DE110260C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Wechselstrommaschinen.

In dem Zusatz-Patente 103627 hat die Erfinderin eine Verbesserung ihrer Erregermaschine beschrieben, die erlaubt, diese Maschine wie eine gewöhnliche Stromwendermaschine gehen zu lassen unter Vermeidung irgend einer mechanischen Antriebsvorrichtung.

Seitdem ist der Erfinderin das Patent 104301 auf einen rotirenden Umformer ertheilt worden, dessen besondere Einrichtungen zweckmä'fsig bei dieser Erregermaschine Anwendung finden können. Durch diese Anwendung lassen sich nämlich die Schleifringe und die Bürsten beseitigen, welche dazu dienen, die zur Erregung der Erregermaschine bestimmten Wechselströme in ihren beweglichen Theil zu senden, denn diese Ströme brauchen alsdann nur noch feste Stromkreise zu durchlaufen, die um besondere magnetische Gestelle gewickelt sind.

Unter diesen Bedingungen ist es bei nicht zu hoher primärer Spannung unhöthig, diese Ströme umzuformen, bevor sie in die Erregermaschine gesendet werden, woraus sich eine Ersparnifs an Betriebsmaterial ergiebt.

Diese Anwendung bildet den Gegenstand dieses Zusatz-Patentes.

Auf der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht die Fig. 1 eine Vorderansicht der abgeänderten Erregermaschine, während die Fig. 2 einen waagrechten Schnitt durch die Achse der Maschine giebt.

In diesen Figuren wurde angenommen, die Maschine wäre zweipolig.

Ihr beweglicher Theil besteht aus zwei Gleichstrommaschinenankern α und b (Fig. 2).

Die Anzahl der Abtheilungen beider Anker kann verschieden sein, und die Abtheilungen können verschiedene Windungszahl haben. Es ist jedoch vorzuziehen, die Anzahl der Abtheilungen gleich zu machen und allen Abtheilungen dieselbe Windungszahl zu geben. In dem Nachfolgenden ist der letzte Fall angenommen.

Diese beiden Anker sind auf derselben Achse xy befestigt. Ihre Abtheilungen sind unter sich und mit den Stegen eines einzigen, ebenfalls auf der Achse xy befestigten Strom^ wenders cc so verbunden, wie dies das in der Fig. 3 dargestellte Schema zeigt. Die Anzahl der Stege dieses Stromwenders ist gleich der Anzahl der Abtheilungen jedes dieser Anker.

In dem Schema ist die Zahl der Abtheilungen jedes Ankers gleich zwölf. Die Abtheilungen des Ankers α sind durch kreuzweise schraffirte Rechtecke,. die Abtheilungen

■*) Früheres Zusatzpatent 103627.

des Ankers b durch einfach schraffirte Rechtecke veranschaulicht.

Wie man aus diesem Schema erkennt, ist jede Abtheilung des Ankers b mit derjenigen Abtheilung des Ankers α parallel geschaltet, die zu ihr in Bezug auf eine durch die Achse gehende Ebene A B symmetrisch liegt.

Jede der zwölf resultirenden Abtheilungen, die so durch die Parallelschaltung von zwei Abtheilungen erhalten sind, deren eine zum Anker a, deren andere zum Anker b gehört, ist zwischen zwei auf einander folgende Stege des Stromwenders im Nebenschlüsse geschaltet, ebenso als wenn es sich um eine Abtheilung handelte, die zu einem gewöhnlichen Gleichstrommaschinenanker gehört.

Um den Anker α sind zwei Feldmagnete d und e angeordnet, von denen jeder eine Wickelung trägt, wie der Feldmagnet einer zweipoligen asynchronen Ein - oder Mehrphasenstrommaschine. Der oder die Stromkreise des iFeldmagneten d sind mit den entsprechenden Stromkreisen des Ankers der Erzeugermaschine in Reihe geschaltet. Der oder die Stromkreise des Feldmagneten e sind zwischen die Enden derselben Stromkreise der Erzeugermaschine im Nebenschlüsse geschaltet. Die Stromkreise der Feldmagnete d und e sind in Bezug auf einander in. derselben Weise verschöben wie die Wechselstromkreise der beiden Ankerringe der in dem Haupt-Patente beschriebenen Erregermaschine.

Die Querschnitte der magnetischen Stromkreise der Feldmagnete d und e müssen so bestimmt werden, dafs Sättigung des einen oder des anderen dieser Feldmagnete eintritt, sobald die Spannung der Erzeugermaschine oder der von ihr gelieferte Strom bestimmte Werthe angenommen haben j wie dies in dem Haupt-Patente für die magnetischen Stromkreise angegeben ist, worin sich die Kraftlinien entwickeln, die durch die Wechselstromkreise der Erregermaschine erzeugt werden.

Die durch die Feldmagnete d und e entwickelten resultirenden Kraftlinien Φ ändern sich mit dem von der Erzeugermaschine gelieferten Strom, ebenso wie die Kraftlinien, die durch die Wechselstromkreise der Erregermaschine des Haupt-Patentes entwickelt werden. Aber anstatt im Räume fest zu sein, drehen sich die resultirenden Kraftlinien um die Achse xy mit der Geschwindigkeit von α Umdrehungen in der Secunde, und die Erzeugermaschine liefert Ströme von der Wechselzahl Cl.

Die Wirkungsweise ist folgende: In der Fig. 4 seien ρ und q zwei Stromkreise, deren Widerstand vernachlässigt werden kann und die. dieselbe Windungszahl haben und einander entgegengeschaltet sind. Wenn z. B. der Stromkreis ρ den Wirkungen einer magnetisirenden Kraft unterworfen wird, die darin veränderliche Kraftlinien, wie

^{: 1}Ij)₁ = φ sin ι π ixt

erzeugt, so wird der Stromkreis q notwendigerweise der Sitz von Kraftlinien Φ₂ derart, dafs

Φ₂ = — sin 2 π a t

ist. Die geringste Differenz zwischen diesen beiden Kraftlinienscharen bringt. nämlich in dem durch die Vereinigung der Stromkreise ρ und q gebildeten Gesammtstromkreise eine elektromotorische Kraft zu Wege, und diese erzeugt, indem sie auf einen Stromkreis wirkt, dessen Widerstand vernachlässigt werden kann, in diesem Stromkreis einen wattlosen Strom, der die Gleichheit der beiden Kraftlinienscharen wieder herstellt, indem er die eine Schar vermindert, ,um die andere zu vermehren.

Nun sind aber die Anker α und b mit einem Netze von Stromkreisen bedeckt, die dieselbe Windungszahl haben, ebenso wie die Stromkreise ρ und q der Fig. 4 entgegengeschaltet sind und in Bezug auf eine Ebene A B symmetrisch liegen.

Es folgt daraus, dafs jeder in dem Anker α entwickelten, veränderlichen Kraftlinienschar eine gleiche, aber entgegengesetzte Kraftlinienschar in dem Anker b entspricht, deren Richtung in Bezug auf die Ebene A B symmetrisch zu derjenigen der ersten Kraftlinienschar ist.

Jeder Kraftlinienschar, die sich mit der Geschwindigkeit -— in Bezug auf den Anker a

im umgekehrten Sinne der Drehbewegung dieses Ankers dreht, entspricht in dem Anker b eine Kraftlinienschar, die sich in Bezug auf

diesen Anker mit der Geschwindigkeit

umgekehrt wie dieser Anker dreht. Diese Kraftlinienschar wird also im Räume fest sein.

Auf diese Art wird die Wirkung der inducirenden Wechselstromkreise d und e den Er^ folg haben, in dem Anker b eine im Räume feste Kraftlinienschar zu entwickeln, deren Richtung nur von der Bewegungsphase der in den Feldmagneten d und e entwickelten resultirenden Kraftlinien, und von der Bewegungsphase der Symmetrieebene A B abhängen wird. Die Stärke der festen Kraftlinienschar wird gleich der Stärke der resultirenden Kraftlinienschar sein.

Wenn die Anker α und b und folglich die Ebene A B voreilen, so wird sich die Richtung der festen Kraftlinienschar um einen dieser Voreilung gleichen Winkel im Sinne der Bewegung der Anker verschieben, und umgekehrt. Die Kraftlinienschar wird sich also in Bezug auf die Stromkreise, welche die Anker bedecken, ebenso verschieben, wie die

entsprechende Kraftlinienschar der Erregermaschine des Haupt-Patentes.

Wenn die Erregermaschine einen Gleichstrom liefert, den man äufserlich mittelst der auf ihrem Stromwender schleifenden Bürsten abnimmt, so werden sich diese Ströme unter den beiden Ankern so vertheilen, dafs stets Gleichheit zwischen den beiden Kraftlinienseharen herrscht, deren eine in dem Anker b, in dem Räume fest und in der Richtung der Verbindungslinie der Bürsten gelegen, und deren andere in dem Anker α zu diesem in Bezug auf die Ebene A B stets symmetrisch sein wird.

Endlich wird der Gleichstromfeldmagnet i des Ankers b zwei gleiche Kraftlinienscharen erzeugen, die dem von der Erregermaschine 'gelieferten Strome proportional sind, und von denen die in dem Anker b erzeugte in dem Räume fest sein, die andere in dem Anker α erzeugte sich in Bezug auf diesen mit der Geschwindigkeit

— im Sinne seiner Bewegung verschieben wird.

Die in dem Anker b entwickelten Kraftlinienscharen werden also dieselben sein, wie wenn dieser Anker mit zwei Wechselstromkreisen versehen wäre, welche wie die der Erregermaschine des Haupt - Patentes von

Strömen mit der Wechselzahl — durchlaufen

werden, während sich dieser Anker mit der Geschwindigkeit — dreht, wobei die Phase

der Aenderungen in den Coefficienten der gegenseitigen Induction zwischen diesen Stromkreisen und dem Gleichstromfeldmagneten voreilen und nachbleiben wird , wenn die Symmetrieebene A B selbst voreilt oder nachbleibt.

Die in dem Gleichstromkreis der Erregermaschine entwickelten elektromotorischen Kräfte werden also dieselben sein wie die, die in dem entsprechenden Stromkreise der Erregermaschine des Haupt-Patentes erzeugt werden. Der Anker α wird, da er der Sitz derselben Kraftlinienscharen wie der Anker b ist, unter denselben Bedingungen arbeiten und die von ihm gelieferten Ströme werden durch denselben Stromwender gleichgerichtet.

Da die Geschwindigkeit der die Feldmagnete d und e durchdringenden Kraftlinienscharen zweimal gröfser ist als die Geschwindigkeit derselben Kraftlinienscharen durch den Anker a, so wird die den Stromkreisen der Feldmagnete d und e entnommene Energiemenge zweimal gröfser sein als die den Stromkreisen des Ankers α unmittelbar gelieferte Energiemenge. Die Differenz dieser beiden Energiemengen wird dem 'Anker α unter der Form mechanischer Arbeit mitgetheilt, und der Anker α verbraucht diese .Arbeit, um bei seiner Drehbewegung den Anker b mitzunehmen.

Aus dem Vorhergehenden ergiebt sich, dafs die neue Erregermaschine genau ebenso wie die des Haupt-Patentes ■ arbeiten wird..

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Erregung von synchronen und asynchronen, als Stromerzeuger oder -Verbraucher laufenden Wechselstrommaschinen nach Patent 91571, dadurch gekennzeichnet, dafs die Erregermaschine zwei Gleichstromanker besitzt, von denen der eine in üblicher Weise mit den Stegen eines Stromwenders verbunden ist, während die Spulen des anderen mit den zu ihnen in Bezug · auf eine durch die Achse gehende Ebene symmetrisch liegenden Spulen des ersten Ankers parallel geschaltet sind, wobei der eine Anker einen durch den vom Stromwender abgenommenen Strom erregten Hauptstromfeldmagneten besitzt, während der andere von zwei Feldmagneten mit wie bei asynchronen Ein - oder Mehrphasenstrommaschinen angeordneten Wickelungen inducirt wird, von denen die eine im Nebenschlüsse, die andere im Hauptstrome des Wechselstromnetzes der Hauptmaschine liegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.