DE160883C

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Publication number: DE160883C
Application number: DENDAT160883D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vr 160883 KLASSE 21 d.

Die Erfindung betrifft eine Ausführungsform der in der Patentschrift 159394 beschriebenen regelbaren Gleichstrommaschine, welche den Zweck hat, den Ständerkollektor entbehrlich zu machen und hierdurch den Bau der Maschine wesentlich zu vereinfachen.

Um dies zu erreichen, sind in Berührung mit dem Stromwender des beweglichen Maschinenteils (Ankers) zwei Gruppen von Bürsten angeordnet, von denen die eine Gruppe aus zwei diametral angeordneten, den Gleichstrom zuführenden Bürsten sowie aus zwei von diesen um 90⁰ verstellten, kurz geschlossenen Bürsten besteht und auf einem gemeinschaftlichen, unabhängig vom Anker und vorteilhaft durch einen Hilfsmotor in Umdrehung zu versetzenden Träger sitzt, während die zweite Gruppe aus ruhenden Bürstenpaaren besteht, die mit entsprechenden Phasenwicklungen des Ständers verbunden sind, so daß dem letzteren vom Anker aus Dre.hstrom zugeführt wird. Die einzelnen Bürsten jeder der Bürstenpaare sind überdies verstellbar, um durch Annähern oder Auseinanderbewegen der Bürsten die den einzelnen Phasenwicklungen vom Anker aus zugeführte Spannung nach Belieben verändern bezw. regeln zu können.

Fig. τ der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht schematisch im Längsschnitt einen der Erfindung gemäß eingerichteten Gleichstrommotor, dessen Ständer mit Dreiphasenwicklungen versehen ist. Fig. 2 zeigt das Schaltungsschema für diesen Motor und Fig. 3 die Anordnung der kreisenden Bürsten.

Bei dem vorliegenden Motor befindet sich der mit einem Stromwender versehene bewegliche Gleichstromanker A in einem Ständergehäuse S, welches in vorliegendem Falle mit einer Dreiphasenwicklung versehen ist. Die einzelnen Phasen. I, II und III (Fig. 2) sind mit entsprechenden, in Ruhe befindlichen Bürstenpaaren B¹ B\ B² B* und B³ B³ leitend verbunden. Diese sechs Bürsten schleifen ebenso wie die kreisenden Bürstenpaare, nämlich das den Gleichstrom zuführende Bürstenpaar b und das dazu senkrecht angeordnete, kurz geschlossene Bürstenpaar c auf einem und demselben Stromwender C des Ankers.

Der die kreisenden Bürstenpaare b und c tragende Träger T (Fig. 3) ist auf der Ankerwelle frei drehbar und kann von. einem regelbaren Hilfsmotor H (Fig. 2) beispielsweise mittels eines bei t (Fig. 1) angreifenden Antriebsorganes in Umdrehung versetzt werden. In der mittels der Schleifringe 5 an die Bürsten b gelegten Zweigleitung des Gleichstromnetzes ist ein Ausschalter A und in der Leitung zum Hilfsmotor H ein Reglungswiderstand W eingeschaltet.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende:

Werden die Bürstenpaare b und c durch den Hilfsmotor H in Umdrehung versetzt und wird hierauf durch Schließen des Schalters A (Fig. 2) dem Anker durch die Bürstenpaare b Gleichstrom zugeführt, so erzeugt dieser aus dem Betriebsnetze entnommene Gleichstrom ein Drehfeld in der Richtung der Bürstenl-inie b b. Dieses Drehfeld induziert zwischen den Bürsten c c eine elektromotorische Kraft, deren Größe abhängig ist von der Umdrehungszahl der Bürstenpaare, der Leiterzahl des Ankers und der Netzstromstärke. Durch den Kurzschluß der zwischen den ^Bürsten c c induzierten Gleichstromspannung entsteht ein zweites Drehfeld im Anker, das senkrecht steht zu dem vom Netzstrom erzeugten Drehfelde und welches zwischen den Bürsten b b eine der angelegten Spannung entgegengesetzte Spannung induziert. Die Stärke des in der Richtung der Bürstenlinie c c liegenden Drehfeldes wird so lange zunehmen, bis die induzierte Spannung zwischen den Bürsten b b den Wert der angelegten Netzspannung erreicht. Die Netzstromstärke ist also proportional der Differenz aus der Netzspannung und der durch das Feld c c induzierten gegenelektromotorischen Kraft und umgekehrt proportional dem Ankerwiderstande.

Da zur Erregung eines in der Richtung der Bürstenlinie c c liegenden kräftigen Drehfeldes zwischen den Bürsten c c zufolge des Kurzschlusses nur eine sehr geringe Spannung erforderlich ist, so folgt daraus, daß die Netzstromstärke sehr gering sein wird. Das Kurzschlußdrehfeld wird dementsprechend stark, das vom Netzstrom erregte Drehfeld hingegen sehr schwach' sein und somit auf die Ständerwicklung keine wesentliche Induktion ausüben.

Das in der Richtung c c liegende Drehfeld induziert dagegen Wechselstromspannungen zwischen den ruhenden Bürsten J3¹ J5¹, B'² B'² und B^s Β^Ά der Phasenwicklungen des Ständers.

Das resultierende Drehfeld, welches die drei um 120⁰ gegeneinander verschobenen Phasenwicklungen I, II, III liefern, erzeugt zwischen den Bürsten b b eine Gleichstromspannung, die der Gleichstromnetzspannung entgegenwirkt.

Die vom Kurzschlußdrehfeld im Ständer induzierten Wechselstromspannungen sind in derselben Phase wie die durch die Bürsten B angeschalteten Ankerspannungen und bei entsprechendem Wicklungssinne entgegengesetzt den Ankerspannungen, so daß bei gleichen Windungszahlen von Anker und Ständer keine Wechselströme in dem Systeme vorhanden wären.

Durch entsprechende gegenseitige Verschiebung der Bürsten B lassen sich aber die an den Ständer geschalteten Ankerspannungen verringern, so daß Wechselströme vom Ständer dem Anker zufließen können. Das von den Wechselströmen erzeugte Drehfeld des Ankers ist entgegengesetzt gerichtet dem von den Ständerströmen erregten Drehfelde, so daß der Motor nur ein in der Richtung c c liegendes kräftiges Drehfeld besitzt. Dieses Drehfeld übt auf die stromdurchflossenen Ständerwindungen eine Zugkraft aus, die proportional ist der Stärke des Drehfeldes und der Amperewindungszahl des Ständers.

Um die Drehzahl des Ankers A auch bei veränderlichen Belastungen stets durch die Drehzahl des Hilfsmotors feststellen zu können, ferner bei jeder beliebigen Geschwindigkeit des Ankers A wirtschaftlich bremsen zu können, sind die nicht kreisenden Bürsten B verstellbar eingerichtet. Durch das gegenseitige A^erschieben der Bürsten B¹, B² und B³ in der durch die Pfeile angegebenen Richtung können den Ständerwicklungen nach Belieben veränderliche Spannungen zugeführt werden. Vermindert man gleichzeitig mit der Verringerung der Bürstengeschwindigkeit die an dem Ständer anliegenden Phasenspannungen durch entsprechende Verschiebung der Bürsten B, so entspricht einer bestimmten Bürstengeschwindigkeit auch eine ganz bestimmte Drehzahl des Ankers A. Diese ist von der Belastung des Hauptmotors nahezu unabhängig und ist nur eine Funktion der Drehzahl des Hilfsmotors. Erhöht man bei bereits in kreisender Bewegung befindlichem Anker die Bürstengeschwindigkeit und gleichzeitig durch Verschieben der Bürsten B die Phasenspannungen am Ständer, so läuft der Motor so lange als Stromerzeuger und liefert hierbei Gleichstrom ins Netz, bis er diejenige geringere Drehzahl erreicht hat,^s die der geänderten Drehzahl des Hilfsmotors entspricht.

Die Reglung und Bremsung des Hauptmotors geschieht also einfach durch die Reglung des Ganges des die Bürstenpaare b und c antreibenden Hilfsmotors, ebenso erfolgt das Umsteuern des Hauptmotors durch die Änderung des Drehsinnes des Hilfsmotors. Natürlich läßt sich die oben für Dreiphasenstrom beschriebene Anordnung sinngemäß geändert auch für Mehrphasenstrom verwenden.

Wird der Anker nicht elektrisch (Motor), sondern mechanisch (Stromerzeuger) angetrieben, so gilt das in bezug auf Anordnung und Wirkungsweise beim Motor Gesagte in gleicher Weise auch für die gleichstromliefernde Dynamomaschine. Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, die Reglung der Spannung von Gleichstromerzeugern sowie die Änderung der Drehzahl von Gleichstrommotoren ohne nennenswerte Stromverluste, also in wirtschaftlicher Weise und innerhalb

weiter Grenzen zu ermöglichen, wobei die

sonst notwendigen Anlaß- und Reglungs-

widerstände, Schalter usw. hier in Fortfall kommen.

Claims

Patent-An Sprüche:

i. Ausführungsform der regelbaren Gleichstrommaschine nach Patent 159394, Kl. 2id, dadurch gekennzeichnet, daß, um den Ständerkollektor entbehrlich zu machen, auf dem Stromwender des beweglichen, elektrisch oder mechanisch angetriebenen Maschinenteiles (Ankers) zwei Gruppen von Bürsten schleifen, von denen die eine Gruppe aus zwei den Gleichstrom zu- oder abführenden sowie aus zwei gegen diese um90° versetzten, kurz geschlossenen Bürsten besteht und eine von der Drehung des Ankers unabhängige, kreisende Bewegung beliebiger Geschwindigkeit ausführen kann, während die andere Gruppe aus ruhenden Bürsten besteht, die paarweise mit den entsprechenden Enden auf dem Ständer angeordneter Mehrphasenwicklungen verbunden sind, so daß dem letzteren vom Anker aus Drehströme zugeführt werden, deren Drehfeld zwischen den nicht kurzgeschlossenen Bürsten der ersten Gruppe eine der angelegten Gleichstromnetzspannung entgegenwirkende Gleichstromspannung erzeugt.
2. Ausführungsform der regelbaren Gleichstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliehe Gruppe von Bürsten an einem gemeinschaftlichen Halter befestigt ist, der vorteilhaft durch einen regelbaren Hilfsmotor in Umdrehung versetzt wird, während die Bürsten jedes Paares der zweiten Gruppe verstellbar sind, so daß sie einander genähert oder voneinander entfernt werden können, um die den einzelnen Phasen der Ständerwicklungen vom Anker aus zugeführte Spannung nach Belieben zu regeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.