DE824234C

DE824234C - Synchronous machine with self-excitation and automatic compounding

Info

Publication number: DE824234C
Application number: DEP38668A
Authority: DE
Inventors: Ignacio Goytisolo Taltavull
Original assignee: IGNACIO GOYTISOLE TALTAVULL
Current assignee: IGNACIO GOYTISOLE TALTAVULL
Priority date: 1948-04-10
Filing date: 1949-04-03
Publication date: 1951-12-10
Also published as: NL75168C

Description

Synchronmaschine mit Selbsterregung und selbsttätiger Kompoundierung Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines neuen synchronen elektrischen Generators oder Motors mit Selbsterregung und 'selbsttätiger Kompoundierung, bei welchem man sowohl auf eine besondere zusätzliche Erregermaschine als auch auf einen Spannungsregler verzichten kann, zwei Dinge, welche besonders bei Installationen kleiner und mittlerer Größe das ganze komplizieren und verteuern.Synchronous machine with self-excitation and automatic compounding The present invention aims to provide a new synchronous electric Generator or motor with self-excitation and 'automatic compounding which one both on a special additional exciter and on a Voltage regulator can do without two things, especially with installations small and medium size complicate the whole thing and make it more expensive.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, in einer elektrischen Synchronmaschine einen Feldmagnet und einen Anker, welche von irgendwelchem zweckdienlichen Typ sein können, mit einem mit dem Anker in fester Verbindung stehenden Grammering zu kombinieren, der aus zwei durch einen Luftzwischenraum voneinander getrennten, einfach gewickelten, magnetischen Ringkernen zusammengesetzt ist und sowohl dem Einfluß des magnetischen Feldes des Feldmagnets als auch dem des Ankers unterliegt. Durch diese beiden Magnetfelder wird in dem Grammering ein Kompoundstrom erzeugt, welcher durch einen Kollektor oder Trocken-Gleichrichter gleichgerichtet und zum Feldmagnet geleitet wird.The invention consists essentially in an electrical Synchronous machine a field magnet and an armature, which of any expedient With a grammer ring that is firmly connected to the anchor to combine, which consists of two separated by an air gap, simply wound, magnetic toroidal cores and both the Influence of the magnetic field of the field magnet as well as that of the armature is subject. Through these two magnetic fields, a compound current is generated in the grammering, which rectified by a collector or dry rectifier and to the Field magnet is conducted.

Sowohl wenn die Maschine als Generator arbeitet als auch wenn sie als Motor läuft, dient dieser im Grammering erzeugte Strom als Erregerstrom der Maschine, und diese Erregung ändert sich zufolge der Einwirkung des Ankerstromes der Maschine auf das Feld im Grammering, so daß damit eine Selbstregelung der Synchronmaschine erreicht wird.Both when the machine is working as a generator and when it is running as a motor, this current generated in the Grammering is used as the excitation current Machine, and this excitation changes due to the action of the armature current the machine on the field in grammering, so that a self-regulation of the synchronous machine is achieved.

In einzelnen Fällen kann man, wenn die Maschine als '.Motor arbeitet, die beiden magnetischen, Ringkerne des Grammeringes zu einem Ganzen vereinigen und diesen einheitlichen Kern so gestalten, daß er einerseits vom magnetischen Feld des Feldmagnets und andererseits vom magnetischen Feld des Ankers beeinflußt wird.In individual cases, if the machine works as a 'motor, the two magnetic, toroidal cores of the grammer ring to a whole unite and make this uniform core so that it is on the one hand from the magnetic field of the field magnet and on the other hand is influenced by the magnetic field of the armature.

Fig. i und 2 stellen schematisch den Grammering, die Grundlage des Systems, unter Andeutung der auf ihn einwirkenden Felder dar; Fig. 3 zeigt die Anwendung des Systems im Falle eines rotierenden Feldmagnets mit konstantem Luftzwischenraum, wobei die Maschine als Generator arbeitet; Fig.4und5 erläutern die Anwendung des Systems im Falle eines umlaufenden Feldmagnets mit ausgeprägten Polen, wobei die Maschine ebenfalls als Generator arbeitet; Fig. 6 und 7, die letztere in schematischer Form, stellen die Anwendung des Systems für den Fall eines Generators mit feststehendem ,Feldmagnet mit ausgeprägten Polen dar.FIGS. I and 2 show schematically the grammer ring, the basis of the System, indicating the fields acting on it; Fig. 3 shows the application the system in the case of a rotating field magnet with a constant air gap, the machine operating as a generator; Fig. 4 and 5 explain the application of the System in the case of a rotating field magnet with pronounced poles, the Machine also works as a generator; 6 and 7, the latter in schematic form Form, make the application of the system in the case of a generator with fixed , Field magnet with pronounced poles.

Fig. 8 und 9 zeigen die Anwendung des Systems im Falle eines Feldmagnets mit ausgeprägten Polen, wobei die Maschine als Motor arbeitet.Figures 8 and 9 show the application of the system in the case of a field magnet with pronounced poles, with the machine working as a motor.

Der in den Fig. i und' 2 sowie in Fig. 7 schematisch dargestellte Grammering i ist in der Maschine selbst untergebracht und wird sowohl vom Magnetfeld als auch vom Ankerfeld der Synchronmaschine. induziert. Er besteht aus zwei Kernen 3 und 4 aus legiertem Blech, welche zwei konzentrische oder gleichachsige, durch*einen Luftzwischenraum 5 getrennte magnetische Ringe darstellen, die von einer gemeinsamen Wicklung 2 umgeben sind. Je nach Lage der Dinge steht das Ganze fest (Fig. i und 2) oder es dreht sich im Raume (Fig. 7), aber immer besitzen die beiden auf den Grammering einwirkenden Felder eine relative Bewegung hinsichtlich des Ringes, und da das Drehfeld des Ankers der Synchronmaschine vom Feldmagnet herrührt, so laufen sie außerdem synchron miteinander. Die von diesen Feldern in der Grammewicklung hervorgerufenen Spannungen erzeugen Ströme, welche entweder mittels eines Trockengleichrichters i9 (Fig. i und 2) oder eines Kollektors 18 mit seinen Bürsten 17 (Fig. 7) gleichgerichtet werden. Außer der eigentlichen Generator- bzw. Motorsynchronniaschine, bestehend aus der Magnetwicklung 12, aus dem Magnetkern 14, aus der Ankerwicklung i i und aus dem Ankerkern 13, welche das durch die Linie 6 angedeutete magnetische Feld besitzt, ist also noch ein Grammering vorhanden. Dieser kann als gemeinsamer Anker zweier anderer Maschinen betrachtet werden, von denen die eine als Erregermaschine, die andere zur Spannungskompoundierung ,dient, jede von beiden mit ihrer eigenen magnetischen Wirkungszone. Die eine, 7, besteht aus dem Grammeringkern 4 gegenüber dem Magnetkern 9 der Wicklung 12 und die andere, 8, aus dem Grammeringkern 3 gegenüber dem Kern io, der von der verlängerten Ankerwicklung i i magnetisiert wird. Da beide magnetische Felder 7 und 8 auf dieselbe Graminewicklung 2 einwirken, welche in ihrer relativen Bewegung jene Felder schneidet, so summieren sich die induzierten elektromotorischen Kräfte vektoriell in der erforderlichen Weise. Dies wird dadurch ermöglicht, daß durch die Ringform der Wickluhg 2 das vom Feldmagnet 12 der Synchronmaschine erzeugte Feld auf den Teil jeder Windung der Grammewicklung wirkt, welche i 8o elektrische Grade von demselben Teil der Windung entfernt ist, die ihrerseits durch das vom Anker i i erzeugte Drehfeld der Synchronmaschine induziert wird. Der in der Grammewicklung 2 erzeugte Strom speist nach seiner Gleichrichtung den Feldmagnet 12 der Synchronmaschine, der gleichzeitig auch den Eiregerteil des Grammeringes magnetisiert. Der Grammering mit seiner Wicklung wirkt also als Erregermaschine. Dadurch, daß der Grammering auch dem Einfluß des magnetischen Ankerfeldes der dreiphasigen Synchronmaschine unterworfen ist, erhält die Erregung eine deal Ankerstrom proportionale kompoundierende Komponente, und zwar sowohl im Generator- als auch im Motorbetriel). Selbstverständlich muß der Ring in seinen Abmessungen und Luftzwischenräumen nach den von beiden Feldern zu erzielenden Wirkungen bemessen werden. Die Wicklung kann teilweise nur an einem der Kerne angebracht werden, und ebenso kann der Ring für eine und dieselbe Maschine je nach ihrem Zweck auswechselbar sein. Der vom Magnetfeld der Synchronmaschine beeinflußte Magnetkern ,4 muß gesättigt, d. h. über dem gebogenen Teil seiner magnetischen Charakteristik arbeiten, wie andererseits die Induktionen des vom Anker der Maschine beeinflußten Kernes 3 schwach sein werden. Demzufolge müssen die bezüglichen Luftzwischenräume 16 und 15 der eine eng, der andere breiter sein, was ermöglicht, die äußere Charakteristik nach Wunsch zu gestalten, d. h. bei einem Generator bis zu einem bestimmten Wert der Belastung, bei der die Spannung mit großer Schnelligkeit fällt, eine Charakteristik von horizontaler Kompoundierung oder leichter Überkompoundierung zu erzielen.The one shown schematically in FIGS. 1 and 2 and in FIG Grammering i is housed in the machine itself and is both controlled by the magnetic field as well as from the armature field of the synchronous machine. induced. It consists of two cores 3 and 4 made of alloyed sheet metal, which two concentric or equiaxed, through * one Air gap 5 represent separate magnetic rings, which from a common Winding 2 are surrounded. Depending on the situation, the whole thing is fixed (Fig. I and 2) or it rotates in space (Fig. 7), but both always have the Grammering fields have a relative movement with respect to the ring, and since the rotating field of the armature of the synchronous machine comes from the field magnet, so run they also synchronize with each other. Those of these fields in the gram wrap Induced voltages generate currents, which either by means of a dry rectifier i9 (Fig. i and 2) or a collector 18 with its brushes 17 (Fig. 7) rectified will. Apart from the actual generator or motor synchronous riveting machine, consisting from the magnet winding 12, from the magnet core 14, from the armature winding i and i from the armature core 13, which the indicated by the line 6 magnetic field possesses, so there is still a grammer ring. This can act as a common anchor two other machines are considered, one of which is an exciter, the other serves to compound the tension, each with its own magnetic zone of action. One, 7, consists of the Grammering core 4 opposite the magnetic core 9 of the winding 12 and the other, 8, from the Grammering core 3 opposite the core io, which is magnetized by the extended armature winding i i. Since both magnetic fields 7 and 8 act on the same Gramine winding 2, which in their relative motion intersects those fields, the electromotive induced add up Forces vectorially in the required manner. This is made possible in that due to the ring shape of the winding 2 generated by the field magnet 12 of the synchronous machine Field acts on the part of each turn of the gram winding which is i 8o electrical Degrees from the same part of the turn which in turn is separated by the vom Armature i i generated rotating field of the synchronous machine is induced. The one in the gram winding 2 generated electricity feeds the field magnet 12 of the synchronous machine after its rectification, which at the same time also magnetizes the egg regulator part of the gram ring. The grammering with its winding thus acts as an exciter. Because the grammering also the influence of the magnetic armature field of the three-phase synchronous machine is subject, the excitation receives a compounding deal that is proportional to the armature current Component, both in the generator and in the engine operation). Of course the ring must in its dimensions and air spaces according to the two fields the effects to be achieved are measured. The winding can sometimes only be on one of the cores can be attached, and likewise the ring for one and the same machine be interchangeable depending on their purpose. The one from the magnetic field of the synchronous machine influenced magnetic core, 4 must be saturated, i.e. H. above the bent part of its magnetic Characteristic work, as on the other hand the inductions of the armature of the machine affected core 3 will be weak. Accordingly, the related air gaps 16 and 15 one narrow, the other wider, which allows the external characteristic to design as desired, d. H. with a generator up to a certain value the load at which the tension drops rapidly, a characteristic of horizontal compounding or slight overcompounding.

Die Synchronmaschine besteht hiernach aus drei Wicklungen, nämlich der Wicklung 2 des Ringes, der Dreiphasenwicklung i i und der Magnetwicklung 12, deren Felder sich gegenseitig vermöge der drei getrennten magnetischen Zonen 6, 7, 8 beeinfluss-en, wobei die elektrischen Stromkreise 2 und i i miteinander mechanisch verbunden bleiben, sich aber ihrerseits hinsichtlich des elektrischen Stromkreises 12 in Bewegung befinden, während die Stromkreise 2 und 12 entweder mittels eines Trocken-Gleichrichters i9 und zwei Schleifringen 21 oder mittels eines Kollektors 18 und seinen Bürsten 17 miteinander elektrisch zusammenhängen.According to this, the synchronous machine consists of three windings, namely the winding 2 of the ring, the three-phase winding i i and the magnet winding 12, whose fields mutually due to the three separate magnetic zones 6, 7, 8 influence, the electrical circuits 2 and i i with one another mechanically remain connected, but in turn with regard to the electrical circuit 12 are in motion, while circuits 2 and 12 either by means of a Dry rectifier i9 and two slip rings 21 or by means of a collector 18 and its brushes 17 are electrically related to one another.

Aus Fig. 3 ersieht man eine Anordnung für Synchronmaschinen von hoher Umlaufzahl. Hier hat der rotierende Feldmagnet 14 eine Verlängerung 9, so daß er von dem Grammering 3, 4 umschlossen werden kann, der seinerseits zwischen Wicklungsköpfen des den Anker der Synchronmaschine bildenden Stators untergebracht ist. In diesem Falle steht der Grammering im Raume fest. Die Wicklungsköpfe i i sind ebenfalls von einem Ring aus legiertem Blech 1o umgeben. Der dem Grammering gegenüberliegende Teile des drehbaren Feldmagnets 9 ist ein Stahlkern mit ausgesprocheneren magnetischen Eigenschaften als der übrige Motor und von diesem magnetisch getrennt, damit der remanente Magnetismus der Maschine zu ihrer Ingangsetzung ausreicht, wenn sie als Generator arbeitet. Da sich der Grammering nicht dreht, und wenn er einen Kollektor hätte, derselbe feststehen, hingegen die Bürsten umlaufen würden, ist für diesen Fall vorgesehen, das drei um 120 elektrische Grade versetzte Abzweigungen des Grammeringes zu einem Trocken-Gleichrichter i9 geführt werden, welcher den Strom nach seiner Gleichrichtung über Bürsten 20 und zwei Schleifringe 21 zum rotierenden Feldmagnet leitet. Damit werden die Nachteile des empfindlichen Mechanismus von umlaufenden Bürsten vermieden, obwohl die Benutzung solcher auch möglich wäre.From Fig. 3 one sees an arrangement for synchronous machines of high Circulation number. Here the rotating field magnet 14 has an extension 9 so that it can be enclosed by the grammer ring 3, 4, which in turn is between winding heads of the stator forming the armature of the synchronous machine is housed. In this Trap, the grammering in space is established. The winding heads i i are also surrounded by a ring of alloyed sheet metal 1o. The one opposite the grammering Parts of the rotatable field magnet 9 is a steel core with more pronounced magnetic Properties than the rest of the motor and magnetically separated from it so that the remanent magnetism of the machine is sufficient to start it up if it is used as a Generator works. Since the grammering does not turn, and if he has a collector would have, the same would be fixed, whereas the brushes would revolve, is for this one Case provided, the three branches of the gram ring offset by 120 electrical degrees to a dry rectifier i9, which the current after his Rectification via brushes 20 and two slip rings 21 to the rotating field magnet directs. This eliminates the disadvantages of the delicate mechanism of revolving Brushing avoided, although the use of such would also be possible.

Da der beschriebene Wechselstromgenerator durch eine Antriebsmaschine in Bewegung gesetzt wird, z. B. durch eine kleine Dampfturbine, muß diese mit Rücksicht auf die Frequenz des gelieferten Stromes eine gleichmäßige Geschwindigkeit haben. Wenn also der Leistungsfaktor der Anlage konstant und gleich der Einheit ist, wenn es sich um Beleuchtungsanlagen oder um die Speisung mehrerer Motoren mit nur geringen Schwankungen handelt, dann werden sich die Änderungen in der Belastung in solche der Erregung umsetzen, welche die Spannung kaum verlieren und einen Spannungsregler überflüssig machen. Auch der Einfloß der Widerstandsänderungen der Wicklung des Feldmagnets, welche von dem Temperaturunterschied zu Anfang bei Ingangsetzung und im Betrieb herrührt, läßt sich korrigieren. Dazu genügt, mit der Wicklung des Feldmagnets einen kleinen Widerstand 22 aus Kohlenscheibchen in Serie einzubauen, welche mittels eines Thermostaten je nach der Temperatur einem veränderlichen Druck unterworfen sind, woraus sich eine Widerstandsänderung in einer der cles Feldmagnets entgegengesetzten Form ergibt, mit dem I?rfolg, daß der gesamte Widerstand des Feldmagnets und der Kohle trotz ihrer Temperaturschwankungen annähernd und automatisch konstant bleibt. Natürlich könnte man auch mit der Hand mittels eines kleinen Rheostaten die Korrektion des Widerstandes im Stromkreis des Feldmagnets bewerkstelligen.As the alternator described by a prime mover is set in motion, e.g. B. by a small steam turbine, this must be considered have a constant speed at the frequency of the supplied current. So if the power factor of the system is constant and equal to the unit, if it is about lighting systems or the supply of several motors with only small If fluctuations are involved, then the changes in the load will turn into such the excitation, which hardly lose the voltage, and a voltage regulator make superfluous. The influence of changes in resistance in the winding of the Field magnet, which depends on the temperature difference at the start of the start-up and originates in operation can be corrected. Suffice it to do with the winding of the field magnet to install a small resistor 22 made of carbon disks in series, which by means of a thermostat subject to a variable pressure depending on the temperature are, resulting in a change in resistance in one of the cles field magnets opposite Form results, with the result that the entire resistance of the field magnet and the Coal remains approximately and automatically constant despite its temperature fluctuations. Of course, you could also do the correction by hand using a small rheostat accomplish the resistance in the circuit of the field magnet.

Die Anwendung des Systems für den Fall eines umlaufenden Feldmagnets mit ausgeprägten Polen ist aus Fig. 1 und 5 zu erkennen. Mit Rücksicht auf die Anordnung der durch die Kerne 14 und die Wicklungen 12 gebildeten Magnetpole ist es zweckmäßig, daß die beiden Kerne 3, 4 des Grammeriuges statt konzentrisch gleichachsig verlaufen, um Raum zu gewinnen, und damit man die Wicklungsköpfe des Stators t i nicht zu sehr durch mehrere Biegungen zu verformen braucht, woraus sich zudem der Vorteil eines weiteren Abstandes der beiden Kerne voneinander bei geringerer Beeinflussung ergibt. Der Grammering wird alsdann in seinem Kern 4 durch die Wirkung der Verlängerung 23 des ihm gegenüberliegenden Polstückes beeinflußt, in i seinem Kern 3 durch die ihn umgebende Statorwicklung. Es erweist sich hier, wo derGrammering, wie in Fig. 3 feststeht, für die Gleichrichtung des Stromes als praktisch, einen Trocken-Gleichrichter i9 zu benutzen, der sowohl rotierende Bürsten als auch einen Kollektor vermeidet, obwohl in bestimmten Fällen rotierende Bürsten erwünscht sein können, besonders bei langsam laufenden Maschinen. In Fig. 4 ist auch der Widerstand 22 abgebildet, der die in der Wicklung des Feldmagnets infolge Temperaturschwankung auftretenden Widerstandsänderungen auszugleichen hat. Ebenso kann auch die Ankerrückwirkung bei großen Schwankungen des Leistungsfaktors kompensiert werden. Geeignet hierzu sind Segmente oder Zähne 24 aus legiertem Blech, welche an einem nicht magnetischen, ringförmigen Gestell 25 befestigt sind. Sie bilden eine Verlängerung der Zähne des Ringes io und gestatten, die Reluktanz des magnetischen Kreises zu ändern, je nachdem sie mehr oder weniger in den zwischen dem Grammering 3, 4 und dem Ring io bestehenden Luftzwischenraum eingeführt werden. Zu diesem Zweck ist der Ring 25 so angeordnet, daß er eine axiale Verschiebung gestattet. Natürlich kann diese Anordnung für die Änderung der Reluktanz des vom Anker und Grammering gebildeten magnetischen Kreises in der Ausführung nach Fig. 3 in ganz analoger Form wie nach Fig. 4 und 5 Anwendung finden.The application of the system for the case of a rotating field magnet with pronounced poles can be seen from FIGS. 1 and 5. With regard to the arrangement of the magnetic poles formed by the cores 14 and the windings 12, it is expedient that the two cores 3, 4 of the Grammeriuges run coaxially instead of concentrically in order to gain space and so that the end windings of the stator ti are not too much needs to be deformed by several bends, which also results in the advantage of a further distance between the two cores from one another with less influence. The Grammering is then influenced in its core 4 by the action of the extension 23 of the pole piece opposite it, in its core 3 by the stator winding surrounding it. Here, where the gram ring, as shown in Fig. 3, proves practical to rectify the current, it is found to be practical to use a dry rectifier which avoids both rotating brushes and a collector, although rotating brushes may be desirable in certain cases , especially with slow running machines. 4 also shows the resistor 22, which has to compensate for the changes in resistance occurring in the winding of the field magnet as a result of temperature fluctuations. The armature reaction can also be compensated for in the event of large fluctuations in the power factor. Segments or teeth 24 made of alloyed sheet metal, which are fastened to a non-magnetic, ring-shaped frame 25, are suitable for this purpose. They form an extension of the teeth of the ring io and allow the reluctance of the magnetic circuit to be changed depending on whether they are introduced more or less into the air gap between the gram ring 3, 4 and the ring io. For this purpose, the ring 25 is arranged so that it allows axial displacement. Of course, this arrangement can be used for changing the reluctance of the magnetic circuit formed by the armature and gram ring in the embodiment according to FIG. 3 in a completely analogous form to that according to FIGS. 4 and 5.

In den Fig. 6 und 7 wird die entsprechende Anordnung für eine Ausführung mit feststehendefi Feldmagneten 12, 14 gezeigt, wobei dann der Grammering 3 und 4 mit dem die Ankerwicklung i i fassenden Rotor 13, io der Drehstromsynchronmaschine rotiert und der Wirkung des Feldes jener Wicklung i i unterworfen ist, welches im Raume feststeht, da es zwar in bezog auf die Ankerwicklung umläuft, diese Wicklung sich aber ihrerseits als ein Teil des Rotors synchron und in entgegengesetztem Sinne dreht. Der Grammering ist daher, in ähnlicher Form wie in den vorhergehenden Fällen, in seinem inneren zylindrischen Teil der Wirkung des Ankerfeldes der Maschine unterworfen, das den Ringkern 3 beeinflußt, und in seinem äußeren Teil der Wirkung der Verlängerungen 26 der Pole der Feldmagnete 14, die den Ringkern 4 beeinflussen, wodurch der gesuchte Kompoundierungseffekt mit der Besonderheit zustande kommt, daß bei der Drehbarkeit des Grammeringes der Rotor mit einem Kollektor 18 versehen sein kann, dessen Bürsten 17 festsitzen können. Der Kollektor kann aber auch durch zwei Schleifringe ersetzt werden, welche den an je zwei um i8o elektrische Grade getrennten Punkten erzeugten Wechselstrom abnehmen, der dann in einem Gleichrichter gleichgerichtet und den Polen des Feldmagnets der Maschine zugeführt wird. Selbstverständlich muß bei diesem Generatortyp, wie bei allen ähnlichen Maschinen mit Drehanker, -der erzeugte dreiphasige Wechselstrom durch drei der vier Schleifringe 27 abgenommen werden. Ebenso wird hier von dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Regler der magnetischen Reluktanz Abstand genommen, da ja durch das Vorhandensein eines Kollektors das auf den Grammering wirkende, i zusammengesetzte Magnetfeld sich je nach dem Wert des Leistungsfaktors verschiebt, wodurch der von den Bürsten abgenommene Strom vom Leistungsfaktor wie auch durch die Stellung der Bürsten beeinflußt wird. Es ist auch, wie bei den vorhergehenden Typen, angebracht, in dem Stromkreis des Feldmagnets einen Widerstandsregler zum Ausgleich der Temperatur seiner Wicklung vorzusehen.6 and 7, the corresponding arrangement for an embodiment with stationary field magnets 12, 14 is shown, with the Grammer ring 3 and 4 then rotating with the rotor 13, io of the three-phase synchronous machine, which holds the armature winding ii, and the effect of the field of that winding ii is subject, which is fixed in space, because although it rotates in relation to the armature winding, this winding in turn rotates as a part of the rotor synchronously and in the opposite direction. The grammer ring is therefore, in a similar form as in the previous cases, subject in its inner cylindrical part to the action of the armature field of the machine, which influences the toroidal core 3, and in its outer part to the action of the extensions 26 of the poles of the field magnets 14, which affect the toroidal core 4, whereby the compounding effect sought comes about with the peculiarity that when the gram ring is rotatable, the rotor can be provided with a collector 18, the brushes 17 of which can be stuck. The collector can also be replaced by two slip rings, which take the alternating current generated at two points separated by 180 electrical degrees, which is then rectified in a rectifier and fed to the poles of the field magnet of the machine. Of course, in this type of generator, as in all similar machines with a rotating armature, the three-phase alternating current generated must be drawn off by three of the four slip rings 27. 4 and 5, the magnetic reluctance controller shown in FIGS. 4 and 5 is dispensed with, since the presence of a collector means that the composite magnetic field acting on the gram ring is shifted depending on the value of the power factor, which causes that of the brushes The current drawn is influenced by the power factor as well as by the position of the brushes. As with the previous types, it is also advisable to include a resistance regulator in the circuit of the field magnet to compensate for the temperature of its winding.

Die vorstehend als Generator beschriebenen Maschinen können auch als Synchronmotoren verwendet werden, wozu man sich nur irgendeiner der Vorrichtungen zu bedienen braucht, welche für die asynchrone Ingangsetzung bei solchen Motoren allgemein benutzt werden. Als Beispiel diene die in den Fig. 8 und 9 angeführte Synchronmaschine mit feststehenden Feldmagneten 12, 14, eine Maschine ähnlich der in Fig. 6 und 7, bei welcher durch Einführung einer reduzierten Spannung in den Rotor i i, 13 mittels der Schleifringe 27 sich in den in den Polschuhnuten eingesetzten Dämpferbolzen 30 Wirbelströme bilden, wodurch ein Anlaufdrehmoment entsteht. Dabei wird der Stromkreis des Feldmagnets 12 entweder geöffnet oder mittels eines entsprechenden Widerstandes geschlossen, bis die Schlüpfung klein genug für den Eintritt der Maschine in den Synchronismus geworden ist. Der Stromkreis des Feldmagnets erhält dann durch die Bürsten 17 den vom Ko,llektör 18 kommenden Strom. Ein solcher Drehstromsynchronmotor hätte den Vorteil, daß seine Erregung mit der Leistung zunimmt. Dadurch könnte er eine nacheilende Blindleistung liefern, die konstant wäre, gleichgültig, welches Drehmoment der Motor entwickeln würde, bei gleichzeitiger Vermeidung des Außertrittfallens bei Überlastung. Dies ist auf die GrammeringwicklUng 2 zurückzuführen, welche in diesem Fall einen einzigen Ringkern 28 enthalten könnte, der in seinem Innern dem Einfluß des Feldes unterworfen ist, das von den durch den Rotor i i fließenden Strömen gebildet wird, und in seinem Äußeren dem Feld der Verlängerung 29 der Pole 14 des Stators ausgesetzt ist, so daß hiermit ein über den Kollektor 18 fließender Kompoundierungsstrom entsteht. Eine ähnliche Anordnung läßt sich bei den Ausführungen nach Fig.4 und 5 anwenden, bei welchen jedoch die ausgeprägten Pole einen Teil des Rotors bilden. Sowohl in den Fig. 6 und 7 als auch in 8 und 9 sind die Bürsten ihrer leichteren Darstellung wegen in willkürlicher Stellung gezeichnet.The machines described above as generators can also be used as synchronous motors using only any of the devices commonly used for asynchronous start-up in such motors. Serve as an example in FIGS. 8 and 9 synchronous machine mentioned with fixed field magnet 12, 14, a machine similar to that in which ii in Fig. 6 and 7 by the introduction of a reduced voltage in the rotor 13 by means of the slip rings 27 is in the damper bolts 30 used in the pole shoe grooves form eddy currents, which creates a starting torque. The circuit of the field magnet 12 is either opened or closed by means of a corresponding resistor until the slip has become small enough for the machine to enter synchronism. The circuit of the field magnet then receives the current coming from the coil 18 through the brushes 17. Such a three-phase synchronous motor would have the advantage that its excitation increases with the power. This would allow it to deliver lagging reactive power that would be constant, regardless of what torque the motor would develop, while at the same time avoiding falling out of step in the event of an overload. This is due to the GrammeringwicklUng 2, which in this case could contain a single toroidal core 28, which is subjected inside to the influence of the field formed by the currents flowing through the rotor ii and outside to the field of extension 29 of the poles 14 of the stator is exposed, so that this creates a compounding current flowing through the collector 18. A similar arrangement can be used in the embodiments according to FIGS. 4 and 5, in which, however, the salient poles form part of the rotor. Both in FIGS. 6 and 7 as well as in 8 and 9 the brushes are drawn in an arbitrary position for the sake of simplicity of illustration.

Der angeführte Typ eines Grammeringes kann auch bei synchronisierten Induktionsmotoren Verwendung finden, z. B. bei solchen mit feststehendem Erregerteil mit Dreiphasenwicklung, welche beim Anlauf wie der Sekundäranker eines asynchronen Motors mit Anlaßwiderstand wirkt und dann wie die Erregerwicklung einer Synchronmaschine arbeitet. Der Grammering bekäme dann eine dem Motor nach Fig. 8 und 9 analoge Anordnung, in dem er der Wirkung des Wicklungsfeldes des Motors unterliegt, der den Strom durch drei Schleifringe erhält. Andererseits wirkt auf ihn der Erregerstrom des Stators ein, wodurch in dem Motor niit der Zunahme seines Triebmomentes auch der Wert des Erregerstromes wie bei dem Motor nach Fig. 8 und 9 steigt. Solch ein synchronisierter Induktionsmotor könnte auch mit beweglichem Feldmagnet und festem Anker ausgeführt werden.The specified type of gram ring can also be used with synchronized Find induction motors use, z. B. in those with a fixed exciter part with three-phase winding, which like the secondary armature of an asynchronous Motor with starting resistance acts and then like the field winding of a synchronous machine is working. The grammer ring would then have an arrangement analogous to the motor according to FIGS. 8 and 9, in which it is subject to the action of the winding field of the motor that carries the current receives three slip rings. On the other hand, the excitation current of the stator acts on it a, whereby the value of the Excitation current as in the motor according to FIGS. 8 and 9 increases. Such a dubbed Induction motor could also be designed with a movable field magnet and a fixed armature will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Synchronous machine with self-excitation and automatic Compounding, characterized in that a grammer ring (i) is made up of two by air gap (5) separate, concentric or equiaxed, of one common winding (2) surrounded toroidal cores (3, 4), one of which (4) the front magnetic field (7), the other (3) is induced by the armature field (8), and the rectified current of the ring winding (2) is used to excite the field winding (i2).

2. Synchronous machine according to claim i, characterized in that the grammer ring (i) on the one hand, an extension (9) of the field magnet (i4) surrounds with an air gap and on the other hand even from an additional part (io) of the armature core (i3) with 1_uftspaum is included.

Synchronous machine according to Claim 2, characterized in that the extension (9) of the field magnet (i4) has a steel core with higher magnetic properties than those of the remaining part (i4) of the field magnet, for the purpose of ensuring the remanent magnetism necessary for starting the machine . 4. Synchronous machine according to claim 2 or 3, characterized in that between the Grammering core (3, Fig. 4, 5) and the additional part (io) of the armature core (i3) attached to an axially displaceable ring (25), made of alloyed Sheet metal produced, the reluctance of the magnetic circuit changing segments (24) are arranged. Synchronous machine according to one of the preceding claims, characterized in that the two Grammering cores (3, 4, Figs. I to 7) are combined to form a single core (28, Fig. 8), which consists of both the magnet and the Anchor field is induced. 6. Synchronous machine according to one of the preceding claims with a Grammering formed from one or two cores for use of the machine as a motor, characterized in that Gien Grammering (3, 4; 28) elongated poles (29, Fig. 8, 9) with an air gap include, which contain damping bolts (3o). 7. Synchronous machine according to one of the preceding claims, characterized in that the gram ring (3, 4, Fig. 6; 28, Fig. 8) is attached to the rotor armature (i3) detected by it and rotates with it, and that the Grammering with its outside pole-shaped projections (26, Fig. 6; 29, Fig. 8) opposite the stationary exciter poles, which receive the current generated in the Grammering by means of a rotating collector (i8) and stationary brushes (17) and which, when the machine works as a motor, have damping bolts (30). B. Synchronous machine according to claim i, characterized in that an additional resistor (22) is connected in series with the rectifier (i9) feeding the circuit of the rotor, for the purpose of automatic compensation of the changes in resistance of the circuit based on temperature fluctuations.