Gleichstrommaschine für konstanten Strom. Es sind Gleichstrommaschinen bekannt geworden, welche sich für die Entnahme eines konstanten, von dem Widerstand des äusseren Stromkreises Wa nahezu unabhängigen Stromes eignen. Die Konstanz des Stromes bleibt bis zu einem gewissen Höchstwert des äusseren Widerstandes gewahrt. Steigt dieser über den Höchstwert hinaus, dann erst nimmt die Stromstärke ab und sie erreicht ihren Nullwert bei Wa = unendlich. Der Span nungsbereich, in welchem der Strom einen gleichen Wert hat, ist aber relativ gross und erstreckt sich vielfach vom Werte 0 bis an nähernd zu 80% der Leerlaufspannung der Maschine.
Diese Gleichstrommaschine besitzt im allgemeinen drei Erregerwicklungen, welche auf die Gestaltung der Stromcharakteristik einen bestimmenden Einfluss haben, und zwar besitzt sie eine Erregerwicklung, welche von einer praktisch konstanten Stromquelle aus gespeist wird und welche eine Vorerregung der Maschine bezweckt, ferner eine Neben schlusserregerwicklung, deren Widerstand so eingestellt ist, dass die Widerstandsgerade parallel zum geraden Teil der Magnetisierungs kurve der Maschine verläuft, und schliesslich eine vom Hauptstrom der Maschine gespeiste Erregerwicklung, deren Amperewindungsrich tung der Amperewindungsrichtung der beiden erstgenannten Erregerwicklungen entgegen gerichtet ist. In Fig. 1 ist eine solche Ma schine schematisch dargestellt.
Es bedeutet: 1 die von der konstanten Netzspannung aus erregte Wicklung, 2 die Nebenschlusserregerwicklung, 3 die Gegenkompoundwicklung, 4 den Anker.
den Regulierwiderstand zur Einstellung der Nebenschlusserregung, 6 den Regulierwiderstand zur Einstellung der Fremderregung, 7-8 die Bürsten, und 9 das konstante Gleichstromnetz.
In Fig. 2 ist die Leerlaufcharakteristik und die Widerstandsgerade, welche die Span nung des Nebenschlusskreises in Abhängigkeit der Erregeramperawindungen zeigt, darge stellt. Die Abszisse<I>o</I> a entspricht der kon stanten V orerregung durch die Wicklung 1, und sie bedingt, dah die Widerstandsgerade nicht durch den Nullpunkt o des Systems, sondern durch den Punkt a geht.
Die Pa rallelität der Widerstandsgeraden o b mit dem geraden Teil der Magnetisierungskurve hat zur Folge, dass, falls die auf das Feld rück wirkenden Amperewindungen der Hauptstrom erregerwicklung den Betrag o a erreichen, die Klemmspannung labil wird, da durch die Rückwirkung des Hauptstromes die Wider standsgerade eine Parallelverschiebung nach dem Koordinaten-Nullpunkt erleidet und im Grenzfalle keinen eindeutigen Schnitt mit der Leerlaufcharakteristik (Magnetisierungskurve) hat. Der Hauptstrom J erreicht somit einen durch die Amperewindungszahl o a bedingten Grenzwert und es ist wo ³W3
EMI0002.0000
die Windungszahl der Wicklung 3 bedeutet. In Fig. 3 ist die Stromcharakteristik dieser Maschine dargestellt, und zwar die zu jedem Spannungswert (Ordinate) zugehörige Strom stärke (Abszisse).
Man erkennt, dass Jmax für alle Spannungen zwischen 0 und etwa 80% der Leerlaufspannung e unverändert bleibt.
Diese Maschine, die an sich den ange strebten Zweck gut erfüllt, hat doch den erheblichen Nachteil, mehrere Erregerwick lungen zu bedürfen, von denen die eine, die Wicklung 1, sogar von einer unabhängigen konstanten Stromquelle aus zu speisen ist. Diese Nachteile werden durch die den Gegen stand vorliegender Erfindung darstellende Maschine völlig vermieden. Diese besitzt einen magnetischen Kreis, dessen Magnetisierungs kurve doppelt gekrümmt ist, also zwei Knie aufweist, und zwar kann die Ausbildung des magnetischen Kreises so getroffen werden, dass das eine Knie nahe dein Koordinaten anfangspunkt liegt und dass das andere da gegen normal gelegen ist. Zwischen diesen beiden Krümmungen verläuft die Charakte ristik wieder getreckt mit grosser Annäherung an eine Gerade.
Erreicht kann ein solcher Verlauf der Sättigungskurve in an sich be kannter Weise zum Beispiel durch die Ver wendung von lamellierten Polstücken werden, bei denen ein Teil der Lamellen über die äussere Polfläche herausragt. Die überragen den Lamellenstücke werden frühzeitig ge- sättigt und bedingen damit das erste, nahe dem Nullpunkt liegende Knie. Das zweite nie der Sättigungskurve wird bei einer Erregung erreicht, die in der Maschine eine Kraftliniendichte hervorruft, bei welcher die Permeabilität des Eisens (Joch, Pole, Anker) kleineren Werten zustrebt.
Während also kleineren bei maschinen für konstanten Strom der bis herigen Bauart die Magnetpole etwa nach der durch Fig. 4 erläuterten Art ausgeführt waren, d. h. ohne die Polfläche überragende Blechlamellen, können bei der Maschine vor liegender Erfindung zweckmässig geblätterte Pole mit vereinzelt vorstehenden Blechlamellen verwendet werden. Es ist aber an sich be langlos, an welcher Stelle des Kraftlinien weges die Verjüngung des Eisenquerschnittes zur Erzielung der doppelten Krümmung der Charakteristik vorgenommen wird.
In Fig. 4 und 5 bedeutet J das Joch, P den Magnetpol, S die Erregerspule und L die den überstehenden Blechlamellen. Die doppelte Krümmung der Charakteristik allein genügt aber zur Erzielung eines für einen grossen Spannungsbereich konstanten Stromes nicht, sondern es soll erfindungsgemäss die Maschine mit einer Nebenschlusserregerwicklung ver sehen sein, deren Widerstand so eingestellt ist, dass die Richtung der Widerstandsgeraden annähernd parallel zu dem geraden Teil der Leerlaufcharakteristik verläuft, welcher zwi schen den beiden Krümmungen der Charak teristik liegt.
Durch Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Anordnung schematisch veranschaulicht. Es bedeutet: 1 die Nebenschlusserregerwicklung, .\3 den Anker, beziehungsweise den Kol- lektor der i@Iasclüne, 3-4 die Iiollehtorbürsten_.
für den Nebm- 5 den schlu kreis, fi einen Regulierwiderstand für den Der Regulierwiderstand 5 ist derart ein- die or- gestellt, da die ie aus stehend angegebene Neigung hat.
Fig. 6 ersichtlich, ist kein Netz konstanter Spannung notwendig, da die konstante Vor erregung in Fortfall kommt. Auch ist eine Gegenkompoundwicklung nicht mehr notwen dig, wenn im vorliegenden Falle die ohnehin vorhandene Armaturrückwirkung und der ohmsche Abfall für den gewünschten Erfolg ausreicht.
In Fig. 7 ist die Leerlaufcharakteristik und die Widerstandsgerade dieser Maschine dargestellt. Wie aus der Figur ersichtlich, besitzt die Leerlaufcharakteristik zwei Krüm mungen, eine bei a und eine bei c, während das Kurvenstück a c nahezu geradlinig ver läuft. Die Widerstandsgerade o b hat eine solche Neigung, dass o b annähernd parallel zu a c verläuft. Eine Maschine dieser Art hat eine Stromcharakteristik, wie sie durch Fig. 8 dargestellt ist. Der Verlauf der Strom kurve in Abhängigkeit von der Klemmen spannung ist ähnlich dem einer gewöhnlichen Nebenschlussmaschine, nur mit dem Unter schied, dass zwischen a und c die Stromkurve parallel zur Ordinatenaxe verläuft. Der Ab stand g a gibt somit den Maximalwert des Stromes Jmax an, welcher in einem grossen Spannungsbereich der Maschine konstant bleibt.
Um nun den Teil o a der Stromkurve prak tisch auszuschalten, ist in Fig. 6 der Wider stand 6 angegeben, durch welchen der Ge samtwiderstand des äussern Stromkreises stets auf einem solchen Minimalwert gehalten wer den kann, dass als kleinste in Betracht kom mende Klemmenspannung die Spannung o g auftritt. Im allgemeinen wird sich die Ein schaltung des Widerstandes 6 erübrigen, da ein Widerstand o des äussern Stromkreises praktisch kaum in Frage kommt und man die Krümmung a der Charakteristik (Fig. 7) sehr nahe an den Nullpunkt des Koordinaten systems durch Bemessung des Querschnittes des Eisenweges für das Magnetfeld heranlegen kann.
Die Gleichstrommaschine der beschriebenen Art kann nun in verschiedener Weise ver wendet werden, einerseits da, wo es darauf ankommt, bei stark veränderlichem Wider stand des äussern Stromkreises einen praktisch konstanten Strom zu erzeugen, oder da, wo kleine und kleinste Stromänderungen eine grosse Spannungsänderung bewirken sollen, wie es vielfach für Zwecke der Touren- oder Leistungsregelung gewünscht wird.