilweise auf dem Induktor und dem Transformatorkern angeordnet werden. In Fällen, bei denen die Primärwicklung sowohl um den Induktor als auch um den Transformatorkern gelegt ist, kann der auf dem Kern befindliche Teil so gewickelt sein, daß er entweder die Wirkung des übrigen Wicklungsteiles unterstützt oder ihr entgegenwirkt, und die beiden Teile können hintereinander geschaltet sein oder getrennt mit Primärstrom versehen werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ' kann der synchron umlaufende Induktor oder bewickelte Rotor, anstatt in einem eine Streuungsbahn mit Strom versorgenden Transformator venvendet zu werden, unmittelbar zur Einwirkung auf die Streuungsbahn oder -bahnen gebracht werden.

Es sei angenommen, daß eine einfache Streuungsbahn durch die Pole eines Magneten geht, so ergibt sich, daß ein umwickelter, die Streuungsbahn unterbrechender Rotor, durch dessen Wicklungen entweder der Hauptstrom des Wechselstromgenerators oder ein ■ diesem proportionaler, von einem Transformator gelieferter Strom fließt, so mit dem Polwechsel in Beziehung gebracht werden kann, daß der Streufluß in den Streuungsbahnen bei jedem Polwechsel gedrosselt wird und nicht, ■ wie dies bei einer gewöhnlichen Streuungsbahn mit feststehender Wicklung der Fall ist, die Drosselung nur bei jedem zweiten Polwechsel erfolgt.

Weiterhin kann der auf der Welle sitzende umwickelte Rotor bezüglich des Polwechsels so angeordnet werden, daß seine Wirkung bei Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung viel stärker als bei Phasenübereinstimmung ist.

In Fig.. 11 ist ein synchron umlaufender Induktor r dargestellt, der eine Streuungsbahn s von der in der Patentschrift 190279 beschriebenen Art unterbricht. Dieser Induktor r trägt eine Wicklung w, die, wenn erregt, bei jedem Polwechsel des Hauptstromes die Streuung vermindert, da sie mit jedem Polwechsel ihre Stellung umkehrt.

Es ist klar, daß an Stelle der Verwendung des vorgenannten umwickelten Rotors zur Herabminderung der Streuung in der Streuungsbahn dieser auch ebenso vorteilhaft, wie dies in Fig. 12 veranschaulicht ist, zur Vergrößerung des Flusses in den Magneten selbst bei jedem Polwechsel verwendet werden und ebenfalls so angebracht werden kann, daß seine Wirkung bei kleinem Leistungsfaktor stärker als bei einem hohen ist: Der Rotor kann außerdem, anstatt in der beschriebenen

Weise für Einphasenstrom verwendet zu werden, auch bei Mehrphasenströmen Anwendung finden.

Ferner kann ein nicht umwickelter Rotor an den Streuungsbahnen angebracht werden, um deren Wirkung bei kleinem Leistungsfaktor zu erhöhen.

In diesem Falle würde er mit Bezug auf den Polwechsel so auf der Welle angebracht

ίο werden, daß bei einem kleinen Leistungsfaktor der Induktor den Streufluß in den Streuungsbahnen in dem Augenblick drosseln würde, wenn wenig oder gar kein Strom durch die Wicklungen der Streuungsbahn fließt. Ist aber der Streufluß durch den Strom in den Wicklungen wirksam gedrosselt, so ist der Rotor derart gestellt, daß er den magnetischen Stromkreis der Streuungsbahnen schließt, in welchem Falle aber der Windungsstrom die Streuung verhindert. Bei einem höheren Leistungsfaktor wird diese Wirkung herabgemindert und infolgedessen die Wirkung" der Streuungsbahn geringer sein.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Wechselstromgenerator nach Patent 190279, gekennzeichnet durch einen synchron umlaufenden Induktor, der den Widerstand eines magnetischen Kreises derartig ändert, daß der direkt oder über einen Transformator gelieferte Strom in der Streuungsbahnwicklung bei induktiver Belastung des Generators größer als bei induktionsfreier Belastung ist.
2. 2. Wechselstromgenerator nach Anspruch ι mit einer vermittels eines Transformators mit Strom gespeisten Streuungsbahn, gekennzeichnet durch einen im magnetischen Kreis des Transformators angeordneten umlaufenden bewickelten oder unbewickelten Induktor.
3. 3. Wechselstromgenerator nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor derartig" gewickelt ist, daß die Streuung mit jedem Polwechsel verringert und bei induktiver Belastung stärker als bei induktionsfreier wird.
4. 4. Wechselstromgenerator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit den Erregermagneten des Generators selbst ein mit Wechselstrom gespeister Induktor verwendet wird, der derartig synchron umläuft, daß der Fluß in den Magneten verstärkt vvird, wobei der Induktor so eingestellt ist, daß er bei induktiver Belastung stärker als bei induktionsfreier wirkt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.