<Desc/Clms Page number 1>
Wechselstrommaschine, insbesondere für Hochfrequenz.
EMI1.1
Verwendung finden. Die bekannten Maschinen dieser Ait zeigen den Übelstand, dass infolge der ausserordentlich zahlreichen Ummagnetisierungen, die das Eisecmatetial in der Zeiteinheit erfährt, grosse Verluste durch Wirbelstrombildung und Hysteresiserscheinungen entsteher.
EMI1.2
gegnen kann.
Die Erfindung hat nun eine Maschine der genannten Ait zum Gegenstande, bei der durch eine besondere Ausbildung des Induktors, in Verbirdung mit einer besonderen Arcrdnung der Wicklungen des Induktors bzw. einer besonderen Form der Polschuhe der Feldmagnete erreicht wird, dass die Anzahl der Ummagnetisierungen des Eisens hinter der durch die Umdrelungs- sowie die Polzahl gegebenen (synchronen) Wechselzahl des erzeugten Stromes ganz erheblich zurückbleibt, derart, dass die Stromwechselzahl die Zahl der Ummagnetisierungen des Eisens um ein Vielfaches übertrifft.
Auf diese Weise lassen sich entweder die Eisenverluste der Maschine erheblich niedriger halten, oder aber man kann bei Beibehaltung dieser Verluste die Stärke der das Eisenmaterial der Maschine bildenden Blechlamellen wesentlich erhöhen. Schliesslich kann man auch unter sonst gleichen Verhältnissen mit der Tourenzahl erbeblich gegenüber Maschinen bekannter Bauart heruntergehen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass man den Induktor nicht wie bei gewöhrlichen
EMI1.3
ds Ankers möglich.
Weitere Verbesserungen bezwecken, die durch die Verwendung eines Ankers mit ausgeprägten Polen bedingten Schwankungen im Kraftlinienfluss des Feldsystems der Maschine möglichst gering zu halten.
EMI1.4
<Desc/Clms Page number 2>
dieFig. 5'und 6 zeigen die entsprechende Kraítfluss- bzw.
Spannungskurve ; in Fig. 7 ist zum Vergleich der Eigenschaften der neuen Maschine mit denen einer mit gewöhnlicher Ankerwicklung versehenen Wechselstrommasch ine eine solche schematisch veranschaulich ; die Fig. 8 und 9 stellen die dazugehörigen'Kurven dar ; die Fig. 10 und 11 zeigen in schematischer Darstellungsweise weitere Verbesserungen in der Ausbildung und Anordnung des Ankers der Maschine ; die Fig. 12 a bis 12h sowie 13 und 14 veranschaulichen schliesslich in der Darstellungweise der Fig. 1 bis 3 die Wirkungsweise einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren ist mit N der Nordpol, mit 8 der Südpol des als zweipolig gedachten Feld-
EMI2.1
(Induktor), dessen eine Seite mit A, dessen andele mit B bezeichnet ist. besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einem prismatischen, in üblicher Weise lamellierten Eisenkörper, dessen schmale Längsseiten zu Polschuhen bekannter Bauart ausgebildet sind. Die Ankerwicklungen, die in den Figuren durch zwei auf den Polschuhen liegende Kreise und der Einfachheit halber nur in Fig. 1 a als miteinander verbunden dargestellt su d, liegen in einer Ebene, die
EMI2.2
Achsialebene zusammenfällt.
Die beim Rotieren des Ankers auftretenden Induktionswirkungen mögen zunächst an
EMI2.3
Bei der Stellung nach Fig. 1 a ist die Zahl der die Ankerwicklung durchdiingenden Kraft- linien praktisch gleich Null, da die grossen Zwischem äume zwischen den Ankerpolscbuben und den Feldmagnetpolen dem Durchgehen der Kraftlinien einen erheblichen Widerstand entgegensetzen. Es sei hier bemerkt, dass der Deutlichkeit halber die Verhältnisse insofern etwas vetzcrrt dargestellt sind, als der konzentrische Luftzwischenraum zwischen den Ankerpolschuhen und den Magnetpolen in den Stellungen entsprechend den Fig. 1 b bis 1 f eibeblich geringer ist, als es nach den betreffenden Figuren den Anschein hat.
In der Stellung nach Fig. 1 ist die Zahl der die Ankerwicklung von der Seite. A nach der Seite B durchsetzenden Kraftlinien ein Maximum. Dies zeigt sich im Diagramm der Fig. 2 durch die Spitze b. Bei der weiteren Drehung nimmt die Kraftlinienzahl wieder ab, bis sie bei der Stellung nach Fig. lc den Wert Null angenommen hat. Hier durchsetzen nämlich die auf beiden Seiten der Wicklung in den Anker eintretenden Kraftlinien die Wicklung überhaupt nicht mehr, sondern verlaufen im wesentlichen parallel zur Wicklungsebene und treten beim anderen Pol wieder aus.
Diese Verhältnisse bleiben bei der weiteren Drehung des Ankers über die Mittelstellung nach Fig. la hinaus bis zu der in Fig. le dargestellten Lage dieselben. Die Zahl der die Ankerwicklung durchsetzenden Kraftlinien nimmt also während dieses Tejles der Drehung im wesent- lichen weder zu noch ab. Von der Stellung e aus treten allmählich von der Seite B des Ankers wieder mehr Kraftlinien durch die Wicklung hindurch, während die Kraftlinien der A-Seite allmählich verschwinden. Bei der Stellung nach Fig. 1f ist wieder das Maximum erreicht, dan aber dem der Stellung b entsprechenden Maximum entgegengesetzt ist. Bei der Lage des Ankers nach Fig. 1 g ist die Kraftlinienzahl wiederum praktisch auf Null zurückgegangen, um bei der
EMI2.4
Sinne zuzunehmen.
Es wiederholen sich dann die Vorgänge in der oben geschilderten Weise, wie von der Stellung des Ankers rach Fig. lb aus mit dem Unterschiede, dass alle Vorzeichen sich umkehren.
'Fig. 2 zeigt den Verlauf der Kraftflussschwankungen während einer vollen Umdrehung des Ankers, während Fig. 3 die entsprechende Kurve der im Ankerleiter induzierten Spannung darstellt. Es zeigt sich hier auf der Strecke a bis c eine volle Schwingung und auf der Strecke e bis g eine zweite volle Schwingung. Die Gesamtstrecke a bis g entspricht bei der dargestellten zweipoligen Ausführung einer halben Umdrehung, so dass man also für eine ganze Umdrehung vier volle Perioden des Wechselstromes erhält, während der gewöhnliche Synchronwechselstrom- generator bei der gleichen Drehbewegung nur eine Periode ergibt. Dabei ist zu bemerken, dass die Zahl der Ummagnetisierungen des Eisens im vorliegenden Falle dieselbe ist wie. bei einer gewöhnlichen Maschine.
Das Verhältnis der Periodenzahl des erzeugten Wechselstromes zu der Zahl der Ummagnetisieiungen des Eisens ist also bei der neuen Maschine viermal so günstig.
Will man die Pause von c bis e zwischen den einzelnen Schwingungen beseitigen, so lässt sich d'es dadurch erreichen, dass man in der an sich bei Magnetinduktoren bekannten Weise die Ankerpolbogen annähernd gleich den Polbogen der Feldmagnete macht, wie in den Fig. 12
EMI2.5
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
Zeitdauer erhöht wird.
Eine grössere Regelmässigkeit der Spannungskurve kann bei Fig. 1 bis 3 auch dadurch erzielt werden, dass man die Feldmagnete der Maschine nicht mit Gleichstrom, sondern mit Wechselstrom, und zwar zweckmässig mit Wechselstrom von synchroner oder einem Vielfachen der synchronen Periodenzabl erregt. Diese Erregung ist in der Weise zu bewerkstelligen, dass in dem Augenblick, wo die Ankerstellung rack Fig. Id erreicht ist, der Erregerstrom umgekehrt wird. Alsdann nehmen sämtliche Werte auf der Strecke d bis g das entgegengesetzte Vorzeichen an.
In gleicher Weise werden die Werte g bis i umgekehlt. Die übrigen bleiben dieselben.
Während man somit bei der Anordnung nach den Fig. 12 bis 14 bei Erregung mit Gleich-
EMI3.2
Fig. 1 bis 3 bfi Erregung mit Wechselstrom vervielfacht. In diesem Falle ist dann allerdings auch die Zahl der Ummagnetisierungen des Eisens verdoppelt. Legt man also Weit darau, diese Zahl
EMI3.3
Fig. 12 bis 14 veranschaulichten Ausführungsform mit Gleiehstrcme1l'egurg den Vorzug geben.
Will man die Erregung mittels Gleichstromes bei Fig. 1 bis 3 beibehalten, so lässt sich die zwischen c und e fehlende positive Halbwelle auch dadurch erzeugen, dass die Magnetpole nach Art der Fig. 4 in einzelne Stücke unterteilt-weiden. Bei entspjechender Wahl der peripheren Ausdehnungen der Pole des Ankers im Velältris zu denen des Feldsystems rimmt dann die Kraftflusskurve die in Fig. 5 dargestellte Foim an.
Fig. 6 gibt die entsprecherde Spannungskurve wieder, und zwar während einer vollen Giurd ? chwirguBg. Es entfallen darach auf eine halbe Umdrehung des Ankers bzw. allgemein auf eine halbe Grucdschwingung 2 Wechselsticm-
EMI3.4
die Zahl der Ummagnetisierungen des Eisens erhöht, mit dem Unterschiede aber, dass beim l'bergang des Ankers zwischen zwei benachbarten Polstücken der Kraftflusswechsel nicht zwischen und + N, sondern nur zwischen N und 0 (halbe Ummagretisierung) stattfir det.
Das Eisen ist also ähnlich wie bei dem durch Fig. 2 illustrierten Falle, nur der lfachen Ummagnetisierungszahl ausgesetzt, wogegen die Stromwechselzahl die fünffache ist.
Die Unterteilung der Pole kann natürlich noch weiter getrieben und bei entsprecherder Ausdehnung der Polbogen des Ankers auch noch eine weitere Erhöhung der Schwingungszahl erreicht werden, ohne dass die Zahl der Hauptpole vergrössert und die Zahl der Ummagnetisierungen des Eisens erhöht wüjde. Wesentlich für die Erzielung der gewünschten Schwingungszahl ist, wie bereits hervorgehoben wurde, die richtige Anordnung der Ankeiwicklungen. Die Wicklungen müssen eine volle oder nahezu volle Polteilung umfassen. Bei Nichtbeachtung dieser Bedingung ergeben sich Spannungswellen von ganz abweichendem Aussehen.
Beispielsweise würde eine
EMI3.5
ausgehend, die um 90"nach rückwärts gegenüber der dargestellten verschoben ist, wülde die Kraftlinienzahl innerhalb der beiden angedeuteten Wicklungen vom Zeitpunkte des Eintretens in den Polbogen an solange zunehmen, bis der ganze Polschuh des Ankers sich unter dem Magnetpol befindet ; er würde dann je nach der Breite des Ankelpolbogens im Verhältnis zum Magnetpolbogen eine Zeitlang konstant, bleiben, um beim Verlassen der arderen Polspitze wieder abzunehmen. Man würde also die ausgezogene Kmve nach Fig. 8 erhalten, deren Zeitdauer einer vollen Periode entspricht. Die zugehörige Spannungskurve ist in Fig. 9 durch ausgezogene Linien dargestellt.
Es zeigt sich, dass innerhalb einer vollen synchronen Periode ebenfalls nur eine Wechselstromperiode erzielt wird.
Werden bei dieser Anordnung der Ankerwicklungen die Mag ! 1etpole nach Alt der Fig. 4 gespalten, so ergeben sich die gestrichelten Kurben der Fig. 8 urd 9, und die Wechselzahl des erzeugten Stromes wild dreimal so gross wie die synchrone, während die Zahl der Um- tnagnetisierungen im Eisen nur verdoppelt wird. Demgegenüber ergibt, wie oben gezeigt wurde, die Anordnung der Wicklung nach Fig. la die vierfache Stromwechselzahl im Eisen gegenüber der synchronen.
Natürlich kann man bei der praktischen Ausführung die Ankerleiter in der sonst üblichen Weise in Nuten des Ankers verlegen. Statt der reinen Durchmesserwicklung kann man die Wicklung auch im sogenannten verkürzten Schritt ausführen. Bei Anordnung von mehr als zwei Polpaaren sind die Wicklungen entsprechend zu ändern. Selbstverständlich kann man entweder den Anker oder die Feldmagnete oder schliesslich beide beweglich anoidnen, da es ja nur auf die relative Bewegung ankommt. Auch lässt sich die Erfindung auf Wechselstrommaschinen der Gleichpoltype anwenden.
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
fluss im Feldsystem während der Umdrehung des Ankers erheblichen Schwankungen unterworfen ist. Um diese Schwankungen zu vermeiden bzw. abzuschwächen, kann eine Dämpferwicklung verwendet werden, wie sie sonst auch üblich ist.
Ferner kann zu diesem Zwecke in den Erregerkreis Selbst Induktion eingeschaltet weiden. Das beste Mittel ist aber, den Eisenkern des Ankers gemäss Fig. 10 mit zu den ausgeprägten Polen senkrecht liegenden Vorsprüngen zu versehen. Diese Einrichtung hat allerdings unter Umständen eine gewisse Abschwächung der für die beabsichtigten 8pannungswechsel erforderlichen Kraftflussschwankungen innerhalb der Ankerwicklung im Gefolge. Es empfiehlt sich deshalb, die zusätzlichen Vorsprünge auf einem besonderen Kernstück auszubilden, das neben dem ersten auf derselben Welle angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist in Fig. 11 schematisch von der Seite dargestellt. Die Pole des Feldsystems sind dabei in achsialer Richtung entsprechend breiter zu halten.
Handelt es sich um mehrpolige Feldsysteme, so sind entsprechend mehr zusätzliche Eisenkerne anzuordnen, und zwar derart im Winkel gegeneinander versetzt, dass die Stellen des Ein-und Austrittes der Ankerpole in die Polbogen des Magnetsystems möglichst symmetrisch liegen. Die zusätzlichen Eisenkerne können natürlich eberfalls mit Wicklungen versehen sein, aus denen dann Ströme gleicher Frequenz jedoch mit verschiedener Phase entnommen werden können.
EMI4.2
1. Wechselstrommaschine mit ausgeprägten Polen, insbesondere für Hochfrequenz, dadurch gekenrzeichnet, dass der Anker derart bewirkelt ist, dass die zur Windungsfläche senhechte
EMI4.3
des Ankers entsprechenden Winkel eirschliesst.