DE197031C

DE197031C -

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Publication number: DE197031C
Application number: DE1906197031D
Authority: DE
Filing date: 1906-08-11
Anticipated expiration: 1926-08-12

Description

HES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVr 197031 KLASSE 21 d. GRUPPE

OTTO SCHALLER in STEGLITZ b. BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. August 1906 ab.

Bei stark wechselnder Geschwindigkeit der Antriebswelle einer Dynamomaschine verändert sich die Klemmenspannung der Maschine in weiten Grenzen. Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Erzielung einer annähernd konstanten Spannung an den Klemmen des Nutzstromkreises durch Verwendung einer Hilfsdynamomaschine oder entsprechende Ausbildung der Hauptdynamomaschine, so daß

ίο die Summe der Geschwindigkeiten von Haupt- und Hilfsdynamomaschine oder die Relativgeschwindigkeit der gegeneinander drehbaren Teile der Hauptdynamomaschine annähernd konstant bleibt.

In Fig. ι stellt W¹ die in der Geschwindigkeit stark veränderliche Welle dar, die z. B. durch Riemen R vor- oder rückwärts angetrieben wird. Auf dieser Welle. sitzen der Anker A¹ der Dynamomaschine -D¹ und der Anker a¹ einer Dynamo M¹, deren Felder von außen erregt werden.

Ein zweiter Satz, bestehend aus einem Motor M^% und einer Dynamomaschine D², deren Anker a² und A² mechanisch gekuppelt sind, ist irgendwo an passender Stelle, z. B. da, wo man den Nutzstrom konstant zu haben wünscht, aufgestellt. Die Schaltung (vgl. auch Fig. ia) ist derart ausgeführt, daß die Summe der Geschwindigkeiten der beiden Maschinensätze bzw. der mit ungleicher Geschwindigkeit angetriebenen Welle "FF¹ und der frei laufenden Welle W² konstant bleibt. Zu diesem Zwecke sind die Anker a¹, a² hintereinander mit einer konstanten Stromquelle, z. B. einer Akkumulatorenbatterie B geschaltet, während die beiden Anker A¹, A² hintereinander an den Nutzstromkreis, der Lampen L oder Widerstände w (Heizspiralen, Motoren usw.) enthält, angelegt und die Felder/¹/² der Maschinen M¹M² sowie die Felder F¹ F² der Maschinen D¹ D² je in Reihe von derselben Stromquelle abgezweigt sind. Steigt dann die Geschwindigkeit der Welle W¹ auf % Umdrehungen pro Minute, so möge D¹ die Spannung E₁, M¹ die Spannung e_x liefern. Ist dann B die Spannung der Batterie, so kommen auf den Motor M² noch e₂ = B — e_x Volt. Seine Geschwindigkeit möge bei der eingestellten Erregung seines Feldes /² den Wert M₂, entsprechend der gegenelektromotorischen Kraft e₂ annehmen. Die Dynamomaschine D² sei nun z. B. so bemessen, daß sie bei n₂ Umdrehungen mit dem Felde F² die Spannung E₂ liefere. Dann ist die Summe der Geschwindigkeiten % + -W₂ = n, die Summe der Spannungen E₁ + E₂ = E, welcher Wert gleich, größer oder kleiner als B sein kann. Nimmt jetzt z. B. die Geschwindigkeit der Welle W¹ bis auf die Hälfte ab, so würden die Spannungen von D¹ + M¹ E₁

= —- bzw. = gegenelektromotorische

6o

Kraft von M² = B — — e₂, die Geschwindigkeit der Welle W² = (n₂ + -^) und die elektro-

motorische Kraft der Hilfsdynamomaschine D²

E "~

— E₂ -\ werden, so daß also wiederum die

Summe der Geschwindigkeiten η =· n_x + W₂, die Summe der Spannungen E = E₁ + E₂ ist, ohne daß an den Feldern irgend etwas geändert ist.

* Steht die Welle W¹ still, so läuft nur der Maschinensatz M² D², und die Anker A¹ und a¹ verzehren nur die ihren Widerständen entsprechenden kleinen Spannungen; läuft die Welle W¹ in umgekehrter Richtung, so steigert W² seine Geschwindigkeit so hoch, daß n_% — M₁ = η wird; ist dies unerwünscht, so kann durch Anker- oder Felderumschaltung in bekannter Weise der frühere Zustand hergestellt werden.

ίο Überschreitet 'W¹ die Geschwindigkeit n, so nimmt W² eine negative, d. h. in. der Drehrichtung geänderte Geschwindigkeit an, und die gegenelektromotorische Kraft von M² wirkt derjenigen von M¹ entgegen, so daß die Spannung von M¹ + M² gleich der Spannung B bleibt, gleichviel wie weit auch M₁ und damit β_Λ zunimmt. Zum Laden der Batterie muß die elektromotorische Kraft von M² verringert werden, -was durch geringes Bremsen der

Achse Womöglich ist. Man kann noch besondere Regelungen der Spannung und Drehzahl dadurch bewirken, daß man die an den Bürsten der einzelnen ' Maschinen entstehenden wechselnden Spannungen zur Verstärkung oder Schwächung der Felderregungen benutzt, so läßt sich z.B. für das Feld /² des Motors M² außer der gewöhnlichen Erregerwicklung noch eine zweite Nebenschlußwicklung verwenden, die vom Anker a² abgezweigt ist. Ebenso kann man hier auch von den durch D. R. P. 140926, Kl. 21 d, bekannt gewordenen Regelungsverfahren für die Maschinen D¹, Z)², M¹, M² Gebrauch machen. Die Regelung ist bei passender Wahl der Verhältnisse innerhalb sehr weiter Grenzen genau ; es ist aber natürlich ohne weiteres möglich, an den Grenzen oder dauernd durch Veränderung der Erregungen, also durch zusätzliche oder abzügliche Haupt- oder Nebenschlußwindungen zu den Feldern/¹/² oder F¹F² oder zu beiden die Spannungen z. B. für den Fall veränderlicher Last noch weiter zu beeinflussen. Auch können die Felder, statt von der Batterie erregt zu werden, an die Summe der Spannungen 2T₁ + E₂ der Dynamomaschinen A^τ und A ² angeschlossen werden; ebenso kann man die Anker A¹ und a¹ des Haupt- und A² und a² des Hilfssatzes als Doppelanker je in ein gemeinsames Feld einbauen, wie Fig. 2 es schematisch darstellt.

Noch weitere räumliche Zusammenlegungen ergeben sich, wenn man die zwei Dynamomaschinen D¹ und D² durch eine einzige Hauptdynamomaschine D ersetzt, deren Feldmagnet F durch den Motor M¹ bzw. die Welle W¹ und deren Anker A durch den Motor M² bzw. die

■' Welle W² in entgegengesetztem oder gleichem Sinne zueinander gedreht wird (Fig. 3). Selbstverständlich ist auch die umgekehrte Anwengung möglich, bei welcher J^¹ den Anker, W² den Feldmagneten antreibt. Es sind dann Schleifringe nötig, um den drehenden Teilen den Strom zuzuführen. Fig. 4 stellt das Schaltungsschema einer solchen Anordnung dar. Die Anker a¹ und a² werden wie früher in Reihe vom Batteriestrom durchlaufen; ihre Felder f¹ und /² stehen fest und sind fremd, z. B. von der Batterie5 oder vom Anker A erregt. In der Fig. 4 ist der Fall gezeichnet, daß /^x von der Batterie, /² dagegen sowohl von der Batterie als von a¹ erregt wird. Läuft dann W¹ schnell, so wird das Feld /² verstärkt, und W² bzw. der mit ihm gekuppelte Feldmagnet F läuft noch etwas langsamer, als er dies ohnehin infolge der Ankerschaltung täte. Es ist dies eine der Möglichkeiten, die Regelgrenzen noch mehr zu erweitern. Dem kreisenden Felde F wird in Fig. 4 der Erregerstrom durch Schleifringe zugeführt. Da die Bürsten synchron mit dem Felde laufen, sind zur Abnahme des Stromes von den Bürsten des Ankers A ebenfalls Schleifringe nötig, die jedoch in Fig. 4 weggelassen worden sind.

Ebenso ist darauf verzichtet worden, andere bekannte Regelungsmittel, z.B. Gegenwicklungen, die vom Nutzstrom von A (Fig. 4) bzw. A¹ A² (Fig. ι und 2) durchflossen werden und die Felder f¹/² schwächen, zeichnerisch darzustellen. > '

Es kann durch diese Hilfsmittel erreicht werden, daß die Nutzspannung z. B. mit veränderlicher Last steigt oder konstant bleibt oder fällt. Diese Wirkung läßt sich auch noch durch Veränderung der Spannung B. der Hilfsstromquelle erreichen; die hier beispielsweise als Batterie gezeichnet ist.

Natürlich ist es auch möglich, die Dynamomaschine D ohne Stromwender als Wechselstrommaschine arbeiten zu lassen. Die Hilfsstromquelle B kann dabei eine Gleichstromdynamomaschine oder eine Batterie sein. Die Hilfsmaschinen M¹ M² sind ebenfalls für Gleichstrombetrieb gebaut.

Die Anordnung nach Fig. 5 ist eine weitere Ausbildung der in Fig. 3 dargestellten Anordnung. Während bei dieser die beiden Stromerzeuger D¹ und D² der Fig. 1 durch einen einzigen ersetzt sind, dessen Feld mit dem einen Motor M¹ und dessen Anker A mit dem anderen Motor M² mechanisch gekuppelt ist, und wobei einer der beiden Dynamoteile (in der Fig. 3 das Feld F) einen äußeren Antrieb durch R erhält, ist diese Vereinigung zweier getrennter Maschinen in Fig. 5 auch für die beiden Motoren M¹ und M² der Fig. 1 durchgeführt. Auf diese Weise entstehen zwei drehbare Ankert, auf einer gemeinsamen Welle W¹ und zwei drehbare Felder, die in der Fig. 6 zu einem Felde F¹ vereinigt sind, auf einer zweiten gemeinsamen Welle W¹. Wiederum wird eine der beiden Wellen, in der Fig. 5 die Feldwelle W¹, durch R von einer mechanischen Kraftquelle angetrieben. Der eine Doppelanker ist mit der Hilfsstroni-

quelle, der andere mit dem Nutzstromkreis verbunden. Diese Verbindungen sind in der Fig. 6 schematisch dargestellt, wobei eine Maschine mit Außenpolen vorausgesetzt ist. Die beiden Felder F¹ und F² erhalten gemeinsam ihren Antrieb durch R. Wird hierdurch eine derartige Geschwindigkeit des Feldes F² gegenüber dem Anker A² erzeugt, wie sie der Spannung der Hilfsstromquelle B entspricht,

ίο so steht die Ankerwelle W still, und die Lampen erhalten ihre normale Spannung. Sinkt die Geschwindigkeit von R unter jenes Normalmaß, so bewirkt die Hilfsstromquelle B, daß sich der Anker A², also auch die Welle W, in entgegengesetztem Sinne wie das Feld dreht, so daß die Relativgeschwindigkeit beider wieder die normale ist und im Anker A¹ infolgedessen wieder die normale Spannung erzeugt wird. Steigt dagegen die Geschwindigkeit von R über die Normalgeschwindigkeit, so wird die Hilfsstromquelle B bewirken, daß sich die Welle W in gleichem Sinne wie das Feld so dreht, daß die Relativgeschwindigkeit beider, also auch die Spannung von Anker A¹, wieder normal ist. In letzterem Falle wirkt der Anker A² als negativer Motoranker oder, als Stromerzeuger, der zur Aufladung der Batterie benutzt werden kann.
I Selbstverständlich kann auch der Anker des einen Teils mit dem Feldmagneten des anderen Teils mechanisch gekuppelt sein. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 7, wobei beispielsweise der eine Anker A² Außenpole F², der andere Anker A¹ dagegen Innenpole F¹ besitzt. Die ' Wirkungsweise ist genau die gleiche wie bei der Einrichtung nach Fig. 6. Wird als Nutzstrom Gleichstrom angewendet, so ist der Strom vom Anker A¹ natürlich durch Bürsten zu entnehmen, die mit dem Feld F¹ kreisen.

Bei Wechselstrom dagegen können selbstverständlich die Bürsten feststehen, während der Strom aus A¹ durch Schleifringe entnommen wird. Bürsten und Schleifringe sind in Fig. 7 fortgelassen.

Vereinigt man die beiden auf einer gemeinsamen Welle sitzenden Anker A² und A¹ bei der Anordnung nach Fig. 6 in bekannter Weise zu einem Doppelanker, so entsteht die Ausführungsform nach Fig. 8. Die Anker liegen dann in einem gemeinsamen Magnetfeld, gleichgültig, ob 'sich dies aus mehreren Einzelfeldern zusammensetzt oder nicht.

Bildet man endlich diese Anordnung zu einer Maschine mit einem Anker und Innenpolen aus, so erhält man die Anordnung nach Fig. 5, deren Schaltung Fig. 5a schematisch andeutet. Die Erregung des Feldes F geschieht in dieser Zeichnung durch die Hilfsstromquelle B. Es können natürlich auch, wie in Fig. 4 dargestellt, daneben noch zusätzliche oder abzügliche Hilfsr erregerwicklungen benutzt werden. Bei Entnahme von Wechselstrom können wieder an die Stelle der kreisenden Bürsten δ² Schleifringe mit feststehenden Bürsten treten.

In allen diesen Fällen übt natürlich der frei laufende Teil ein nur äußerst schwaches resultierendes Drehmoment auf die von der mechanischen Kraftquelle angetriebene Welle aus. Mit der Änderung dieses Drehmomentes, die durch alle bekannten Mittel, mechanische oder elektrische Bremsung des frei laufenden Teiles, Regelung des Feldes durch Änderung seiner Erregung, Sättigung oder Streuung, durch die Art der Ankerwicklung, in beschleunigendem oder verzögerndem Sinne erfolgen kann, werden sich auch die Ankerspannungen in jedem gewünschtem Maße verändern und regeln lassen, so wie es für die Ladung der Sammler oder den Betrieb der Stromverbraucher zweckmäßig erscheint.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung gleichbleibender oder in bestimmtem Sinne veränderlicher Spannung mittels Dynamomaschinen wechselnder Drehzahl, die zum Teil mit einer Hilfsstromquelle zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet^ daß von vier paarweise gekuppelten Dynamomaschinen (D¹, D^%, M¹, M²J deren eines Paar (D¹, M¹) irgendwie mechanisch mit veränderlicher Drehzahl angetrieben wird, während das andere Paar (D², M²J frei läuft, eine Maschine (M¹) eines Paares mit einer Maschine (M²) des anderen Paares in Reihe an die Hilfsstromquelle (B) angeschlossen wird, während die

■ beiden anderen Maschinen (D¹, D²) jedes Paares gleichfalls in Reihe liegen und den zu regelnden Stromkreis speisen, so daß die Summe der Drehzahlen beider Maschinensätze und somit die" Gesamtspannung der hintereinander geschalteten Stromerzeugermaschinen (D¹, D²) selbsttätig ohne· Zuhilfenahme von Schaltvorrichtungen auf gleichbleibender oder innerhalb der gewünschten Grenzen veränderlicher Höhe gehalten wird.

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

. von den paarweise gekuppelten Dynamomaschinen (D¹, M¹ bzw. D², M²) die eine oder beide je zu einer einzigen Dynamomaschine mit gemeinschaftlichem Felde und zwei Ankerwicklungen vereinigt sind.

3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zu verschiedenen Maschinensätzen gehörenden, hintereinandei geschalteten Dynamomaschinen (D¹, D²), die den zu. regelnden Stromkreis speisen, zu einer einzigen Maschine (D) vereinigt sind, deren Feldmagnet (F) von der mechanisch an-

getriebenen Welle (W¹) und deren Anker (A) von der frei laufenden Welle (W²) bzw. umgekehrt in gleichem oder entgegengesetztem Sinne angetrieben wird.

4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zu verschiedenen Maschinensätzen gehörenden, hintereinander geschalteten Maschinen (M¹, M²), die mit der Hilfsstromquelle (B) verbunden sind, zu einer einzigen Maschine vereinigt sind, deren Feldmagnet mit der mechanisch angetriebenen Welle (W¹) und deren Anker mit der frei laufenden Welle (W²) bzw. umgekehrt gekuppelt sind.

5. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die beiden zu verschiedenen Maschinensätzen gehörenden, hintereinander geschalteten Maschinen (D¹, D²), welche den zu regelnden Stromkreis speisen, als auch die beiden zu verschiedenen Maschinensätzen gehörenden, hintereinander geschalteten Maschinen (M¹, M²), welche mit der Hilfsstromquelle (B) verbunden sind, zu -je einer einzigen Maschine vereinigt sind, deren Feldmagnete mit der mechanisch angetriebenen Welle (W¹) und deren Anker mit der frei laufenden Welle (W²) bzw. umgekehrt verbunden sind, wobei die beiden Anker zu einem Doppelanker (A ) ausgebildet und die beiden Felder zu einem einzigen Felde (F) vereinigt sein können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.