DE156617C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es ist häufig erforderlich, die Spannung

■ und die Energie an den Klemmen elektrischer Apparate zu ändern, z. B. bei Akkumulatoren, um die Ladungsströme abzuschwächen oder zu verstärken, oder bei Motoren, um die Geschwindigkeit derselben zu regeln; letzterer Fall kommt besonders beim elektrischen Bahnbetrieb in Betracht.

Bisher verwirklicht man diese Spannungsänderung meistens durch Widerstände, welche zwischen dem Stromverbraucher und der Energiequelle eingeschaltet werden und den Überschuß an unverbrauchter Kraft in Wärme umsetzen, was eine sehr schlechte Leistung

rs ergibt. Bei Motoren geschieht die Spannungsregelung innerhalb gewisser Grenzen auch durch Beeinflussung der Feldstärke. Man hat ferner vorgeschlagen, die Spannung an den Klemmen der Motoren durch Zu- und Abschaltung von einzelnen Gruppen von Kraftmaschinen zu ändern. Letzteres ist wohl eine zweckmäßigere Lösung der Aufgabe, aber diese Kraftmaschinengruppen, welche einerseits den Vorteil aufweisen, daß sie die Leistung erhöhen, wenn die gewünschte Spannung erheblich geringer ist als diejenige der Elektrizitätsquelle, haben anderseits den Nachteil, daß sie die Leistung bei voller Belastung verringern. Ein solches Regelungsverfahren

weist außerdem den Übelstand auf, daß es ein kostspieliges und schweres Maschinenmaterial erfordert.

In der amerikanischen Patenschrift 656821 ist schließlich eine" Ausführungsform eines rotierenden Umformers beschrieben, die weniger schwer ist als die gewöhnliche Kraftmaschinengruppe und außerdem den großen Vorteil aufweist, eine Leistungsfähigkeit zu besitzen, die um so größer ist, als die Spannung an den Klemmen des Apparates zunimmt. Dieser Apparat weist aber immer noch gewisse Übelstände auf, nämlich 1. großes Gewicht; 2. große Länge infolge der Notwendigkeit, die beiden Feldmagnete voneinander zu entfernen, damit sie nicht gegenseitig aufeinander einwirken; 3. schwache Abkühlung der Anker infolge der Schwierigkeit der Luftzirkulation und der Ausstrahlung der Feldmagnete auf den Anker, woraus sich die Notwendigkeit ergibt, die Ankerdrähte schwach zu belasten und somit die Abmessungen und das Gewicht des Ankers zu erhöhen.

Diesen Ubelständen soll gemäß vorliegender Erfindung dadurch abgeholfen werden, daß man an Stelle zweier Feldmagnete nur einen verwendet, der stets gleichmäßig stark erregt ist, und ihn in der Richtung der Achse des Ankers beweglich anordnet.

Es wird hierdurch nicht nur eine Gewichtsverringerung infolge des Fortfalls eines Feldmagneten erzielt, sondern es können auch die Abmessungen der Anker verkleinert werden, da diese sich leichter abkühlen können, weil sie sich immer weiter aus dem Feld heraus-

bewegen, je stärker der durch sie hindurchgehende Strom wird.

Die Zeichnungen stellen den Gegenstand der Erfindung schematisch dar.
Fig. ι zeigt zwei nach dem System der amerikanischen Patentschrift 656821 angeordnete, einander ähnliche Motoren, deren Ankert und B mechanisch miteinander verbunden sind, indem sie beispielsweise auf ein und derselben Welle sitzen. Diese mechanische Verbindung ist schematisch durch C veranschaulicht. A¹ und jB¹ sind die beiden Feldmagnete dieser Motoren. M und N sind die beiden Pole der Elektrizitätsquelle, und die Verbindungen sind in der durch die. Zeichnung veranschaulichten Weise derart hergestellt, daß die beiden hintereinander geschalteten Anker von der Energiequelle abgezweigt sind und jede der beiden Feldmagnetwicklungen, welche sich in Reihenschaltung mit einem veränderlichen Widerstand befinden, von der Energiequelle abgezweigt ist. R ist der veränderliche Widerstand mit beweglichem Kontakt d.

Ist beispielsweise das FeId^¹ des Motors .A ein Maximum und das Feld B¹ des Motors B gleich Null, so wird die Spannung an den Klemmen des Motors A A¹ (während des Ganges gemessen) gleich der Spannung der Elektrizitätsquelle sein, während die Spannung an den Klemmen des Motors B (wenn von dem Widerstände des Ankers abgesehen wird) gleich Null sein wird. Verschiebt man den Kontakt d auf dem Widerstand R nach rechts, so wird sich das Feld A^[ des Motors A und demgemäß die gegenelektromotorische Kraft an den Klemmen seines Ankers verringern, während das Feld B¹ des Motors B und die gegenelektromotorische Kraft seines

40. Ankers anwachsen werden.

Wenn also ein Elektromotor D von den Klemmen des Ankers des Motors B abgezweigt ist (Fig. 2), so wird dessen Geschwindigkeit von Null an allmählich mit der Intensität des Feldes B¹ anwachsen; der Anker B wird, in Verbindung mit dem Antriebsmotor D, Erzeuger, während der Anker/1 Motor wird. Dabei wird der Strom im Motor D gleich der Summe der Ströme in den Motoren A und B sein.

Angenommen, man ließe, statt die Stärke beider Felder A¹ B¹ zu verändern, beide beständig auf ein Maximum erregt und verschöbe die Anker in diesen Feldern, wie-z. B.

in Fig. 3 angedeutet ist, beide auf Spannung geschaltete Anker A und B seien auf ein und dieselbe Welle C aufgekeilt und so angeordnet, daß A normal sich im Felde A¹ befindet, während B sich außerhalb des Feldes B¹ befindet, und beide Felder A¹ und B¹ seien auf ein Maximum erregt, dann werden die elektromotorischen Kräfte an den Klemmen der Bürsten der beiden Anker von der Anzahl Kraftlinien abhängig sein, welche die Ankerleiter schneiden, d. h. die Spannung an den Klemmen des Ankers A wird gleich derjenigen der Elektrizitätsquelle sein, während die Spannung an den Klemmen des anderen Ankers gleich Null sein wird. Verschiebt man die Anker in der Richtung des Pfeiles x, so wird sich die Spannung an den Klemmen des Ankers A verringern und an den Klemmen des Ankers B vergrößern-. ' Zweigt man einen Antriebsmotor D von den Klemmen des Ankers B ab, wie dargestellt, so kann man die Geschwindigkeit dieses Motors durch einfaches Verschieben der Anker des Umformers von Null bis zu einem Maximum verändern, und die Ströme werden sich verteilen, wie oben erläutert. Um den Widerstand der Anker des Umformers in den äußersten Stellungen zu vermeiden, kann man die Bürsten des Ankers von der gegenelektromotorischen Kraft Null kurzschließen.

Diese Anordnung kann nach der vorliegenden Erfindung vereinfacht werden, indem man die beiden Anker nebeneinander anbringt, denn es genügt dann ein einziges Feld für beide Anker. Fig 4 veranschaulicht eine derartige Anordnung, bei der sich die beiden go Anker gleichmäßig und zur Hälfte in dem Feld befinden. Man erhält auf diese Weise eine Kraftmaschinenanlage, die sich aus zwei Ankern und einem Feldmagneten zusammensetzt; man spart also an Gewicht, und zwar sowohl mit Bezug auf die Feldmagnete, da einer von ihnen in Fortfall kommt, als auch mit Bezug auf die Anker, da man infolge der äußerst günstigen Bedingungen für die Abkühlung der Anker einen Strom von sehr hoher Stärke in die Drähte schicken kann.

Die Stromstärke in dem unter den Feldmagneten gelangenden Anker sinkt nämlich, während sie in dem den Feldmagneten verlassenden Anker steigt. Die Abkühlung erfolgt auf die Weise energischer an der Seite, wo die Stromstärke steigt. Man kann infolgedessen eine weit größere Stromintensität pro Quadratmillimeter Drahtquerschnitt zulassen. -

Zu bemerken ist noch, daß man die Anker, anstatt sie zu verschieben, feststellen und dafür den Feldmagneteh verschiebbar anordnen kann. · . .

In dem Falle, wo zwei Antriebsmotoren D¹D- zur Verwendung kommen, kann man die Kraft der Umformer noch weiter verringern, indem man die Antriebsmotoren zuerst hintereinander und dann parallel schaltet (Fig. 5 und 6). Die beiden Umformer A¹ B¹ C¹ und A^ B- C² sind hintereinander geschaltet, und in dem Maße, wie die elektromotorische

Kraft an den Klemmen der Anker A¹ und B² wächst, wird auch die Geschwindigkeit der Antriebsmotoren D¹ D² zunehmen, bis die gegenelektromotorische Kraft der Anker B¹ und A² gleich Null wird. Die beiden Antriebsmotoren i)¹ D² sind dann über die Anker B¹ und A² hintereinander geschaltet.

Ist die Spannung der Energiequelle IOO V, so wird die Spannung an den Klemmen der

ίο Anker A¹ B'² und der beiden Antriebsmotoren D¹ D² 50 V sein.

Da aber die gegenelektromotorische Kraft der Anker B¹ und IJ Null ist, so kann man die Verbindung nach Fig. 6 herstellen, ohne den Strom zu unterbrechen. Man sieht, daß man in dieser Lage durch Verschiebung der Anker der Umformer in entgegengesetztem Sinne wie vorhin die elektromotorische Kraft an den Klemmen der Antriebsmotoren D¹ D-von 50 auf 100 V anwachsen lassen kann.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :
   Einrichtung zur Regelung der Spannung eines Stromverbrauchers, der an die Klemmen eines von zwei miteinander gekuppelten und in Reihe von einer konstanten Stromquelle gespeisten Ankern angeschlossen ist, von deren Feldmagneten der eine behufs Ausführung der Regelung um so viel geschwächt, wie der andere verstärkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Feldmagnete zu einem einzigen konstant erregten Feldmagnet vereinigt sind, dessen nützliche Breite nur der Länge eines der beiden Feldmagnete entspricht, und daß die erforderliche Änderung der Feldstärke für jeden der Anker durch relative Verschiebung des Feldmagneten oder der beiden zweckmäßig unmittelbar nebeneinander angeordneten Anker bewirkt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen,