DE235089C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 235089 -KLASSE 2\d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. April 1910 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom ■

20. März 1883

„ , -— für
14. Dezember 1900

Die Erfindung betrifft eine Anordnung der Polschuhe und der Erregerstromkreise von Gleichstrommaschinen und Gleichstrommotoren, welche durch einfaches Verändern des Erregerstromes bzw. eines Teiles desselben eine veränderliche Geschwindigkeit bei den Elektromotoren bzw. eine veränderliche elektromotorische Kraft bei den elektrischen Maschinen, und zwar ohne Funkenbildung am Stromabgeber erzielen läßt.

Es ist schon vorgeschlagen worden, zwei Polpaare von entgegengesetzter Polarität unter verschiedenen Winkeln mit Bezug auf die Bürsten einer elektrischen Maschine anzuordnen, wobei das eine Polpaar Reihenwicklung und das andere Polpaar Nebenschlußwicklung besitzt.

Es ist auch schon bekannt, neben der Hauptmagnetwicklung noch eine zusätzliche Wicklung auf demselben Pol wie die Hauptwicklung, und zwar in der Nähe der Polspitze bzw. konzentrisch zu der Hauptwicklung anzuordnen.

Die Anordnung von zusätzlichen Hilfspolen hat aber den Nachteil, daß jeder dieser zusätzlichen Pole seinen eigenen magnetischen Kraftstrom erzeugt, und daß folglich statt eines ganz klar bestimmten Kraftstromes an einem einzigen Punkt es zwei gesonderte Maxima gibt, zwischen denen ein Punkt liegt, bei dem die Bürstenstellung annähernd gut und richtig, aber niemals vollkommen richtig ist, besonders wenn die Geschwindigkeit bzw. die elektromotorische Kraft sehr veränderlich sind. .

Die Anordnung besonderer Wicklungen an den Polspitzen oder konzentrisch zu dem eigentlichen Pol hat aber einen ganz anderen Zweck als die vorliegende Erfindung und ist nicht imstande, die Funkenbildung an den Bürsten bei schwachwerdendem magnetischen Feld zu verhüten.

Bei der vorliegenden Maschine werden die Magnetwicklungen übereinander so angeordnet, daß ihre Achsen nicht zusammenfallen.

In den Zeichnungen zeigt die

Fig. ι zwei Wicklungen A und B₁ wobei A eine Nebenschlußwicklung und B eine Reihenwicklung darstellt.

Mit C D ist die Achse des magnetischen Kraftstromes bezeichnet, welcher erzeugt wird, wenn nur die Wicklung A erregt wird.

Fließt aber Strom nur in der Wicklung B, so wird der hierdurch erzeugte magnetische Kraftstrom die Achse E F haben.

Unter den Arbeitsbedingungen, bei welchen

die gegenseitigen Verhältnisse der Nebenschlußwicklungen und der Reihenwicklungen sich mit der durch die Maschine fließenden Strommenge verändern, ist das Maximumfeid zwischen den beiden Achsen C D und E F gelegen und verändert sich je nach der Stromstärke.

Die Fig. 2 zeigt, wie die Anordnung der Fig. ι an einer zweipoligen Maschine oder an einem zweipoligen Motor angebracht werden kann, wobei jeder Pol aus drei Teilen U₁ U₁, U₂ bzw. V₁ V₁, V₂ besteht, deren Wicklungen a, c bzw. b, d denselben Querschnitt besitzen und sich kreuzen. Diese Anordnung ist jedoch für den Fall nicht geeignet, in welchem die gewöhnlich als Motor arbeitende Maschine zeitweilig auch als Dynamo laufen soll. Denn nimmt man, wie dies in gewissen Fällen vorkommt, an, daß der Strom in einer der beiden Wicklungen in umgekehrter Richtung fließt und ein entgegengesetzt wirkendes magnetisches Feld erzeugt, so erhellt aus der in der Fig. ι veranschaulichten Anordnung, daß sich in den nicht übereinander liegenden Wicklungsteilen zwei Felder bilden werden, und daß diese einander entgegengerichteten Felder die Neig'ung haben werden, ein resultierendes Feld zu bilden, dessen Kraftlinien nicht in den Anker fließen. Bekanntlich müssen die Bürsten bei einer Dynamomaschine hinter der neutralen Linie und bei einem Motor vor derselben liegen, und diese Bedingung würde in diesem Falle nicht erfüllt sein.

In diesem Falle kann man dann die in der Fig. 3 veranschaulichte Anordnung benutzen, bei welcher die beiden Wicklungen^ und B ungleiche Oberflächen besitzen und an einer Seite übereinander liegen. Die Achsen p, q und s, t geben die Grenzen für die Verschiebung der Achse des resultierenden Feldes an, wenn die Ströme in beiden Wicklungen gleich gerichtet sind. Fließen die Ströme jedoch in entgegengesetzter Richtung, so hat die Achse des resultierenden Feldes infolge dieser An-Ordnung das Bestreben, die Lage x, y zwischen den linken Seiten der Spulen A und B anzunehmen. Wirkt beispielsweise die von dem Strom in der Wicklung B erzeugte magnetische Kraft derjenigen der Wicklung A entgegen, so kann es vorkommen, daß sich die Kräfte gleich werden. Infolge dieses Umstandes ist dann in der ganzen Wicklung B und in dem darüber liegenden Teil der Wicklung A ein magnetisches Feld nicht länger vorhanden, und das resultierende Feld beschränkt sich auf den Teil der Wicklung A, welcher außerhalb der Spule B liegt. Die letztere Anordnung ist in Fig. 4 in Verbindung mit einem zweipoligen Motor veranschaulicht, welcher zeitweilig und, wenn erwünscht, auch als Dynamo arbeiten kann.

Anstatt eines Motors wollen wir uns zuerst mit einer elektrischen Maschine beschäftigen, welche der in Fig. 4 veranschaulichten Anordnung entspricht. Der Jochring G trägt zwei Pole, von denen jeder aus zwei Teilen besteht, wobei die Teile Ii und / den einen Pol und die · Teile / und K den anderen Pol bilden.

Das Erregersystem ist ein zusammengesetztes, indem die Wicklungen m, m und η, η ηο den Nebenerregungskreis bilden, während die Wicklungen p, p und q, q in Reihe mit dem Anker liegen. Die Bürsten haben eine derartige Stellung, daß die kurzgeschlossenen Teile des Stromabgebers denjenigen Ankerwindungen entsprechen, welche von dem maximalen Kraftstrom durchquert werden.

Wird kein Strom von der elektrischen Maschine abgegeben, so folgt der maximale Kraftstrom der Symmetrieachse der Pole, da alsdann der induzierende Kraftstrom nur durch die Wicklungen m, m und η, η hervorgebracht wird.

Wird aber Strom von der elektrischen Maschine an das Netz abgegeben, so wird von den Reihenwicklungen p, p und q, q,. welche nicht dieselbe Achse wie die Nebenschlußwicklungen besitzen, ein Kraftstrom erzeugt, der zu dem Kraftstrom der Nebenschlußerregung hinzukommt. Alsdann nimmt der maximale Kraftstrom statt einer wagerechten Richtung eine geneigte Richtung an, welche einen Winkel α mit ersterer bildet, wobei a = f (I) ist, wenn / den vom Anker gelieferten Strom bedeutet.

Da anderseits der vom Anker selbst erzeugte Kraftstrom dahin wirkt, die Richtung des induzierenden Kraftstromes um einen Winkel in einem zu der eben angeführten Richtung entgegengesetzten Sinne zu drehen, so werden diese beiden Wirkungen sich gegenseitig aufheben, und die Bürsten werden stets eine richtige Stellung am Stromabgeber innehalten.

Es muß die Anzahl der Amperewindungen der Reihenwicklungen derartig sein, daß diese AVicklungen die gleiche Wirkung, aber in der entgegengesetzten Richtung wie die Amperewindungen des Ankers ausüben. Diese Bedingung kann angenähert rechnungsmäßig erfüllt und nachher durch Versuche berichtigt werden.

Betrachtet man jetzt statt einer elektrischen Maschine einen Motor mit derselben Anordnung der Pole, wie in Fig. 4 veranschaulicht, so muß in diesem Falle der Motor sich in einem der Drehung der Maschine entgegengesetzten Sinne drehen, weil die Rückwirkung jetzt eine umgekehrte ist. Das Arbeiten des Motors in demselben Drehsinne wie die elek-Irische Maschine, d.h. dem normalen Dreh-, sinne entgegengesetzt, ergibt immer noch

eine richtige Stellung der Bürsten. Bei dieser Anordnung subtrahiert sich aber das Reihenfeld von dem Nebenschlußfeld, anstatt sich zu ihm zu addieren, und die Achse des maximalen Kraftstromes entfernt sich von der Achse des Reihenkraftstromes, anstatt sich ihr zu nähern. Dieser Arbeitszustand kann nicht als normal angesehen werden, weil er bei geschwächtem Feld stattfindet. Er verläuft

ίο aber ohne Funkenbildung an den Bürsten und kann ohne Gefahr angewandt werden.

Selbstverständlich können sämtliche beschriebenen Anordnungen auch bei vielpoligen Maschinen Anwendung finden.

In dem besonderen Fall, wo die Maschine eine zusammengesetzte Wicklung hat, wird der unveränderliche Stromkreis durch die Nebenschlußwicklung und der veränderliche Stromkreis durch die Reihenwicklung gebildet.

Verlangt man aus besonderen Rücksichten eine elektrische Maschine bzw. einen Elektromotor mit ausschließlicher Nebenschlußwicklung (s. Fig. 5), so wird jeder Pol mit zwei unabhängigen Nebenschlußwicklungen ausgestattet, wobei deren Achsen räumlich gegeneinander verschoben sind oder unter einem Winkel zueinander angeordnet werden: Die resultierende Achse ist veränderlich, indem mittels eines Regelungswiderstandes die Größe des Erregerstromes der einen Wicklung von Null bis zu einem Größtwert verändert werden kann.

Eine elektrische Maschine bzw. ein Elektromotor, welcher ausschließlich Reihenwick-Jungen besitzt (s. Fig. 6), erhält eine ähnliche Ausführungsform, indem die Windungszahl der einen Reihenwicklung veränderbar gemacht wird;

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Anordnung zur Regelung und Funkenverhütung bei elektrischen Maschinen mit ausgeprägten, zwei- öder mehrteiligen Polen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedenen Beeinflussungen unterliegende Erregerwicklungen auf den unterteilten Polen so angeordnet sind, daß ihre Achsen nicht zusammenfallen, so daß die Linie des maximalen Kraftflusses innerhalb jedes unterteilten Poles je nach den betreffenden Beeinflussungen sich mehr oder weniger seitlich verschiebt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole je in drei Teile unterteilt und auf jedem unterteilten Pol zwei sich kreuzende Wicklungen von gleichem oder ungleichem Querschnitt angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2 für reine Nebenschluß- . und Reihenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden gegeneinander versetzten Erregerwicklungen mit Regelungsvorrichtungen zur Änderung ihrer Erregung versehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.