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Feldmagnetwicklung für Dynamomaschinen.
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Hutin und Le Blanc gemacht worden, welche die folgenden Mittel angeben, um Wechselströme in Gleichstrom zu verwandeln : Mit Hilfe des Wechselstromes wird ein sinusoidales Feld in einem magnetischen Kreise erzeugt, in der Weise, dass eine sinusoidale elektro-
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geführt wird und die Anzahl der wirksamen Windungen dieser Sekundärwicklung wird gleichzeitig in Übereinstimmung mit der Sinusfunktion verändert, nach welcher sich die elektromotorische Kraft ändert. Da die Spannungen pro Spule sich mit der Sinusfunktion ändern und die Anzahl der Spulen im Stromkreise sich mit der gleichen Funktion ändert, ändert sich die resultierende elektromotorische Kraft wie eine Funktion des Quadrates des Sinus.
Wenn man ebenso in einer zweiten Wicklung eine Spannung erzeugt, welche sich wie das Quadrat eines Kosinus lindert, z. B. dadurch, dass man sie mit Hilfe eines Feldes erregt, das mit Bezug auf dasjenige, welches die erste Wicklung erregt, um 900 verschoben
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funktion ändert und die beiden Wicklungen in Reihe \erbindet, so addieren sich die elektro- motorischen Kräfte zueinander und man erhält eine resultierende Spannung, welche konstant ist und stets den gleichen Sinn hat, gemäss der Formel.
Die Theorie ist im übrigen nicht auf die Kombination der Quadrate von zwei Sinusfunktionen, welche um 900 in Phase voneinander verschieden sind, beschränkt, sondern kann in allgemeiner Weise auf jedes Mehrphasonsystem angewendet werden. Wenn man eine beliebige Anzahl Spannungen in Reihe zusammenfugt, deren jede sich wie das Quadrat des Sinus des Phasenwinkels der einen der Phasen einer bestimmten Phasenzah ! indert, so erhält man eine konstante Spannung von stets gleichem Sinn.
Durch vorliegend {' Erfindung wird eine neue Anwendung der eben zusammengefassten Theorie gemacht. Man erzeugt in einem einfachen magnetischen Kreise mehrere über- finandr gelegte Felder, wobei jedes Fold sich ändert, wie das Quadrat des Sinus des I'hascnwinkds oinfr der Phasen einer bestimmten Phasenzahl. In Übereinstimmung mit der Theorie erhält man auf diese Weise ein konstantes Feld von stets gleichem Sinn, das für die gleichen Anwendungen* verwendet werden kann wie ein ähnliches Feld, welches
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Die Erfindung ist also auf die Erzielung einer konstanten Magnetisierung gerichtet, die dadurch erreicht wird, dass mehrere übereinander liegende Felder erzeugt werden,
deren jedes sich mit der Funktion des Quadrates des Sinus des Phasenwinkels der einen der Phasen einer bestimmten Phasenzahl ändert.
Zum guten Verständnis der Erfindung dient die beiliegende Zeichnung : Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung, weiche geeignet ist, eine Magnotisiernng von stets gleichem Sinn unter Anwendung der Erfindung zu erzeugen.
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Auf dieser Figur ist A ein Teil eines magnetischen Kreises, auf welchem eine Wicklung angeordnet ist, welche aus einer bestimmten Anzahl Abschnitte al bis a"besteht, wobei die eine Hälfte der Abschnitte umgekehrt wie die andere Hälfte gewickelt ist und - las ganze eine geschlossene Wicklung bildet. Diese Wicklung ist an Punkten, weiche zwischen den aufeinander folgenden Abschnitten liegen, mit den Segmenten eines loommutators C mit sechs Lamellen verbunden.
B B und und B' B' sind umlaufende Bürsten, welche auf dem Kommutator schleifen.
Es ist leicht ersichtlich, dass sich die Anzahl der wirksamen Windungen der Wicklungen,
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letzteren ändert.
Um eine sinusoidale Änderung der Anzahl der wirksamen Windungen im Stromkreise zu erhalten, müssen die Spulen oder einander folgenden Abschnitte eine Anzahl Windungen enthalten, welche durch die folgenden. Ausdrücke gegeben sind :
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der Spulen oder Abschnitte die folgenden sind : 1, 2, 1, -1, -2, -1. Es ist dies der Fall der Fig. 1, in welcher auf die negativen Vorzeichen Rücksicht genommen ist, indem der Sinn der Wicklung der entsprechenden Abschnitte umgekehrt worden ist. Es ist augenscheinlich, dass, um sich einer Sinusfunktion mehr zu nähern, eine grössere Anzahl Abschnitte nötig ist, aber die dargestellte Anordnung genügt für die Auseinandersetzung. t he beiden Abschnitte, von welchen jeder zwei Windungen enthält, sind durch stärkere Linien dargestellt.
Es ist dieses geschehen, weil die Leiter stärkeren Querschnitt besitzen.
In der Tat sind die verschiedenen Spulen vorzugsweise in der Weise hergestellt, dass sie alle ungefähr gleiche Widerstände besitzen, damit der Ohmscho Widerstand des Stromkreises
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Da die Bürsten B B auf dem Kommutator angeordnet sind, wie es die Zeichnung angibt, so teilt sich der Strom, welcher dort ankommt und on dort ausgeht, in zwei Teile : Jede Hafte geht durch eine der beiden Hälften der Gesamtanordnung der Spulen und der Strom, welcher durch alle Spulen geht, trägt zur Erzielung der Magnetisierung bei ; die trüsamtanzahl der Ampörewindungen ist also gleich 4 I, wobei 1 der den Bürsten gelieferte Strom ist. Wenn dieser Strom ein Wechselstrom ist, welcher einer der Phasen einer Zweiphasenquelle D entnommen ist, so sind die Amperewindungcn in jedem Augenblicke gleich 41 sin, wobei 1 der Maximalwert des den Bürsten gelieferten Stromes ist.
Wenn jetzt die Bürsten synchron mit der Veränderung der Ströme, welche sie empfangen, umlaufen, so ändert sich die wirksame Anzahl der Windungen, welche durch den den Bürsten gelieferten Strom durchnossen wird, auch wie sin IX und die resultierenden Ampèrewindungen können zu allen Zeiten durch 4 I sin2 αausgedrückt werden. Wenn ein zweites Paar Bürsten B' B' auf dem Kommutator um 90 zu den Bürsten. B B angeordnet ist und wenn ein Strom in diese zweite Bürstenreihe geschickt wird, so ist, da dieser Strom an der anderen Phase der Quelle D genommen und um 900 mit Bezug auf den den Bürsten 11 B gelieferten Strom verschoben ist, die Erzeugung eines zweiten Feldes vorhanden, welches
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4 l cos2 αist.
Das resultierende Feld ist gleich 4'J, d. h. es ist konstant und stets von gleichem Sinn.
Es ist augenschpintich, dass dieses Feld in den gleichen Fällen angewendet werden kann, wie dasjenige, welches durch Gleichstrom erzeugt'wird.
Wohlverstanden ist die Erfindung nicht auf die Anwendung von Zweiphasenströmen beschränkt, welche der Wicklung durch eine Bürstcnanordnnng für Zweiplasenströmo geliefert werden. Auch Mehrphasenströme können der Wicklung durch eine geeignete Bürstenanordnung geliefert werden, um die gewünschte Magnetinierung zu erzeugen.
Es ist im
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der Bürstengruppen kann mit einfachem Wechselstrom gespeist werden, während die andere Gruppe in Kurzschluss gebracht wird, anstatt mit einer zweiten Phase verbunden zu werden ; ein Strom, wetehfr eine Folge der Induktion der Erregungswicklung ist, geht dann, wenn
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Funktion des Quadrates des Sinus ; diese magnetomotorischo Kraft erzeugt mit derjenigen, welche asrch den den anderen Bürsten gelieferten Strom erzeugt wird, in dem magnetischen Kreise ein merklich konstantes Feld. Indessen hat diese Art der Verwirklichung nicht den Wert der mehrphasigen Erregung.
In der Tat besteht das wesentliche darin, in dem magnetischen Kreise eine Mehrheit von magnotomotorischon Kräften zu erzeugen, deren jede wie eine Funktion des Quadrates des Sinus veränderlich ist, einerlei, woher die Ströme kommen, welche diese magnetomotorischen Kräfte erzeugen.
Ebenso ist es von geringer Bedeutung, ob die festen Teile der Kommutator mit der Erregungswickliing oder vielmehr die Bürsten es sind. Die Anzahl der Abschnitte der Wicklung kann beliebig verändert worden. Je grösser sio ist, desto mehr nähert man sich einer sinusoidalen Änderung. Obwolll eine einzige Wicklung genügend ist für die Erzielung eines konstanten Feldes, kann man, wenn man es will, deren mehrere benutzen.
Die Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine dynamoelektrische, selbsterregende oder selbst kompoundierende Maschine. In dieser Figur stellt D den Anker einer dreiphasigen Maschine dar, dessen Klemmen mit d bezeichnet sind. E ist das Magnetgestell, welches die Erregungsspulen F, ebenso wie den Kommutator C trägt, auf welchem die drei Bürsten B B 8 schleifen. Diese Bürsten sind in elektrischer Hinsicht gegeneinander um 1200 verschoben. Die Wicklung jeder Spule für sich ist aus sechs Abschnitten zusammengesetzt, welche denen der Fig. 1 entsprechen. Die ersten Abschnitte aller Spulen sind in Reihe in einer Gruppe verbunden, welche selbst mit der durch die zweiten Abschnitte aller Spulen gebildeten zweiten Gruppe verbunden ist, während der letzte Abschnitt der letzten Gruppe mit dem ersten Abschnitt der ersten Gruppe verbunden ist.
Alle Abschnitte sind also in Reihe geschaltet und bilden einen geschlossenen Kreis. Der Vereinigungspunkt zwischen einem Abschnitt der letzten "Spule und dem folgenden Abschnitt der ersten Spule ist mit einem Segment oder einer Lamelle des Kommutators C verbunden. Dieser letztere enthält 24 Segmente, welche vier Gruppen von sechs Segmenten bilden, und die ent- sprechenden Segmente jeder Gruppe sind elektrisch verbunden. Es ist also eine Gruppe pro Polpaar vorhanden und jede Gruppe entspricht dem Kommutator mit sechs Lamellen der Fig. l. l'ist ein Transformator, dessen Primärwicklung mit dem Stromkreis oder der Armatur verbunden ist und dessen Sekundärwicklung mit den Bürsten B B B verbunden ist.
Dieser Transformator kann ein einfacher, ruhender Transformator sein, wie es dargestellt ist, oder er kann vielmehr einer der verschiedenen jetzt wohlbekannten Kompoundierungs- transformatoren sein. Die so den Bürsten des Kommutators gelieferten Mehrphasenströme erzeugen ein konstantes Feld von stets gleichem Sinn in jedem Pol des Induktors und die Maschine arbeitet infolgedessen genau in der gleichen Weise, als ob das Feld durch
Gleichstrom erzeugt wäre. Die Maschine kann auf diese Weise selbsterregend oder selbst- kompoundierend sein oder beides, und zwar so, dass sie sich nur sehr wenig von der typischen Ausführung der synchronen Maschinen mit Wechselströmen entfernt.