DE689314C

DE689314C - Gleichstromgenerator fuer konstante Spannung

Info

Publication number: DE689314C
Application number: DE1934S0115035
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Julius Fiedler
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-10-31
Filing date: 1934-08-10
Publication date: 1940-03-16

Description

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei elektrischen Generatoren mit Wasserturbinenantrieb, der keinen Turbinenregler zur Konstanthaltung der Drehzahl bei verschiedenen Belastungen besitzt, «oder bei Generatoren mit einem gleichartigen anderen Antrieb im ganzen Drehzahlbereich zwischen Vollast und Leerlauf (ungefähr 1:2) die Klemmenspannung praktisch konstant zu halten.

Bei Gleichstromgeneratoren mit Haupt- und Nebenschlußerregung und geringer Eisensättigung, die eine im wesentlichen lineare Stromabhängigkeit haben, wird nach einem bekannten Vorschlag zur Lösung dieser Aufgabe ein zusätzlicher Spannungsregler benutzt, der den Unterschied zwischen der wirklichen Generatorspannung und der gewünschten konstanten Spannung ausgleicht.

Automatische Spannungsregler verteuern jedoch die Anlagen sehr in Anbetracht der geringen Leistungen, für die reglerlose Turbinen gebaut werden.

Die Erfindung schafft einen gut ausgenutzten Generator, der ohne besonderen Spannungsregler selbsttätig die Spannung bei jeder Drehzahl konstant hält und im Gegensatz zu einem anderen bekannten Vorschlag, nach dem eine Gleichstromquerfeldmaschine als reglerloser Wasserkraftgenerator benutzt wird, aus einem normalen Maschinenmodell mit verhältnismäßig geringen Änderungen hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird der Generator derart ausgebildet, daß das Generatorfeld außer dem spannungerzeugenden, praktisch konstanten Hauptfeld ein bei steigendem Belastungsstrom mehr als proportional abnehmendes Gegenfeld besitzt, so- daß das Gesamtfeld des Generators derart vom Belastungsstrom abhängt, daß es zugleich mit diesem um mehr ,als proportional steigende Beträge zunimmt.

Bei der Maschine nach der Erfindung kanm das erwähnte Verhalten z. B. durch eine Ver-. bundwicklung mit stromabhängigem Nebenwiderstand erreicht werden. Vorzugsweise wird aber die magnetische Sättigung eines Hilfsfeldes benutzt, indem der Generator außer dem spannungerzeugenden Hauptfeld ein bei steigendem Belastungsstrom abnehmendesGegenfeld mit gekrümmter Charakteristik erhält.

Die Kurve des Tangentialdruckes P einer Turbine in Abhängigkeit von der Umlaufgeschwindigkeit V verläuft bekanntlich als Ge-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Julius Fiedler in Wien.

rade (Fig. ι), die der LeistungL = Ρ·ν somit als Parabel. Die Turbine arbeitet bed Vollast im Punkte der Leistungskurve und bei Entlastung auf deren Ast .A-Z?. Dieser;-Ast stellt also im Betriebsbereich der Turbine je nach dem Maßstab den Leistungsverlauf in Abhängigkeit von der Drehzahl/i und bei konstanter Spannung E auch-dea Verlauf des Generatorstromes / als Funktion der ίο Drehzahl« dar; hierbei ist der Generatorwirkungsgrad nicht berücksichtigt. Das zugehörige Feld Φ des Generators folgt der

bekannten Beziehung Φ —

K-E

(K = Kon-

stante), die Φ, /z-Kurve ist also bei konstanter Spannung eine Hyperbel. Es besteht daher eine eindeutige Abhängigkeit des notwendigen Feldes vom Ankerstrom Φ =/(/), die sich aus den Kurven der Fig. ι Φ = / (κ) und / = / (ti) ohne weiteres bestimmen läßt. Diese für den Konstantspannungsgenerator nach der Erfindung wesentliche nichtlineare Abhängigkeit des Feldes vom Ankerstrom ist in Fig. 2 als Kurve α dargestellt und wird durch den im folgenden angegebenen Aufbau des Generators erzielt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 der Zeichnung vereinfacht dargestellt. Der Generator besitzt im wesentliehen außer konstant erregten Hauptpolen stärker gesättigte, einander entgegenwirkende Pole mit Gegenverbunderregung. Diese Gegenpole könnten in der Umlauf richtung des Generators vor oder hinter den Hauptpolen angeordnet werden, doch ist der Generator zweckmäßig als Spaltpolmaschine auszubilden. Er hat nach Fig. 3 ein Polsystem I (N/ und Si) für einen konstanten Kraftfluß, das hauptsächlich nur eine Nebenschlußwicklung, gegebenenfalls noch eine Verbundwicklung trägt und ein Polsystem II (Nu und Su) mit zwei Wicklungen, deren eine, s, feldverstärkend wirkt und vom Ankerstrom durchflossen wird und deren andere, ti, feldschwächend wirkt und vom Nebenschlußerregerstrom durchflossen wird. Allenfalls wird vor alle Nebenschlußspulen ein Eisendrahtwiderstand vorgeschaltet, um den Erregerstrom genau konstant zu halten. Die beiden Wicklungen der PoIeA''// und Sn sind so bemessen, daß sie einander in ihrer Wirkung bei Vollast aufheben. Dann erzeugt das Polsystem I allein das Feld des Generators. Bei Entlastung sinkt die Reihenschlußerregung s und die feldschwächende Wirkung der Nebenschlußerregung« überwiegt. Der magnetische Kreis der Teilpole Nn und Sn erhält eine Charakteristik, die dem Feldverlauf Φ/j nach Kurve α in Fig. 2 entspricht. Bei jedem Belastungsstrom / wirken im Generator der konstante Fluß Φ/ der PoIeA⁷Z und S/ und diesem entgegen der Fluß Φ υ der PoIeA⁷// und S/ι, der durch den Unterschied der Nebenschlußerregung /2 und der Reihenschlußerregung s erzeugt wird. Das die Spannung bestimmende resultierende Feld der Maschine Φ% = Φ/ — Φη verläuft dann, wie erforderlich, nach der Kurve a (Fig. 2).

Für die beschriebene Maschine kann z. B. ein gewöhnliches vierpoliges Magnetgestell verwendet werden, worin zwei Pole durch Einlagen an der Verbindungsstelle mit dem Magnetjoch oder durch Entfernen von Eisen Sättigungswege erhalten, die die gekrümmte Charakteristik ergeben. In Fig. 3 bedeuten A die Aussparungen in den Polen, welche magnetische Engpässe W verursachen.

Claims

Patentansprüche:

i. Gleichstromgenerator für konstante Spannung mit reglerlosem Wasserturbinenantrieb oder gleichartigem Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß das Generatorfeld außer dem spannungerzeugenden, praktisch konstanten Hauptfeld ein mit steigendem Belastungsstrom, mehr als proportional abnehmendes Gegenfeld besitzt.
2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er neben praktisch konstant erregten Polen magnetisch gesättigte Gegenpole mit Gegenverbunderregung besitzt.
3. Generator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er als Spaltpolmaschine ausgebildet ist und zur Spannungserzeugung mindestens ein praktisch konstant erregter (A⁷/, S/) und mindestens ein gegenverbunderregter Teilpol (Nn, Su) entgegengesetzter Polarität zusammenwirken.
4. Generator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenverbunderregung der GCgCnPoIe(A⁷ZZjS//) derart eingestellt ist, daß deren Feld bei vollem Belastungsstrom verschwindet.
5. Generator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine TeILpOl(A⁷ZjS/) jedes Spaltpols eine Nebenschlußwicklung und der zweite, vorzugsweise einen Sättigungsweg enthaltende Teilpol (Nu, Su) eine entgegengesetzte Nebenschlußwicklung (ti) und eine ihr entgegenwirkende Reihenschlußwiddung (s) trägt (Fig. 3).

Hierzu ι Blatt Zeichnungen