DE747965C - With variable speed driven direct current generator, especially for systems on airplanes - Google Patents

Description

Mit veränderlichen Drehzahlen angetriebener Gleichstromerzeuger, insbesondere für Anlagen auf Flugzeugen Die Erfindung bezieht sich auf einen mit veränderlichen Drehzahlen angetriebenen Gleichstromerzeuger mit einer über dem Kleinspannungsgebiet liegenden, durch Beeinflussung seiner durch eine Kleinspannung gespeisten Erregerwicklung geregelten Klemmenspannung, insbesondere für Anlagen auf Flugzeugen.DC generators driven at variable speeds, in particular for systems on aircraft The invention relates to a variable Speed driven direct current generator with one above the extra-low voltage area lying, by influencing its excitation winding fed by a low voltage regulated terminal voltage, especially for systems on aircraft.

Die Stromversorgungsanlagen auf Fahrzeugen, wie Kraftfahrzeugen, sowie auch diejenigen auf-Flugzeugen wurden bislang mit Kleinspannungen betrieben. Diese Kleinspannungen betrugen im allgemeinen bisher nicht mehr als z4 Volt. Für die Spannungsregelung der von den Fahrzeug- bzw. Flugmotoren angetriebenen Generatoren für solche Kleinspannungen sind Regelungsvorrichtungen bekannt, mit denen sich die Regelungs-,#brgänge bei Kleinspannungen beherrschen lassen, beispielsweise elektromagnetische Kontaktregler, die etwa im Falle von selbsterregenden Nebenschlußgeneratoren durch öffnen und Schließen ihrer Kontakte die Nebenschlußwicklung beeinflussen. In diesem Fall liegen die Kontakte des elektromagnetischen Reglers im Stromkreis der Erregerwicklung und öffnen und schließen sich in Abhängigkeit von der Klemmenspannung des Generators. Sie schalten damit gewöhnlich einen Widerstand abwechselnd in Reihe mit der Erregerwicklung bzw. schließen ihn kurz. Der unter Umständen nicht geringe Erregerstrom wird dabei also über die Kontakte geführt.The power supplies on vehicles, such as automobiles, as well even those on airplanes were previously operated with extra-low voltages. These Up to now, low voltages have generally not been more than z4 volts. For voltage regulation the generators driven by the vehicle or aircraft engines for such low voltages control devices are known with which the control, # brgang at Control of low voltages, for example electromagnetic contact regulators, such as in the case of self-exciting shunt generators by opening and closing their contacts affect the shunt winding. In this case the contacts lie of the electromagnetic regulator in the circuit of the excitation winding and open and close depending on the terminal voltage of the generator. You switch thus usually a resistor alternating in series with the excitation winding resp. short it. The excitation current, which may not be small, is thus guided through the contacts.

An Kontakten, die sich unter Strom bzw. Spannung öffpen und schließen, treten bekanntlich, sobald der Strom oder die Spannung bestimmte Grenzwerte überschreiten, Lichtbögen auf, durch die die Kontakte stark beansprucht werden. Diese Beanspruchungen sind uni so größer, je höher die Werte für Strom und Spannung liegen.At contacts that open and close under current or voltage, are known to occur as soon as the current or voltage exceeds certain limit values, Arcs that put a lot of stress on the contacts. These stresses are uni as larger, the higher the values for current and voltage are.

Bei den vorgenannten Nebenschlußgeneratoren war es üblich, die Nebenschlußerregerwicklung an die Bürsten des Generators anzuschließen, sie also mit dein Kommutatorpotential des Generators zu speisen. Bei dieser Anordnung herrscht an den Kontakten der genannten elektromagnetischen ' Spannungsregelungseinrichtung also die volle Klemmenspannung des Generators. Diese Anordnung kann jedoch nur so lange getroffen werden, wie die Klemmenspannung des Generators im Bereich der Kleinspannungen, d. h. im Bereich der mit den genannten Kleinspannungsregelungseinrichtungen zu beherrschenden Spannungen, bleibt. Höhere Spannungen an den Kontakten würden zu raschem Verschleiß der Kontakte führen und damit die Spannungsregelungseinrichtungen vorzeitig unbrauchbar machen.With the aforementioned shunt generators, it was common to use the shunt excitation winding to connect to the brushes of the generator, so they with your commutator potential of the generator. In this arrangement, the aforementioned applies to the contacts electromagnetic 'voltage regulating device so the full Terminal voltage of the generator. However, this arrangement can only be made as long as the Terminal voltage of the generator in the area of low voltages, d. H. in the area the voltages to be controlled with the mentioned extra-low voltage regulation devices, remain. Higher voltages on the contacts would lead to rapid wear of the contacts lead and thus make the voltage regulating devices unusable prematurely.

Die ständige Zunahme der insbesondere auf Flugzeugen benötigten elektrischen Leistungen zwingt dazu, auf wesentlich höhere Stromv erbraucherspannungen als den bisher üblichen Kleinspannungen überzugehen. Bei solchen Spannungen würden sich nach vorstellendem jedoch bei der bisherigen Anordnung.der Erregerwicklung die an sich sehr zuverlässig arbeitenden Kleinspannungsregelungseinrichtungen nicht mehr verwenden lassen.The constant increase in the number of electrical devices required, especially on airplanes Achievements forces you to use much higher electricity consumer voltages than the to pass over the usual low voltages. Such tensions would arise after introducing, however, with the previous arrangement very reliably working extra-low voltage regulation devices no longer work let use.

Es sind bereits Generatoren für besondere Zwecke, wie die Speisung von Flugzeugsendern, bekannt, deren Erregerwicklung mit einer Kleinspannung gespeist und deren Spannung durch Beeinflussung der Erregerwicklung geregelt wird. Diese Generatoren besitzen für die verschiedenen ihnen zu entnehmenden Spannungen besondere Ankerwicklungen, die an je einen Kommutator geführt sind. Auch für die Speisung der Erregerwicklung, ja selbst für den Spannuligsregler, sind besondere Ankerwicklungen und Kommutatoren vorgesehen. Solche Maschinen sind wegen ihres Aufwandes an Wicklungen und Kommutatoren teuer und umständlich herzustellen und besitzen ein erhebliches Gewicht. Insbesondere für die Speisung von Anlagen auf Flugzeugen sind solche Generatoren wegen der Vielzahl der Komniutatoren und auf ihnen schleifenden Bürsten wenig geeignet, da die Bürsten z. B. bei Höhenflügen leicht zu Betriebsschwierigkeiten Anlaß geben und deswegen auf die unbedingt erforderliche Mindestzahl beschränkt werden sollten.There are already generators for special purposes, such as supply of aircraft transmitters, known, whose excitation winding is fed with a low voltage and whose voltage is regulated by influencing the field winding. These Generators have special features for the various voltages that can be taken from them Armature windings that are each led to a commutator. Also for the supply the excitation winding, even for the voltage regulator, are special armature windings and commutators are provided. Such machines are because of their winding effort and commutators expensive and cumbersome to manufacture and have a significant Weight. Such generators are particularly useful for feeding systems on aircraft not very suitable because of the large number of commiutators and brushes that slide on them, since the brushes z. B. easily give rise to operational difficulties when flying high and should therefore be limited to the absolutely necessary minimum number.

Gemäß der Erfindung wird das Kleinspannungspotential für die Erregerwicklung vom für die Erregerwicklung als Spannungsteiler dienenden Kommutator des Stromerzeugers abgenommen. Dadurch wird der Vorteil einer besonders einfachen Anordnung für die Speisung der Erregerwicklung erzielt, die den `Aufbau des Stromerzeugers nicht beeinflußt, so daß dieser in seiner bewährten Form unverändert beibehalten werden kann. Der die Verbraucher der Fahrzeug- oder Flugzeuganlage. speisende Stromerzeuger kann für Spannungen ausgelegt werden, die wesentlich über dem Kleinspannungsgebiet liegen, ohne daß für die Spannungsregelung auf den Vorteil der Anwendung der bewährten und zuverlässigen Kleinspannungsregler verzichtet werden müßte, die sich zudem noch durch ein verhä ltnismälaig sehr geringes Gewicht auszeichnen.According to the invention, the low voltage potential for the excitation winding from the generator's commutator serving as a voltage divider for the excitation winding removed. This has the advantage of a particularly simple arrangement for the The excitation winding is fed, which does not affect the construction of the generator, so that this can be kept unchanged in its tried and tested form. Of the the consumers of the vehicle or aircraft system. feeding power generator can are designed for voltages that are significantly above the extra-low voltage range, without having to take advantage of the tried and tested and for voltage regulation reliable extra-low voltage regulator would have to be dispensed with, which is also still characterized by a relatively very low weight.

In der Zeichnung ist ein Ausführtiligsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, lknd zwar zeigt die Abbildung einen Gleiche-troinnebenschlußgenerator mit Wellclepolen in einer Strolnz-ersorgungsanlage, dessen Spannung durch einen elektromagnetischen Kontaktregler geregelt wird.The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention shown, although the figure shows a match-channel shunt generator with Wellclepolen in a Strolnz supply system, the voltage of which is through a electromagnetic contact regulator is regulated.

Der Ständer i eines von einem nicht dargestellten Flugmotor mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Gleichstromnebenschlußgenerators weist Hauptpole :2 und Wendepole 3 auf. Die Hauptpole :2 tragen eine Nebenschlußerregerwicklung .I, die @-t'en<lepole eine vorn Hauptstrom des Generators durchflossene Wicklung 5.The stand i one of a non-illustrated aircraft engine with variable Speed driven DC shunt generator has main poles: 2 and reversing poles 3 on. The main poles: 2 carry a shunt excitation winding .I, the @ -t'en <lepole a winding 5 through which the main current of the generator flows.

Auf den Konimutator 6 eines Ankers ; des Generators sind zwei Hauptbürsten 8, 9 und eine Hilfsbürste io aufgesetzt. Die Erreger-Wicklung d. des Generators ist einerseits an die Bürste 8, andererseits über Kontakte i i, 12 eines elektromagnetischen Kontaktreglers 13 all die Hilfsbürste io angeschlossen.On the Konimutator 6 of an anchor; of the generator are two main brushes 8, 9 and an auxiliary brush OK. The exciter winding d. of the generator is on the one hand to the brush 8, on the other hand via contacts i i, 12 of an electromagnetic Contact regulator 13 connected all the auxiliary brush io.

Der Kontaktregler 13 bestellt aus einem Magnetwinkel i-l. init einem 'Magnetkern 15, der eine Spannungsspule 16 trägt, und einem Anker 17, der mittels einer Blattfeder 18 am aufwärts stehenden Schenkel des 'Magnetwinkels 14 aufgehängt ist, so daß er bei Erregung des Magnetkerns 15 von diesem angezogen werden kann. Der Kontakt i i ist am .Anker 17 befestigt. Ihm gegenüber stellt der Kontakt 1-2, der isoliert am 'Magnetwinkel befestigt ist. Die Spannungsspule 16 ist all die voll den Hauptbürsten S, 9 des Generators kommenden Netzleitungen angeschlossen, wird also von der Klemmenspannung des Generators erregt. Die Kontakte i i, 12 dagegen liegen unmittelbar in Reihe finit der Erregerwicklung .M des Generators, so daß sie unter der an der Erregerwicklul1g .I Herrschenden Spanliung schalten. Parallel zu den Kontakten 11, 12 ist ein Widerstand i9 vorgesehen. Von der Hauptbürste 9 aus über die Wendepolwicklung 5 des Generators sowie über einen schematisch dargestellten, selbsttätigen elektromagnetischen Ladeschalter 20 können eine Batterie 21 und Stromverbraucher 22 mit dem Generator verbunden werden. Die Rückleitung von der Batterie und den Stromverbrauchern führt all die Hauptbürste S.The contact regulator 13 orders from a magnet angle i-l. init one 'Magnetic core 15, which carries a voltage coil 16, and an armature 17, which means a leaf spring 18 is suspended from the upstanding leg of the magnet bracket 14 is so that it can be attracted by the magnet core 15 when it is excited. The contact i i is attached to the anchor 17. Opposite him is the contact 1-2, which is insulated and attached to the 'magnet bracket. The voltage coil 16 is full of all of them the main brushes S, 9 of the generator coming power lines is connected so excited by the terminal voltage of the generator. The contacts i i, 12 on the other hand are directly in series finite with the exciter winding .M of the generator, so that they switch under the voltage prevailing at the exciter winding. Parallel a resistor i9 is provided for the contacts 11, 12. From the main brush 9 from via the reversing pole winding 5 of the generator and via a schematically illustrated, automatic electromagnetic charging switch 20, a battery 21 and electricity consumers 22 can be connected to the generator. The return line from the battery and the Electricity consumers all carry the main brush S.

Wie bereits hervorgehoben, wird die Wicklung 16 des elektromagnetischen Reglers 13 durch die volle Klemmenspannung des Generators erregt. An den Kontakten i 1, 12 dagegen herrscht nur, da sie unmittelbar in Reihe mit der Erregerwicklung ,4 liegen, die Spannung dieser Wicklung. Diese Spannung für die Erregerwicklung 4 des Generators ist so bemessen, daß sich die unter ihr an den Kontakten 11, 12 auftretenden Schaltvorgänge beherrschen lassen. Die Spannung an der Erregerwicklung 4 betrage etwa 30 Volt. Die Klemmenspannung des Generators möge dagegen i io Volt betragen. Die gegenüber der Klemmenspannung wesentlich niedrigere Spannung ari der Erregerwicklung wird dadurch erzielt, daß die Erregerwicklung an die eine Hauptbürste 8 und die Hilfsbürste io angeschlossen ist, die so auf dem Kommutator 6 eingestellt wird, daß zwischen den Bürsten 8 und io die für die Erregerwicklung 4 gewünschte Spannung abgegriffen wird. Der Kommutator 6 des Ankers 7 wirkt also für die Erregerwicklung 4 .als Spannungsteiler.As already pointed out, the winding 16 of the electromagnetic regulator 13 is excited by the full terminal voltage of the generator. At the contacts i 1, 12, on the other hand, there is only the voltage of this winding because they are directly in series with the excitation winding 4. This voltage for the excitation winding 4 of the generator is dimensioned so that the switching operations occurring under it at the contacts 11, 12 can be controlled. The voltage on the excitation winding 4 is about 30 volts. The terminal voltage of the generator, on the other hand, may be i io volts. The voltage ari of the excitation winding, which is significantly lower than the terminal voltage, is achieved in that the excitation winding is connected to one main brush 8 and the auxiliary brush io, which is set on the commutator 6 in such a way that the one for the exciter winding 4 between the brushes 8 and io desired voltage is tapped. The commutator 6 of the armature 7 thus acts as a voltage divider for the excitation winding 4.

Der Generator weist Wendepole 3 auf, die insbesondere dazu dienen, eine die einfachen Regelvorgänge unter Umständen störende Feldverzerrung zu vermeiden. Die Erregerwicklung 4 wird somit ständig mit verzerrungsfreier Spannung betrieben. Die Spannungsregelung besorgt ausschließlich der elektromagnetische Kontaktregler 13. Diese Regelung geht in bekannter Weise so vor sich, daß von einer bestimmten Spannung des mit veränderlichen Drehzahlen umlaufenden Generators ab, mit der die Wicklung 16 des Kontaktreglers 13 erregt wird, dieser infolgedessen die Kontakte i 1, 12 periodisch öffnet und schließt, wodurch der Widerstand i9 abwechselnd in Reihe mit dei- Erregerwicklung 4 des Generators geschaltet bzw. kurzgeschlossen wird. Dadurch' wird die Spannung des Generators trotz der veränderlichen Drehzahlen konstant gehalten.The generator has reversing poles 3, which are used in particular to to avoid a field distortion which might interfere with the simple control processes. The excitation winding 4 is thus continuously operated with distortion-free voltage. The voltage regulation is handled exclusively by the electromagnetic contact regulator 13. This regulation is in a known manner so that from a certain Voltage of the generator rotating at variable speeds, with which the Winding 16 of the contact regulator 13 is excited, this consequently the contacts i 1, 12 periodically opens and closes, causing the resistor i9 to alternate in Series connected or short-circuited with the excitation winding 4 of the generator will. As a result, the voltage of the generator is maintained in spite of the variable speeds kept constant.

Durch die neue Bemessung und Anordnung der Nebenschlußwicklung ist es möglich geworden, trotz der für den Kleinspannungskontaktregler zu hohen Klemmenspannung des Generators die Spannungsregelung dieses Generators mit diesem Kleinspannungsregler zu bewirken. Auf diese Weise bleiben die bewährtenKleinspannungsregler, diealssolche zuverlässig in ihrer Wirkungsweise, einfach in ihrem Aufbau und gering an Gewicht sind, für @tromversorgungsanlagen mit beliebigen Verbraucherspannungen verwendbar.The new dimensioning and arrangement of the shunt winding is it has become possible, despite the terminal voltage being too high for the extra-low voltage contact regulator of the generator, the voltage regulation of this generator with this extra-low voltage regulator to effect. In this way, the tried and tested extra-low voltage regulators remain as such reliable in their mode of operation, simple in their structure and low in weight can be used for power supply systems with any consumer voltage.

Die neue Anordnung der Erregerwicklung zwischen einer Haupt- und einer Hilfsbürste ist nicht zu verwechseln mit den bekannten »Drei-Bürsten«-Lichtmaschinen für Kraftfahrzeuge, bei denen bekanntlich von der mit zunehmender Drehzahl zunehmenden Feldverzerrung zum Zwecke der Stromregelung absichtlich Gebrauch gemacht wird. Bei diesen bekannten Maschinen schwankt die Spannung an der Erregerwicklung und damit auch an den Kontakten des elektromagnetischen Kontaktreglers; soweit diese bei solchen Maschinen zusätzlich angewendet werden, etwa zwischen der Klemmenspannung des Generators und niedrigeren Werten, die sich bei höheren Drehzahlen infolge der Feldverzerrung einstellen. Bei der neuen Anordnung wird dagegen am Kömmutator des Generators unter Anwendung von Mitteln zur Vermeidung der Feldverzerrung für die Erregerwicklung eine bestimmte Spannung abgegriffen, die so gewählt wird, daß die Beanspruchungen an den mit der Erregerwicklung in Reihe liegenden Kontakten des elektromagnetischen- Spannungsreglers sich in den bei Kleinspannungsanlagen auf Fahrzeugen üb- lichen Grenzen halten. Der Kommutator des Generators dient also für die Erregerwicklung ledigligh als Spannungsteiler.The new arrangement of the excitation winding between a main and an auxiliary brush should not be confused with the well-known "three-brush" alternators for motor vehicles, in which, as is well known, the field distortion, which increases with increasing speed, is intentionally used for the purpose of current control. In these known machines, the voltage fluctuates on the excitation winding and thus also on the contacts of the electromagnetic contact regulator; insofar as these are also used in such machines, for example between the terminal voltage of the generator and lower values that occur at higher speeds as a result of the field distortion. In the new arrangement, however, a certain voltage is tapped at the generator of the generator using means to avoid the field distortion for the excitation winding, which is selected so that the stresses on the contacts of the electromagnetic voltage regulator in series with the excitation winding are in the Keep the usual limits for extra-low voltage systems on vehicles. The commutator of the generator thus serves as a voltage divider for the excitation winding single-light.

An Stelle des elektromagnetischen Kontaktreglers können auch andere Kleinspannungsregler, z. B. elektromagnetische Kohledruckregler, verwendet werden. Desgleichen ist die neue Anordnung nicht auf Gleichstromnebenschlußmaschinen beschränkt.Instead of the electromagnetic contact regulator, other Low voltage regulator, e.g. B. electromagnetic coal pressure regulators can be used. Likewise, the new arrangement is not limited to DC shunt machines.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Mit veränderlichen Drehzahlen ange= triebener Gleichstromerzeuger mit einer über dem. Kleinspannungsgebiet liegenden, durch Beeinflussung seiner durch eine Kleinspannung gespeisten Erregerwicklung geregelten Spannung, insbesondere für Anlagen auf Flugzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Kleinspannungspotential für die Erregerwicklung vom für die Erregerwicklung als Spannungsteiler dienenden Kommutator des Stromerzeugers abgenommen wird. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift .... Nr. 517 394> USA.-Patentschriften . . . ., Nr. i Sio 288, i 96o 198.PATENT CLAIM: DC generator driven at variable speeds with an over the. Low-voltage area, which is regulated by influencing its excitation winding fed by an extra-low voltage, in particular for systems on aircraft, characterized in that the low-voltage potential for the excitation winding is taken from the generator's commutator, which serves as a voltage divider for the excitation winding. To distinguish the subject matter of the application from the state of the art, the following publications were taken into account in the granting procedure: German patent specification .... No. 517 394> USA patents. . . ., No. i Sio 288, i 96o 198.