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Österreichische PATENTSCHRIFT Now 19560. SOCIÉTÉANONYMEWESTINGHOUSEINPARIS.
Wechselstromgenerator.
Vorliegender Wechselstromgenerator ist dazu bestimmt, im Vereine mit Gleichrichtvorrichtungen Gleichstrom von einer Spannung zu erzeugen, die ebensohoch ist, wie jene der von Ruhmkorffschen Induktorien gelieferten Ströme.
Die Maschine erzeugt an ihren Klemmen elektromotorische Kräfte von wechselndem Vorzeichen, deren Grösse eine ähnliche Funktion der Zeit ist wie die Grösse der elektro- motorischen Kraft, welche von einem Ruhmkorffschen Induktorium hervorgerufen wird.
Diese Funktion kann durch die in Fig. 1 gezeigte Kurve veranschaulicht werden, wobei die Zeiten die Abszissen und die elektromotorischen Kräfte E die Ordinaten darstellen.
Nach den Grundgesetzen der Induktion sind die beiden Flächen SI'S2 dieser Figur einander notwendig gleich, aber der Höchstwert der elektromotorischen Kraft kann, wenn
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diese elektromotorische Kraft das entgegengesetzte Vorzeichen besitzt. Man kann die Maschine in der Weise nutzbar machen, dass man sie mit einer oder mehreren Funken- o Lirhtbogen !'1trecken in gleicher Weise verbindet, wie dies bei einem Ruhmlwrffschen Induktorium geschieht, um Ströme von stets derselben Richtung zu erzielen, die man dann zu einem Gleichstrom vereinigen kann.
Eine solche Maschine ist in Fig. 2 veranschaulicht. Die Maschine besitzt vier Pole 1, , 2,. 5 und 4, doch kann naturIich die Polzahl ein beliebiges Vielfaches von 2 sein. Das konnzeichnende Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die positiven Polschuhe 1 und 3 viel schmäler sind als die negativen Polschuhe 2 und 4 oder umgekehrt, wie aus Fig. 2 deutlich zu erkennen ist.
Die Kraftliniondichto ist somit unter den schmalen Polschulen viel grösser als unter den anderen und dies hat zur Folge, dass die in den auf der Ankeroberfäche angeordneten Spulen, die zur Ankerachse parallel sind, bei gleich-
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werden in der üblichen Weise durch Spulen 5, 5, 6, 6,7, 7, 8, 8 erregt, welche von Gleichstrom beliebiger Spannung, der von einer ausserhalb der Maschine gelegenen Quelle geliefert wird, durchflossen werden.
Die Ankerbewicklung der Maschine besteht ans Spulen, beispielsweise solchen wie sie bei einem Grammoschen Ring zur Anwendung kommen und wie solche in der Fig. 2 angedeutet sind. Verbindet man jene Spulen, welche stets gleichzeitig vor gleich bezeichneten Feldmagnetpolen vorbeigehen, in Reihen-oder Parallelschaltung, so erhält man die Ankerleitungen dieser Maschine. In Fig. 2 ist angenommen, dass der Anker 6 um je 600 gegen- einander versetzte Spulen besitzt, wobei die einander diametral gegenüberliegenden in Parallelschaltung einerseits mit einem Ring 9 verbunden sind, von dem der gemeinsame Rückleiter 13, 13 ausgeht und andererseits mit je einem der Ringe 10, 11 und 12 ; diese Verbindungen erfolgen natürlich unter Vermittlung von Bürsten.
Man erhält auf diese Weise drei gesonderte Ankerleitungen, in welchen periodische elektromotorische Kräfte auftreten, deren Phasen notwendig um je ein Drittel Periodendauer gegeneinander versetzt sind. Natürlich kann man auch am Anker bloss eine einzige Ankerleitung anordnen, man
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jedem Falle ebensoviel der Phase nach verschiedene elektromotorische Kräfte als Anker., leitungen vorhanden sind. Im folgenden soll indessen angenommen werden, dass die Maschine drei Ankerleitungen besitzt.
In Fig. 2 ist angenommen, dass der Feldmagnet der Maschine feststeht und der Anker beweglich ist ; natürlich kann diese Einrichtung auch umgekehrt werden.
Auf den Ringen 10, 11, 12 schleifen drei Bürsten und dienen als Ausgangspunkte für drei Leitungen, von denen eine jede eine Selbstinduktionsspule 14, 15, 16 erhält und zu je einer Funken-oder Lichtbogenstrecke 17, 18, 19 führt. Letztere sind nach Fig. 2 einfache, aus zwei Metallkugeln, die durch einen Luftzwischenraum getrennt sind, bestehende Funkenstrecken.
Um zwischen diesen Kugeln einen Lichtbogen entstehen zu lassen, sei eine Spannung H erforderlich. Sowie der Lichtbogen gebildot ist, wird der Widerstand der Lichtbogenstrecke so klein, dass er vern'achiässigt werden kann. Der Lichtbogen verlischt sofort, wenn die Stärke des Stromes auf Null oder bis unter eine vorgeschriebene Grenze sinkt. Es seien 29 und 30 die beiden Pole jeder Funken-oder Lichtbogenstrecke, wobei die Pole 29 mit den Bürsten verbunden sind, die auf den Ringen 10, 11, 12 schleifen. Die Pole 30 der Funken-oder Lichtbogenstrecken stehen mit einem Leitungsdraht 20 in Verbindung und ein Kondensator 2J verbindet den Leiter 20 und den Rückleiter 13. Der Kondensator kann durch eine Stromsammlerbatterie oder durch ein Voltmeter ersetzt werden.
Zwischen die beiden genannten Leitungsdrähte 20, 13 werden auch die Stromverbrauchsvorrichtungen in Parallelschaltung eingeschaltet. Die Kapazität des Kondensators 21 sei hinreichend gross gewählt, um die Spannung zwischen diesen Leitern 20 und 13 konstant zu erhalten. Es sei A diese Spannung. Sie muss stets kleiner sein, als die Spannung H.
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kann also erst dann wieder gebildet werden, wenn die elektromotorische Kraft wieder positiv geworden ist.
Der zeitliche Zwischenraum zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden
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Jede der Ankerleitungen sendet somit in den Kondensator 21 eine Reihe von Ladungsströmen, die sämtlich dieselbe Richtung besitzen und während einer Periodendauer erhält
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der Ankerleitungen ist, desto gleichmässiger ist die Ladung des Kondensators und desto kleiner kann seine Kapazität gehalten werden.
In vorstehendem ist angenommen worden, dass die von den Ankerleitungen gelieferten Ströme den Funken-oder Lichtbogenstrecken zugeführt werden. Da die Spannung dieser Ströme sehr hoch sein muss, so könnte die Isolierung dieser Leitungen auf Schwierigkeiten stossen. Man kann aber diese Leitungen durch die Primärwicklung von Transformatoren schliessen, deren Sekundärleitungen einerseits an den gemeinsamen Rückleiter 13, 13 und
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sind, wie in Fig. 5 gezeigt. In dieser Figur sind die drei Ankerloitungen bei 10, 11, 12, die Primärwicklungen der Transformatoren bei 22, 23, 24 und die Sekundärwicklungen derselben bei 25, 26, 27 angedeutet. Die übrigen Bezeichnungszahlen haben dieselbe Bedeutung wie in Fig. 2.
Man kann auch den Feldmagneten der Maschine eine Compoundwicklung geben. Jeder
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Spulen 5,5 sind mit einer Gleichstromquelle 28 von geringer Spannung verbunden, so dass in dieser Spule ein Strom von konstanter Stärke vorhanden ist. Die Spulen 51, 51 sind in Reihenschaltung in den Rückleiter 13, 13 eingeschaltet. Der letztere kann auf das Potential der Erde gebracht werden, wenn nicht die Erde selbst einen Teil der Rückleitung bildet. Die Isolation der Spulen 51, 51 bietet keine Schwierigkeiten.
Gleichstrommaschinen der vorstehend beschriebenen Art verhalten sich, wenn jede der Ankerleitungen mit einer Funken-oder Lichtbogenstrecke ausgestattet ist, wie Maschinen mit Stromwendern. Man kann sie daher in Parallelschaltung verbinden, ohne dass sie in Gleichlauf stehen müssen. Man kann sie auch in Reihenschaltung verbinden, wie das Schaltuugssçhema Fig0 7 andeutet, wenn man einen Strom von konstanter Stärke und ver- änderlicher Spannung erzielen will. Nach Fig. 7 sind zwei Maschinen in Reihenschaltung zwischen die Leiter 13, 18 und 20, 20 eingeschaltet. Die Ankerleitungen der ersten Maschine sind mit 10, 11, 12, die Selbstinduktionsspulen derselben mit 14, 15 und 16, die Funkenoder Lichtbogenstrecken mit 17, 18 und 19 und der Kondensator mit 21 bezeichnet.
Die Ankerleitungen der zweiten Maschine sind mit 101, 111, 121, die Selbstinduktionsspulen mit 141, 151, 161, die Funken-oder Lichtbogenstrecken mit-, JM, JssJ und der Kondensator mit 211 bezeichnet. Fig. 7 reransehaolicht die'Anordaung der Verbindungen.
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Im vorstehenden ist angenommen worden, dass die Funken-oder Lichtbogenstrecken aus zwei durch einen Luftzwischenraum getrennten Kugeln 29 und 30 bestehen. Bekanntlich ist es empfehlenswert, um das sofortige Verlöschen des Lichtbogens zu sichern, wenn die Stromstärke auf Null sinkt, eine Blasvorrichtung zu benützen, welche einen Luftstrom zwischen beide Kugeln bläst, wie in Fig. 8 angedeutet ist. Dies kann man auch dadurch erreichen, dass man die Kugeln durch zwei horn artige Ansätze 29, 30 (Fig. 9) ersetzt, welche zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten liegen, wobei der Lichtbogen verlöscht wird, wenn die Stärke des Stromes im Lichtbogen unter eine gewisse Grenze sinkt.
Man kann aber dieses Resultat in noch einfacherer Weise erzielen, indem man die I\ugeln "29 und 30 in einen evakuierten Behälter einschliesst, wie in Fig. 10 angedeutet ist. Die Erfahrung lehrt, dass die in dieser Weise eingerichteten Funken-oder Lichtbogenstrecken ein sofortiges Verlöschen des Lichtbogens zur Folge haben, wenn die Stärke des durch sio fliessenden Stromes unter eine gewisse Grenze sinkt.
Es ist auch von grossem Vorteil, die Kugeln, 35, 30 der Funken-oder Lichtbogenstrecke durch Quecksilberkugeln zu ersetzen, die in einem U-förmigen Rohr eingeschlossen sind (Fig. 11), welches Rohr evakuiert ist, so dass das Ganze im wesentlichen eine Hewittsche Quecksilberdampflampe bildet. Es ist nicht nur der Widerstand einer derartigen Funken-oder Lichtbogenstrecke sehr gering, sobald sie einmal angelassen worden ist, d. h. die Lampe zum Leuchten gebracht wurde, sondern diese Lampen verlöschen auch augen- blicklich und überdies ist die Oberfliichenbcschaffenheit der Elektroden unveränderlich.
Es ist noch zu bemerken, dass, wenn man lie zur Ingangsetzung der Funken-oder Lichtbogenstrecke erforderliche Spannung auch erheblich steigern kann, indem man die Pole oder Kugeln weiter voneinander entfernt, woferne sie sich in Luft befinden, dies nicht mehr möglich ist, wenn sich die Kugeln in einem evakuieren Raum befinden, gleich-
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konstant, gleichgiltig wie gross die Länge der Funken-oder Lichtbogenstrecke ist. Wollte man in diesem Falle Ströme erzielen, deren Spannung ebensogross oder grösser ist, als jene, bei welcher die Lichtbogenbildung stattfindot, so müsste man jede Funken-oder Lichtbogenstrecke durch zwei oder mehr in Reihe geschaltete evakuierte Rohre ersetzen. wie in Fig. 3 und 4 angedeutet ist.