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Selbsterregender GIeichstrom-Spaltpolgenerator mit die Halbpole flankierenden Haupt- und Hilfsbihrsten.
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Will man die Spannung zwischen den Grenzen + E und-E verändern, dann ist es am besten, in dem Augenblick, in welchem E = o ist (Poldiagramm e der Fig. 1), den Strom zu kommutieren und dann die Spannung wieder zu steigern, d. h. zu den Diagrammen d, c, b und a überzugehen. Die Kommutierung bietet in diesem Falle gar keine Schwierigkeiten, denn sie kann ohne Unterbrechung sowohl des Anker-als auch des äusseren Stromkreises vor sich gehen.
Eine gleichfalls zwischen gleich hohen positiven und negativen Werten veränderliche Spannung
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zu müssen. In einem solchen Falle würde aber der Generator nicht voll ausgenutzt sein. Beachtenswert ist es, dass die Spannung zwischen den zwei Nebenbürsten. Ei- ist, wenn jene zwischen den Hauptbürsten mit E1 + E2 bezeichnet wird. Dieser Umstand kann in gewissen Fällen zur Speisung zweier unabhängiger Stromkreise mit Vorteil benutzt werden.
Es lässt sich nun zeigen, dass die geschilderte Spannungs-bzw. Feldänderung durch blosse Einstellung eines Nebenschlusswiderstandes möglich ist, ohne eine fremde Stromquelle für die Lieferung des Nebenschlussstromes zu benötigen. Auch liessen sich, wie bei jeder Gleichstrommaschine, Wendepole und auch Kompensationswicklungen anordnen, u. zw. sowohl für die Haupt- als auch für die Nebenbürsten, so dass sich der Generator auch in bezug auf Funkenbildung nicht von den normalen unterscheidet
In Fig. 2 ist eine derartige zweipolige Maschine abgebildet, die ausserdem noch mit Haupt-und' Nebenwendepolen versehen ist. Die gleichgrossen Halbpole tragen innen die Nebenschlusswicklungen Ai bzw.
N2 und aussen die Reihensehlusswicklungen Ri bzw. R2. Dabei ist es wichtig, festzustellen, dass die Reihenschlusswicklungen, deren Achsen hier nicht senkrecht zur Achse der Hauptbürsten Bj, B ; stehen, nicht reine Erregerwicklungen sind, sondern auch den Charakter von Kompensationswicklungcn tragen. An Stelle der Reihenschlusswicklungen oder neben diesen könnten demnach auch Kompensationswicklungen angeordnet werden, die aber in Fig. 2 nicht weiter gezeichnet sind.
Im vorliegenden Falle, in welchem die Spaltpole gleich gross sind, schliessen die Achsen der Erregerwicklungen R und N mit der Achse der Hauptbürsten einen Winkel von 45 ein, wie es in Fig. 3 gezeichnet ist. In dieser Abbildung und auch in den folgenden sind die Wicklungen R1, R2, N1 und N2 nur je einmal gezeichnet, um das Schaltbild möglichst übersichtlich zu gestalten ; dagegen konnten ohne Nachteil für die Deutlichkeit die Wendepolwicklungen zweimal gezeichnet werden. Sollen die Nebenbürsten bl und b2 nur zur Abgabe des Erregerstromes dienen, dann sind ihre Wendepole wohl entbehrlich.
Aus diesem Grunde sind in den Fig. 4-6 die Nebenwendepole weggelamn.
Wie weiter oben gesagt, soll der erste Halbpol einen annähernd konstanten Fluss Z, führen. Dies ist der Fall, wenn die aus Serienerregung, Nebenschlusserregung und Anker-. AW resultierende Erregung dieses Halbpoles unabhängig vom Belastungsstrome ist. Um dies zu erreichen, ist der erste Halbpol mit einer Reihenschlusswicklung passender Windungszahl zu versehen und diese Wicklung gegen die Ankerwicklung zu schalten. Nimmt man an, dass ein positiver Strom im Anker von B2 nach B1 gerichtet sei und ein Ankerfeld zur Folge habe, das wie der Ankerstrom gerichtet ist (vgl. die Pfeile in den Fig. 2 und 3), so muss die Reihenschlusswicklung R1 so, wie in der Fig. 3 angegeben ist, geschaltet werden.
Dann sind die Flüsse, die vom Ankerstrom und vom Strome in herrühren, gegeneinander gerichtet. Die Nebenschlusswicklung N1 ist entweder an die Bürsten B1 und b1 oder an die Bürsten B2 und b2 anzulegen. Dabei kann so geschaltet werden, dass entweder die Reihenschlusswicklung Ri oder die Ankerwicklung unterstützt wird. In beiden Fällen erhält man Generatoren von gleichen Eigenschaften, so dass hier nur der eine Fall, nämlich jener, in welchem die Nebenschlusswieklung N1 die Reihenschlusswicklung RI unterstützt, behandelt zu werden braucht.
Diese in Fig. 3 dargestellte Schaltung der Erregerwicklungen des ersten Halbpoles vorausgesetzt, ist die resultierende Amperewindungszahl des ersten Halbpoles durch die Gleichung
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die Erregerspannung möglichst konstant zu halten.
Während die Schaltung der Erregerwicklungen des ersten Halbpoles in allen Fig. 4-6 wiederkehrt, kann die Schaltung der Erregerwicklungcn des zweiten Halbpoles, je nach dem angestrebten Ziele, ver- schieden ausfallen. Wir wollen zwei Fälle unterscheiden, je nachdem nämlich die Reihenschlusswicklung R, die Ankerwicklung unterstützt oder gegen die Ankerwicklung geschaltet ist. Die Schaltung der Neben- schlusswicklung ist dann eindeutig bestimmt durch die Spannung, die man erzeugen will.
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A. Reihenschlusswicklung R2 und Ankerwicklung gegeneinander geschaltet (Fig. 4).
Betrachtet man den Strom in der Nebenschlusswicklung des zweiten Halbpoles dann als positiv, wenn er so, wie in der Fig. 4 gezeichnet ist, das Ankerfeld unterstützt, also einen Fluss hervorzurufen bestrebt ist, der mit Zin bezug auf die erregende Wirkung gleichgerichtet ist, so sind die resultierenden Amperewindungen des zweiten Halbpoles durch
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nicht nötig ist.
Fund mit diesem der Fluss Z werden um so grösser, je grösser ist, so dass der resultierende Fluss Z = i-f-Zs mit i2 zu-und abnimmt.
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geschehen kann. In diesem Falle sind die vom Hauptstrome herrührenden Amperewindungen und die Nebenschluss-Amperewindungen gegeneinander geschaltet, so dass, da die Nebenschlussamperewindungen überwiegen j mit zunehmenden J (absolut genommen) abnimmt. Das Abnehmen von Fz bedingt aber jetzt eine Spannungssteigcrung (vgl. Poldiagramm d der Fig. 1), so dass der Generator seinen Charakter als Compoundgenerator behält.
Wird im negativen Sinne so gross gewählt, dass der resultierende Fluss Z und mit diesem auch der Strom J negativ werden, dann haben wieder die Nebenschlussamperewindungen
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zu erzeugen, muss man i2 kommutieren, d. h. die Nebenschlusswieklung so schalten, dass sie das Feld der übrigen Wicklungen zu schwächen sucht. Diese Schaltung ist in Fig. 6 zur Darstellung gebracht.
Auch in dieser Schaltung liegt ein Compoundgenerator vor, denn die Maschinenspannung (d. h. F2) nimmt mit J zu. Will man noch kleinere Spannungen erhalten, so muss man F2 negativ machen, d. h.
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generator behält. Dasselbe tritt ein, wenn man die negativen Nebenschlussamperewindungen so weit steigert, dass die Spannung negativ wird (Poldiagramm f der Fig. 1). Diese Schaltung ist ganz besonders vorteilhaft, wenn es sich darum handelt, einen Stromkreis mit konstantem oder wenigstens nicht stark veränderlichem Widerstand (z. B.
Speisung der Erregerwicklung einer Maschine) zu speisen, weil es dann möglich ist, die Verhältnisse so zu wählen, dass i2 während des ganzen Regelbereichs nicht kommutiert
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Neben dem Vorteil, dass i2 im ganzen Spannungsbereich nicht kommutiert zu werden braucht. besitzt diese Schaltung den weiteren Vorteil, dass die Amperewindungen zur Erzeugung des maximalon Feldes voll ausgenutzt werden, so dass man an erregenden Amperewindungen sparen kann.
Hinsichtlich der aufzuwendenden erregenden Amperewindungen ist überhaupt die hier beschriebene Spaltpolmaschine gegenüber den normalen Maschinen im Vorteil, weil die unter einem Pol vorhandenen
Queramperewindungen nur halb so gross als bei der Maschine mit ungeteilten Polen sind, so dass man mit einer verhältnismässig kleinen Amperewindungszahl für Luft und Zähne auskommt, ohne dass die Feldverzerrung das zulässige Mass überschreitet.
Will man die Spannung in den Grenzen + E bis - E stetig ändern, so ist es am besten, den Ankerstrom durch einen Umschalter ohne Unterbrechung dann zu wenden, wenn die Spannung Null ist. In den Fig. 4-6 ist zu diesem Zwecke der Umschalter angedeutet.
Um die magnetische Charakteristik des ersten Halbpoles zu krümmen oder um den Höchstwert von Z2 grösser als jenen von Zi zu machen, kann man dem Schenkel des ersten-Halbpoles einen kleineren Querschnitt geben als jenem des zweiten Halbpoles. Diese Massnahme kann zweckmässig sein, wenn man durch blosse Verstellung des Nebensehlussreglers von N2, also ohne Verstellung des Reglers von SI und ohne Umschaltung des Ankerstromes, bei hohen positiven Spannungswerten auch kleinere negative Werte erreichen will.
Es ist bis jetzt angenommen, dass die Regelung durch blosse Verstellung eines Nebenschlussreglers,
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aus, dass man diese Regelung mehr oder weniger auch durch einen Umschlusswiderstand zur Reihen- schlusswicklung des zweiten Halbpoles unterstützen kann. Durch genannten Umschlusswiderstand wird nämlich die Windungszahl w,2 virtuell verkleinert. In einzelnen Fällen kann es auch vorkommen, dass man die gewünschte Regelung ausschliesslich durch Betätigung des genannten Umsehlusswidtrstandcs durchführen will.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Sdbsterregender Gleichstrom-Spaltpolgenerator mit die Halbpole flankierenden Haupt-und Hilfsbürsten, dessen Spannung in weiten Grenzen regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Halbpol (I, I) durch eine der Ankerwicklung entgegenwirkende Reihenwicklung (R1) gemeinsam mit einer Nebenschlusswicklung (NJ einen annähernd konstanten oder wenig veränderlichen Fluss erhält. um von den Bürsten (z.
B. B2, b2) die diesen Halbpol einschliessen, eine für die Speisung dieser Nebenschlusswicklung (N1) geeignete Spannung zu gewinnen, während der Fluss des zugehörigen zweiten Halbpoles (IL II) durch Regelung des Erregerstromes seiner Nebenschlusswicklung (N2) oder seiner Reihen- schlusswicklung (R2) in weiten Grenzen geändert wird.
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