DE261030C - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- H02K99/10—Generators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
Das vorliegende Verfahren zur Erzeugung von Hochfrequenzströmen bezieht sich auf
Maschinen, in welchen die Frequenz der erzeugten Ströme nicht durch die Polzahl der
Maschine bzw. deren Polteilung und Umfangsgeschwindigkeit, sondern durch in der Maschine
bewirkte Schwingungen des magnetischen Feldes der Maschine bestimmt wird.
Es sind dies allgemein Maschinen mit unterteiltem Felde bzw. solche Maschinen, deren
Feldsystem jedenfalls nicht aus solidem Eisen bestehen und nicht gegen diese Schwingungen
abgedämpft sein darf, wobei auch die Feldwicklung so zu schalten ist, daß dieselbe nicht
über den äußeren Erregerstromkreis gegen diese Schwingungen abgedämpft ist, während
die erzeugten Ströme an der Feldwicklung oder irgendeiner anderen auf dem Stator oder
dem Rotor der Maschine liegenden Wicklung abgenommen werden können.
Es gibt im wesentlichen zwei Verfahren, diese Schwingungen des Maschinenfeldes zu
erzeugen. Das erste besteht darin, daß einer der beiden zueinander rotierenden Maschinenteile,
beispielsweise bei feststehendem Felde der Rotor, Schlußstücke trägt, welche den
magnetischen Widerstand des Feldes pulsierend ändern, das zweite darin, daß er eine einphasig
in sich geschlossene Wicklung trägt, welche durch die in ihr induzierten Kurzschlußströme
entsprechende Schwingungen des Feldes erzeugt.
Bei dem letztgenannten Verfahren können hierbei dadurch, daß in die Wicklung äußere
Stromkreise eingeschaltet werden oder Abstimmungsgruppen, die aus Kapazität und Selbstinduktion zusammengesetzt und auf bestimmte
Frequenzen abgestimmt sind, auch beliebig höhere Frequenzen zur Ausbildung gebracht
werden.
Nach dem vorliegenden Verfahren soll nun im Gegensatz hierzu eine beliebig höhere
Schwingung des Feldes durch die Wicklung der Maschine direkt erzeugt werden, und zwar
durch eine geeignet angeordnete und mehrphasig in sich geschlossene Wicklung.
Es ist zunächst bekannt, daß in einer normalen Mehrphasenmaschine, wenn dieselbe an
ihren äußeren Klemmen kurzgeschlossen wird, zwischen dem neutralen Punkt und den äußeren
Klemmen eine schwache Oberschwingung erzeugt werden kann, deren Frequenz durch die Phasenzahl bzw. den reziproken Wert der
Phasendifferenz zwischen nebeneinanderliegendeh Phasen bestimmt ist. Diese Oberschwingung
wird erzeugt durch das durch die Ausgleichströme zwischen zwei benachbarten Phasen sich bildende Ankerstreufeld, und tritt
deshalb vor allem in Maschinen mit größerer Ankerstreuung auf, beispielsweise in Maschinen,
in welchen die Ankerwicklung nicht aus übergreifenden Spulen besteht, sondern aus nebeneinanderliegenden
und auf die verschiedenen Pole unter verschiedener Phase verteilten Spulen. Sie erreicht aber in allen diesen
Fällen schon infolge der dämpfenden Wirkung des Feldsystems, und da sie nur durch Streufelder
der Maschine erzeugt wird, keine praktisch nennenswerte Höhe.
..- Nun zeigt sich aber, daß bei geeigneter An-Ordnung
diesen Oberschwingungen ein Streufeld entspricht von ähnlicher Form wie die
des Hauptfeldes, und welches sich deshalb, wenn man dafür Sorge trägt, daß auch das
Hauptfeld der Maschine gegen derartige Schwingungen nicht abgedämpft ist, dem Hauptfelde
überlagern kann und eine entsprechende Schwingung des Hauptfeldes bewirkt, deren Amplitude
durch die Erregung des Hauptfeldes bestimmt ist und durch diese praktisch beliebig eingestellt
werden kann.
ίο Auf derartigem Wege läßt sich dann durch
die Rückwirkung der Maschinenwicklung allein eine Schwingung des Maschinenfeldes beliebig
hoher, durch die Wicklung gegebener Frequenz bewirken, welche zur Erzeugung von Hochfrequenzströmen
benutzt werden kann, die an den Stator- und Rotorspulen abgenommen werden können.
In der beiliegenden Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Stator α und
der Rotor 5, die hier beide aus unterteiltem Eisen bestehen sollen, seien durch die stark
ausgezogenen Kreise bezeichnet. Die Erregerquelle sei e, hier beispielsweise eine Gleichstromquelle,
d eine Drosselspule, die hier vermeiden soll, daß die in der Maschine erzeugten
Ströme sich über die Erregerquelle schließen können. Die sieben Feldspulen s s s .... seien hier als Folgepole gewickelt,
so daß denselben ein 14 poliges Feld entspricht;
dieselben seien in Serie zueinander geschaltet. Außerdem sind auf dem Stator 7 Spulen s' s' s' ■ ■ ■. angegeben, welche parallel
zueinander geschaltet seien. Auf dem Rotor sind fünf in ähnlicher Weise angeordnete, aber
um einen Winkel gleich ein Fünftel des Umfanges gegeneinander verstellte Spulen s" s" ...
angegeben, die parallel zueinander verbunden seien.
In den fünf Rotorspulen s" s" . . . würden zunächst, ihrer Verstellung entsprechend, von
dem 14 poligen Statorfelde Fünfphasenströme erzeugt werden. Dadurch nun, daß alle diese
Spulen untereinander parallelgeschaltet sind, verhalten sie sich wie eine im Stern verkettete
und an den äußeren Klemmen kurzgeschlossene Fünfphasenwicklung. Infolgedessen sind die
Spulen untereinander für die erste bis vierte Schwingung kurzgeschlossen, die fünfte Harmonische
hingegen erhält in allen die gleiche Richtung und kann sich deshalb ungeschwächt
an den Klemmen m~n entwickeln. Derselben entsprächen also Feldschwingungen
in den Rotorspulen, entsprechend Pol- und Phasenzahl, von der Frequenz = 7 · 5 = 35
pro Umdrehung.
Dieses Rotorfeld erhält bei dieser Anordnung dann eine ähnliche Form wie das Statorfeld,
"lagert sich demselben über und bewirkt Schwingungen des gesamten Maschinenfeldes,
deren Amplitude von der Maschinenerregung abhängt und durch diese geregelt werden
kann. Eine weitere Verstärkung ließe sich auch dadurch erzielen, daß man die Statorspulen,
wie für den zweiten Spulensatz angegeben ist, parallel zueinander schaltet.
In den sieben Statorspulen s' s' s'. . . . würden dann zunächst durch die Rückwirkung
der fünf Roterspulen Schwingungsimpulse erzeugt, welche, wie von einem zehnpoligen Rotorfelde
erzeugt, einer Frequenz gleich 5 pro Umdrehung entsprächen. Diesen gegenüber würden sich die sieben parallelgeschalteten
Statorspulen verhalten wie eine im Stern verkettete und an den äußeren Klemmen kurzgeschlossene Siebenphasenwicklung. Infolge-
dessen sind diese Spulen dann untereinander für die erste bis sechste Schwingung in sich
kurzgeschlossen, die siebente Harmonische hingegen erhält in allen die gleiche Richtung
und kann sich an den Klemmen k-l ungeschwächt
entwickeln, d. h. dieselben würden gleichfalls dieselbe Feldschwingung von der Frequenz, hier 5 · 7 = 35 pro Umdrehung, ausbilden.
Die erzeugten Ströme können an irgendeiner
der Wicklungen abgenommen werden. Desgleichen kann auch irgendeine der Wicklungen
an die Erregerstromquelle angeschlossen werden. Sowohl auf dem Stator wie auf dem
Rotor können die Spulen in Serien- oder Parallelschaltung benutzt werden.
Besonders einfach wird die Anordnung, wenn man, wie in der Zeichnung, nur die Statorspulen
an den Erreger- und Verbrauchsstromkreis, der hier durch die Klemmen 1-2
angedeutet sei, anschließt, dieses schon aus dem Grunde, weil der Rotor dann ohne elektrische
Verbindung nach außen, Schleifringe U. dgl., ausgeführt werden kann. Man kann dann auch die Rotorspulen durch entsprechend
geschaltete Stäbe bzw. unterteilte Leiter ersetzen, welche ähnlich wie bei einem Käfiganker
verbunden sind, eventuell als doppelter Käfiganker oder als solcher mit Windungen
aus je zwei nebeneinanderliegenden Stäben.
Gleichzeitig können zur Verstärkung der Wirkung natürlich auch noch bekannte Mittel
benutzt werden, Kondensatoren c c, wie sie in der Zeichnung eingezeichnet sind, und welche
an die Stator- oder auch an die Rotorwicklung angeschlossen sein können, oder auch aus
Selbstinduktion und Kapazität zusammengesetzte Abstimmungsgruppen u. dgl. Benutzt
man Spulen, die, wie in der Zeichnung die
Spulen s s s in Serie zueinander geschaltet
sind, so empfiehlt es sich, geeignet bemessene Kondensatoren zu einzelnen Gruppen, zwei
oder mehr Spulen in Serie, parallelzuschalten, weil die verschiedenen kurzgeschlossenen
Schwingungen sich hier unter verschiedenen Phasen zusammensetzen und so, in verschiedener
Weise beeinflußt, auch die Wirkungen
der Maschinenstreuung korrigiert werden können.
Das Verfahren gestattet eine große Anzahl verschiedener Ausführungsformen. Alle sind
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen erzeugt werden sollen durch Ausgleichströme
zwischen unter verschiedenem Winkel zueinander verstellten Spulen der Stator- oder
Rotorwicklung. Hierbei kann man wie in der
ίο Zeichnung die Stator- und Rotorspulen gleichmäßig
über den Umfang verteilen, und in diesem Falle ist die dem Bruchteile des Verhältnisses
der verschiedenen Verstellung ent-. sprechende Harmonische, welche zur Ausbildung
kommt, gleichzeitig auch durch die Spulenzahlen bestimmt. Man kann aber auch die Spulen ungleichmäßig über den Umfang
verteilen, und in diesem Falle ist die betreffende Harmonische nur durch den Bruchteil
des Verhältnisses der verschiedenen Verstellungen bestimmt. Man kann beispielsweise
die Spulenzahlen auch gleich groß wählen und etwa die Rotorspulen um eine abwechselnd
größere und kleinere Teilung verstellen. Dieselben würden dann gleichfalls eine mehrphasig
induzierte Wicklung darstellen, und zwar eine unter zwei Phasen induzierte Wicklung.
Soll hierbei durch die zwischen diesen beiden Phasen fließenden Kurzschlußströme
eine höhere Harmonische zur Ausbildung gebracht werden, und zwar eine Schwingung von
beliebig vielfach zu wählender Frequenz der Grundschwingung, so würde dieselbe bestimmt
durch den Bruchteil des Unterschiedes der Verstellung der beiden Phasen zueinander. In
diesem Falle wären dieselben also nicht etwa wie die zwei Phasen einer Zweiphasenwicklung unter 90 ° verstellt anzuordnen, sondern
unter einer der zur Ausbildung zu bringenden Schwingung entsprechenden Phasendifferenz,
beispielsweise wie zwei gegenüberliegende Phasen einer Mehrphasenwicklung größerer
Phasenzahl.
Natürlich würden in einer derartigen Ausführungsform die Wirkungen nicht gleichvollkommene
sein. Denn -da hier die Wicklung aus nur zwei parallelgeschalteten Phasen besteht,
so müßten die Ströme niederer Frequenzen, um sich richtig aufzuheben, um 180°
gegeneinander versetzt sein. In diesem Falle kann dann aber nur noch die nächsthöhere
Frequenz zur Ausbildung kommen. Wählt man hingegen die Verstellung so, daß eine vielfach höhere Frequenz zur Ausbildung
kommt, so müssen die Ströme niederer Frequenzen sich unter Winkeln zusammensetzen,
die von 180° verschieden sind. Man erhält dann somit Schwingungen, in denen auch die
übrigen niederen Frequenzen auftreten, da hingegen eine bestimmte, höhere Frequenz stärker
als die übrigen zur Entwicklung kommt.
Aber auch derartige Schwingungen lassen sich natürlich nutzbar verwenden, zumal man es
in der Hand hat, durch Einschaltung entsprechend bemessener Kondensatoren u. dgl.
in den äußeren Stromkreisen doch nur die Ströme der gewünschten Frequenzen zu benutzen.
Die beschriebenen Ausführungsformen wurden die zwei extremen Fälle darstellen, und
man kann natürlich auch irgendeine andere Phasenzahl unter beliebiger Verstellung wählen.
Alle sind dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung dadurch erzielt wird, daß der Stator
bzw. Rotor der Maschine nicht einphasig gewickelt ist, sondern eine mehrphasig in sich
geschlossene Wicklung trägt, also allgemein die Stator- und Rotorwicklung aus irgendwie
unter verschiedenen Winkeln zueinander verstellten Spulen bestehen und mindestens zwei
Spulen der Stator- oder Rotorwicklung parallel zueinander geschaltet sind. Die Verteilung
der Spulen über den Umfang kann eine gleichmäßige oder ungleichmäßige sein und die
Phasenzahl infolgedessen der Verstellung der Spulen entsprechen oder kleiner sein und muß
mindestens zwei betragen. Die zusammengeschalteten Spulen können hierbei direkt parallelgeschaltet
oder auch über irgendwelche äußeren Hilfsstromkreise in sich geschlossen sein.
Bezüglich der Felderregung ist in der Zeichnung angenommen, daß sie durch eine Gleichstromquelle
geschieht; sie könnte aber natürlich auch durch Wechselstrom bewirkt werden.
Claims (4)
1. Verfahren zur Erzeugung von Hochfrequenzströmen,
dadurch gekennzeichnet, daß dieselben erzeugt werden durch Schwingungen des magnetischen Feldes einer Maschine,
wobei diese Schwingungen bewirkt werden durch die Rückwirkung einer in geeigneter Weise auf dem Stator oder dem
Rotor der Maschine angeordneten, mehrphasig induzierten Wicklung, deren Spulen verschiedener Phase, direkt oder auch über
irgendwelche Hilfsstromkreise, parallel zueinander geschaltet sind, so daß durch die
zwischen den einzelnen Spulen sich bildenden Ausgleichströme Feldschwingungen niederer Frequenz abgedämpft werden
und nur die durch die Phasenverschiedenheit der einzelnen Spulen bestimmte Oberschwingung,
welche in den verschiedenen Spulen die gleiche Richtung erhält, zur Ausbildung kommt.
2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stator und Rotor der Maschine aus unterteiltem Eisen bestehen und über den Umfang verteilt nebenein-
anderliegende, dabei aber unter verschiedenem Winkel zueinander verstellte Spulen
tragen, wobei die Spulen des Stators oder des Rotors oder beider untereinander parallelgeschaltet sind und in beliebiger
Weise an eine Erregerquelle und einen Stromverbrauchskreis angeschlossen sein können. j
3. Einrichtung zur Ausführung des Ver- | fahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl die Erregerstrom- j quelle wie auch der Stromverbrauchskreis j an die Statorspulen angeschlossen ist, so I
daß der Rotor eventuell ähnlich wie ein einfacher Kurzschlußanker ausgeführt werden
kann.
4. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei in Serie geschalteten Stator- oder Rotorspulen Kondensatoren zu einzelnen Gruppen, zwei oder mehr
Spulen in Serie, parallelgeschaltet sind, so daß hierdurch die Wirkungen der Feldstreuung
zwischen Stator und Rotor in verschiedener Weise korrigiert werden können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB191203555T | 1912-02-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE261030C true DE261030C (de) |
Family
ID=32570195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DENDAT261030D Active DE261030C (de) | 1912-02-12 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE261030C (de) |
GB (1) | GB191203555A (de) |
-
0
- DE DENDAT261030D patent/DE261030C/de active Active
-
1912
- 1912-02-12 GB GB191203555D patent/GB191203555A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB191203555A (en) | 1913-02-12 |
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