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Elektrische Maschinenanlage.
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Maschinenanlagen und bezweckt die Ausbildung der Generatoren und Motoren in Wechselstromanlagen in der Weise, dass das Potential irgend eines Teiles der Generator-oder Motorwicklung von dem eines anderen Teiles oder von dem der Wicklung gegen Erde sich nicht wesentlich unterscheidet, so dass der maximale Potentialunterschied zwischen zwei Punkten der Wicklung nicht grösser ist, als die zwischen zwei oder einer sonstigen geringen Anzahl von Leitern herrschende Spannung.
Es ist bereits mehrfach vorgeschlagen worden, behufs Verringerung der Umlaufgeschwindigkeiten der Arbeitswellen, diese Geschwindigkeiten auf elektrischem Wege, z. B. durch Verwendung einer von einer Dampfmaschine oder einer sonstigen Antriebskraft getriebenen Dynamomaschine herabzumindern, welche den Motor oder die Motoren zur Betätigung der Arbeitswelle oder-wellen mit Strom speist.
So ist beispielsweise vorgeschlagen worden, eine oder mehrere Dampfturbinen zum Antrieb von Wechselstromerzeugern zu verwenden, welche, die die Schiffspropellerwellen antreibenden oder den Antrieb derselben unterstützenden Motoren mit Strom versorgen. Diese Anordnung hat den grossen Nachteil, dass eine verhältnismässig hohe Spannung nicht nur mit Rücksicht auf die Grösse des Schaltmechanismus und der Kabel, sondern auch deshalb benutzt werden muss, weil ein Wechselstromerzeuger von gegebener Grösse sich nicht für eine geringere Spannung eignet, ohne die Anzahl der Nuten pro Phase und Pol zu sehr zu vermindern.
In vielen Fällen ist aber hohe Spannung teils aus Mangel an Einfachheit und Betriebssicherheit nicht einwandfrei und besonders bei Verwendung an Bord eines Schiffes ist bei Maschinen mit hoher Spannung schwierig, die Isolation dauernd gut zu erhalten, weil die Luft eine beträchtliche Menge Feuchtigkeit und Salz enthält.
Bei elektrischen Anlagen zum Antrieb der Schiffspropeller ist eine besondere Anordnung zum Fördern einer grossen Menge Kühlluft für die Wechselstrom erzeuger und Motoren nach dem Maschinenraum hin erforderlich und da diese Luft häufig Feuchtigkeit und Salz mit sich führt. wird die Erhaltung des Isolierzustandes bei höherer Spannungen der Anlage erschwert.
Die Erfindung besteht nun darin, dass ein oder mehrere Generatoren gemeinschaftlich mit einem oder mehreren Motoren derart bewickelt werden, dass ein Teil der Motorenwicklung mit einem Teil der Generatorenwicklung in der Reihenfolge abwechselt, wodurch nur geringe Potentialunterschiede auftreten.
Das gemeinschaftliche Bewickeln des Generators und des Motors erfolgt der Erfindung
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sonstige geringe Anzahl von Nuten des Generatorankers führt, so dass die Generatorwicklungcn mit den Motorwicklungen in der Reihenfolge abwechseln.
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ankers und jene des Motors Giessende Strom die Spulengrupppn hintereinander oder parallel durchläuft.
Diese gemeinschaftliche Bewicklung des Generators und Motors ist insbesondere auch dann verwendbar. wenn der Motor im Vergleich zum Generator eine grosse Anzahl Pole besitzt.
Yerll1öge der Erfindung kann bei elektrischen Anlagen obenerwähnter Art jede beliebige Anzahl Nuten per Pol und Phase Verwendung finden, ohne dass sich das Potential irgend eines Teiles der Generator-oder Motorwicklung von dem eines anderen Teiles oder von dem der Erde wesentlich unterscheidet.
Gemäss dieser Anordnung kann also z. B. anstatt eine hohe Spannung, z. B. 2000 Volt, zu erzeugen und zu verwenden, diese Spannung in 20 Stufen zu je 100 Volt erzeugt und verwendet werden und die Verbindungen können so getroffen werden, dass die maximale Spannung gegenüber Erde die auf einem einzigen Leiter herrschende ist und der maximale Potentialunterschied
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rator ein Paar Pole und der Motor, wie in Fig. 1 zu sehen ist, fünf Paar Pole besitzt, erhält man eine Geschwindigkeitübersetzung im Verhältnis 5 : 1.
Bei der in der Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung ist ein Zweiphasengenerator a mit zwei Einphasenmotoren b, c gemeinsam bewickelt. Die Anordnungen für einen Zweiphasengenerator sind den in der Fig. 1 veranschaulichten ähnlich. Der Stromverlauf ist hier folgender :
Von den Nuten 1 und 2 des Generators a zu den Nuten J, ç einer Wicklungsgruppe des Motors c, von dort zu den Nuten 5, 6 des Generators usw. und schliesslich über 11, 12 nach der Nut 1 des Generators zurück. Ferner von den Nuten 13. 14 des Generators zu den Nuten 15, 16 der Wicklungsgruppe des Motors, dann über 17, 18 des Generators zu 19. 20 des Motors, von dort über 21, 22 nach Nut 13 des Generators zurück.
In der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung wird die Wicklung, nachdem sie nur eine Nut 1 des Generators a passiert hat, nach dem Motor b geleitet und wird dann nach dem Passieren der Nuten 2. 3 einer Wicklungsgruppc des Motors nach einer anderen
Nute 4 des Generators und dann zurück durch andere Nuten 5, 6 des Motors geführt usw. Da in diesem Falle die Wicklung nur eine einzige Generatornute passiert hat, bevor sie nach dem Motor geleitet wird, so erhält man eine Spannung am Motor, welche ein Sechstel derjenigen Spannung beträgt, die man erhalten haben würde, wenn die Wicklung sämtliche Generatomuten passiert hätte.
Fig. 4 veranschaulicht eine Arordnung, bei der drei voneinander unabhängige Wicklungen 7 und 2, 5 und 6, 9 und 10 in der gleichen Achse angebracht sind. Die Phase in den drei Wicklungen Ist dieselbe, jedoch ist die Spannung in denselben verschieden und es ist daher in diesem Falle rforderlich. das Verhältnis der Entfernung der Nuten des Motors b voneinander entsprechend ier Entfernung der Nuten in dem Generator a voneinander zu wählen.
Der Stromweg ist hier folgender : Von den Nuten 1. s des Generators über die Nuten 3, 4 der Wicklungsgruppe des
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in den beiden anderen parallel geschalteten Gruppen 5, 6 des Generators und 7, 8 des Motors bzw.. 9, 10 des Generators und 11, 12 des Motors.
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werden oder die Dynamomaschine kann zu demselben Zwecke mit einer sehr grossen Anzahl Phasen ausgerüstet werden.
Bei den in den Fig. 1. 2 und 4 angedeuteten Wicklungen kann die Anzahl der Leitungen zwischen dem Generator und dem Motor durch Vereinigung der Rückleitungen verringert werden Für diese gemeinsame Rückleitung kann ein besonderer Draht vorgesehen sein es kann das gebäude, das Schiff oder eine sonstige Erdleitung dafür verwendet werden.
Ferner können die Wicklungen an geeigneten Stellen mit der Erde verbunden werden. um den Potentialunterschied zwischen irgend einem Teil der Wicklung und der Erde zu verringern,
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Die Erfindung ist sowohl bei einphasigen Maschinen als auch bei einer solchen mit irgend emer beliebigen Zahl von Phasen verwendbar. Zum Beispiel werden bei einer Zweiphasenanlage die Phasenwicklungen des Generators und des Motors in der früher beschriebenen Weise gemein- schaftlich gewickelt.
Weiter können bei Verwendung einer Dreiphasenanlage die Wicklungen in ähnlicher Weise
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will, ohne die Drehrichtung des Generators zu ändern, eine Schaltvorrichtung vorgesehen werden, um die Reihenfolge der Phasen in geeigneter Weise zu ändern.
In gewissen Fällen jedoch kann ein Einphasenmotor verwendet werden, der gemeinschaftlich mit einer hin-und hergehenden Kolbendampfmaschine zum Antriebe der Propellerwelle eines Schiffes dient und welcher seinen Strom von einem von einer Abdampfturbine getriebenen Generator erhält. Der Dampf der Kolbenmaschine wird nach verrichteter Arbeit der Abdampfturbine zugeführt, die den auf derselben Welle sitzenden Einphasengenerator antreibt.
Der letztere steht mit dem auf der Schraubenwelle sitzenden Motor in Verbindung, so dass die von der Dampfturbine entwickelte Kraft auf die Schraubenwelle übertrafen wird. In diesem Falle ist weder ein
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Umkehren der Drehrichtung des Motors noch der Drehrichtung des Generators erforderlich, da der Motor immer in der Richtung läuft, welche die hin-und hergehenden Kolbendampfmaschine ihm gibt.
Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Generator mit zwei oder mehreren Motoren oder auch umgekehrt gemeinsam bewickelt ist, wie z. B. in dem Falle, wo ein Generator die Motoren der beiden Wellen eines Doppelschraubendampfers speist, kann der Generator eine Zweiphasenwicklung besitzen, von denen jede, wie in der Fig. 3 veranschaulicht ist, einen Motor speist, oder es können drei oder mehr Phasen Verwendung finden, von denen jede einen oder mehrere Motoren speist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass ein Mehrphasengenerator mit gleichzeitiger Ersparnis an Material und Kosten verwendet werden kann, während die Motoren alle einphasig sind und so entweder in der einen oder anderen Richtung laufen, je nachdem sie angelassen werden.
Ein oder mehrere Generatoren können gemeinsam mit einem oder mehreren Motoren be-
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Hoch-und Niederdruckturbine oder von einer aus drei oder mehreren hintereinander geschalteten Stufen bestehenden Turbine angetrieben werden ; ferner können die Generatoren verschiedene Pol-und Phasenzahl haben und in geeigneter Weise derart elektrisch gekuppelt sein, dass eine grosse Ersparnis an Material und Kosten bei verschiedenen Geschwindigkeiten des Schiffes erzielt wird.
Obgleich bei den oben beschriebenen Anordnungen Induktionsmotoren verwendet worden sind, versteht es sich von selbst, dass die Erfindung sowohl auf ein-und mehrphasige Synchronmotoren, als auch in einigen Fällen auf Wechselstrom-Kollektormotoren, und zwar besonders auf solche übertragen werden kann, bei denen die Kommutatorbürsten kurzgeschlossen sind.
Ferner leuchtet es ein, dass man einen Generator und Motor zusammen mit einem Transformator gemeinsam bewickeln kann, wobei die Primärspule desselben mit dem Generator und die Sekundärspule mit dem Motor gemeinsam gewickelt werden kann. Dies geschieht dadurch, dass die Wicklung durch einen, zwei oder eine sonstige kleine Anzahl Nuten des Generatorankers geleitet und dann ein, zwei oder mehrere Male um den Transformator gewickelt und die Sekundärspule des Transformators auf ähnliche Weise mit den Motorwicklungen gemeinsam gewickelt wird. Dieser Anordnung wird entweder da verwendet, wo ausnahmsweise niedrige oder ausserordentlich hohe Spannung verlangt wird oder wo der Generator nicht direkt für diese Spannung bewickelt werden soll.
Das Geschwindigkeitsübersetzungsverhältnis kann bei allen oben beschriebenen Anordnungen in irgend geeigneter Weise geändert werden, und zwar beispielsweise durch Verändern der elektrischen Verbindungen des Motors oder Generators, wodurch man eine verschiedene Anzahl Pole am Motor erhält.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Maschinenanlage, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Gene- ratoren (a) gemeinschaftlich mit einem oder mehreren Motoren (b) derart bewickelt sind, dass fortlaufend ein Teil der Motorwicklung mit einem Teil der Generatorwicklung abwechselt, so dass sich das Potential jedes Teiles der Generator-oder Motorwicklung von dem eines anderen
Teiles oder von dem gegen Erde nicht wesentlich unterscheidet.