DE238151C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 d. GRUPPE

Wechselstrom-Maschinenanlage. Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. März 1910 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf Wechselstrom-Maschirienanlagen und bezweckt die Ausbildung der Generatoren und Motoren in der Weise, daß das Potential irgendeines Teiles der Wicklung sich nicht wesentlich von dem der Erde unterscheidet.

Es ist bereits mehrfach vorgeschlagen worden, die Geschwindigkeit der Wellen auf elektrischem Wege, ζ. Β. durch Verwendung einer

ίο von einer Dampfmaschine oder einer sonstigen Kraft getriebenen, den Motor oder die Motoren zur Betätigung der Arbeitswelle oder -wellen mit Strom speisenden Dynamo herabzumindern.

So ist beispielsweise vorgeschlagen worden, eine oder mehrere Dampfturbinen zum Antrieb von Wechselstromerzeugern zu verwenden, welche die die Schiffspropellerwellen antreibenden oder den Antrieb derselben unterstützenden Motoren mit Strom versorgen. Diese Anordnung hat den großen Nachteil, daß eine verhältnismäßig hohe Spannung nicht nur mit Rücksicht auf die Größe des Schaltmechanismus und der Kabel, sondern auch deshalb benutzt werden muß, weil ein Wechselstromerzeuger von gegebener Größe sich nicht für eine geringere Spannung eignet, ohne die Anzahl der Nuten pro Phase und Pol entsprechend zu vermindern. In vielen Fällen ist aber eine hohe Spannung aus Mangel an Einfachheit und Betriebssicherheit nicht einwandfrei, und besonders bei Verwendung an Bord eines Schiffes ist es bei Maschinen mit hoher Spannung schwierig, die Isolation dauernd gut zu erhalten, weil die Luft eine beträchtliche Menge Feuchtigkeit und Salz enthält. Bei elektrischen Anlagen zum Antrieb der Schiffspropeller ist eine besondere Anordnung zum Fördern einer großen Menge Kühlluft für die Wechselstromerzeuger und Motoren nach dem Maschinenraum hin erforderlich, und da diese Luft häufig Feuchtigkeit und Salz mit sich führt, wird die Erhaltung des Isolierzustandes der Anlage erschwert.

Die Erfindung besteht nun darin, daß ein oder mehrere Generatoren gemeinschaftlich mit einem oder mehreren Motoren bewickelt werden, und zwar derart, daß ein Teil der Motorenwicklung mit einem Teil der Generatorenwicklung abwechselt, wodurch nur geringe Potentialunterschiede auftreten.

Das gemeinschaftliche¹ Bewickeln des Generators und des Motors erfolgt derart, daß man den Wicklungsdraht durch einen, zwei oder durch eine sonstige kleine Anzahl der in dem Anker des Generators vorgesehener Nuten dann durch die in dem Motor vorgesehenen Nuten und zurück durch einen, zwei oder durch eine sonstige kleine Anzahl in dem Anker angeordneter Nuten führt, so daß Generatorwicklungen mit Motorwicklungen abwechseln. Die Schaltung kann dann so getroffen werden, daß der durch die Nuten des Generatorankers und durch den Motor fließende Strom die Spulengruppen hintereinander oder parallel durchläuft.

Diese gemeinschaftliche Bewicklung des Generators und Motors ist insbesondere auch dann anwendbar, wenn der Motor im Vergleich zum Generator eine große Anzahl Pole besitzt.

Vermöge der Erfindung kann bei elektrischen Anlagen oben erwähnter Art jede

beliebige Anzahl Schlitze per Pol und Phase Verwendung finden, ohne daß sich das Potential irgendeines Teiles der Generator- oder Motorwicklung von dem eines anderen Teiles oder von dem der Erde wesentlich unterscheidet. Gemäß dieser Anordnung kann also z. B. anstatt eine hohe Spannung, z. B. 2000 Volt, zu erzeugen und zu verwenden, diese Spannung in 20 Stufen zu je 100 Volt erzeugt und verwendet werden, und die Verbindungen können so getroffen werden, daß die maximale Spannung gegenüber Erde die auf einem einzigen Leiter herrschende ist, und daß der maximale Potentialunterschied zwischen irgend zwei Punkten der Wicklung nicht größer ist als die zwischen zwei Leitern herrschende Spannung. Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele veranschaulicht.

Fig. ι zeigt eine Einphasenanlage,

Fig. 2 eine Zweiphasenanlage,

Fig. 3 eine der in Fig. 1 angedeuteten ähnlichen Anlage mit größerer Spannungsverminderung und

Fig. 4 eine Einphasenanlage mit paralleler Schaltung der. Wicklungen.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind alle Wicklungen des Generators α und des Motors b sowie zwei Generatorleiter jeder Gruppe hintereinander geschaltet, d. h. die Wicklung kommt von der einen Nut des Generators α bei 1, führt nach dem gegenüberliegenden Schlitz 2 und von da nach dem Motor b. Nachdem die Wicklung dann eine Nut jeder Wicklungsgruppe 3, 4 des Motors passiert hat, wird sie zurück nach dem Generator durch ein weiteres Nutenpaar 5, 6 geführt usw. Gewünschtenfalls kann an Stelle der in der Zeichnung angedeuteten drei getrennten Drähte ein gemeinsamer Draht als Rückleitung verwendet werden. Diese Anordnung gibt im Vergleich mit einer Anordnung, in welcher die Wicklung, bevor sie zu dem Motor geleitet wird, alle Generatornuten passiert hat, eine Spannungsverringerung von 1:3.

Für den Fall, daß der Generator ein Paar Pole und der Motor fünf Paar Pole besitzt, erhält man ein Geschwindigkeits-Übersetzungsverhältnis von 5:1.

Bei der in der Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung ist ein Zweiphasengenerator α mit zwei Einphasenmotoren b, c gemeinsam bewickelt. Die Anordnungen für einen Zweiphasengenerator sind den in der Fig. ι veranschaulichten ähnlich.

In der in der Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung wird die Wicklung, nachdem sie nur eine Nut des Generators a passiert hat, nach dem Motor b geleitet und wird dann nach dem Passieren einer Nut jeder Wicklungsgruppe des Motors nach dem anderen Ende des Generators und dann zurück durch eine andere Nut geführt. Da in diesem Falle die Wicklung nur eine einzige Generatornut passiert hat, bevor sie nach dem Motor geleitet wird, erhält man eine weitere Spannungs- 6g verminderung, nämlich von 6:1.

Fig. 4 veranschaulicht eine Anordnung, bei der drei parallel geschaltete Wicklungen 1, 2, 3 in der gleichen Achse angebracht sind. Die Phase in den drei Wicklungen ist dieselbe, jedoch ist die Spannung in ihnen verschieden, und es ist daher in diesem Falle erforderlich, das Verhältnis der Entfernung der Nuten des Motors b voneinander entsprechend der Entfernung der Nuten in dem Generator α voneinander zu wählen.

Ebenso könnten auch parallel geschaltete Wicklungen in verschiedenen Achsen angeordnet werden, oder die Maschine kann zu demselben Zwecke mit einer außergewöhnlich großen Anzahl Phasen ausgerüstet werden.

Bei den in den Fig. 1, 2 und 4 angedeuteten Wicklungen kann die Anzahl der Leitungen zwischen dem Generator und dem Motor durch Vereinigung der Rückleitungen verringert werden. Für diese gemeinsame Rückleitung kann ein besonderer Draht vorgesehen sein, oder es kann das Gebäude, das Schiff oder eine sonstige Erdleitung dafür verwendet werden.

Ferner können die Wicklungen an geeigneten Stellen mit der Erde verbunden werden, um den Potentialunterschied zwischen irgendeinem Teil der Wicklung und der Erde zu verringern, wobei diese Erdverbindung zweckmäßig durch einen Widerstand geleitet wird, um die schädliehen Wirkungen eines Kurzschlusses zu vermindern.

Die Erfindung ist sowohl bei einphasigen Maschinen als auch bei einer solchen mit irgendeiner beliebigen Anzahl Phasen verwendbar. Z. B. werden bei einer Zweiphasenanlage die die Phasen führenden Wicklungen zwischen dem Generator und dem Motor in der oben beschriebenen Weise gemeinschaftlich gewickelt.

Weiter können bei Verwendung einer Dreiphasenanlage die Wicklungen in ähnlicher Weise angeordnet werden. Wenn man dabei die Drehrichtung des Motors umkehren will, ohne die Drehrichtung des Generators zu ändern, ist eine Schaltvorrichtung vorzusehen, um die Reihenfolge der Phasen in geeigneter Weise zu ändern.

In gewissen Fällen jedoch, nämlich bei Verwendung eines Einphasenmotors, der gemeinschaftlich mit einer hin und her gehenden Maschine zum Antrieb der Propellerwelle eines Schiffes dient und seinen Strom von einem vermittels einer Abdampfturbine getriebenen Generator erhält, ist weder ein Umkehren der Drehrichtung des Motors noch der Drehrichtung des Generators erforderlich, da der Motor

immer in der Richtung läuft, welche die hin und her gehende Maschine ihm gibt.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein Generator mit zwei oder mehreren Motoren oder auch umgekehrt gemeinsam bewickelt ist, wie z. B. in dem Falle, wo ein Generator die beiden Wellen eines Doppelschraubendampfers antreibt, kann der Generator eine Zweiphasen wicklung besitzen, von

ίο denen jede, wie in der Fig. 3 veranschaulicht ist, einen Motor speist, oder es können drei oder mehr Phasen Verwendung finden, von denen jede einen oder mehrere Motore speist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß ein Mehrphasengenerator mit gleichzeitiger Ersparnis an Material und Kosten verwendet werden kann, während die Motoren alle einphasig sind und so entweder in der einen oder anderen Richtung laufen, je nachdem sie angelassen werden.

Ein oder mehrere Generatoren können gemeinsam mit einem oder mehreren Motoren gewickelt werden, und die Generatoren können ■ von besonderen Turbinenanlagen oder von einer Hoch- und Niederdruckturbine oder von einer aus drei oder mehreren hintereinander geschalteten Stufen bestehenden Turbine angetrieben werden; ferner können die Generatoren verschiedene Pol- oder Phasenzahl haben und in geeigneter Weise derart elektrisch gekuppelt sein, daß eine große Ersparnis bei verschiedenen Geschwindigkeiten des Schiffes erzielt wird.

Obgleich bei den oben beschriebenen An-Ordnungen Induktionsmotoren verwendet worden sind, versteht es sich von selbst, daß die Erfindung sowohl auf ein- und mehrphasige Synchronmotoren als auch in einigen Fällen auf Wechselstrom-Kollektormotoren, und zwar besonders auf solche übertragen werden kann, bei ' denen die Kommutatorbürsten kurzgeschlossen sind.

Ferner leuchtet es ein, daß man einen Generator und Motor zusammen mit einem Transformator gemeinsam bewickeln kann, wobei die Primärspule desselben mit dem Generator und die Sekundärspule mit dem Motor gemeinsam bewickelt werden kann. Dies geschieht dadurch, daß, die Wicklung durch eine, zwei oder eine sonstige kleine Anzahl Nuten des Generatorankers geleitet und dann ein, zwei oder mehrere Male um den Transformator gewickelt und die Sekundärspule des Transformators auf ähnliche Weise mit den Motorwicklungen gemeinsam gewickelt wird. Diese Anordnung wird entweder da verwendet, wo ausnahmsweise niedrige oder außerordentlich hohe Spannung verlangt wird und wo der Generator nicht direkt für diese Spannung bewickelt werden soll.

Das Geschwindigkeits-Übersetzungsverhältnis kann bei allen oben beschriebenen Anordnungen in irgend geeigneter Weise geändert werden, und zwar beispielsweise durch Verändern der elektrischen Verbindungen des Motors oder Generators, wodurch man eine verschiedene Anzahl Pole erhält.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Wechselstrom-Maschinenanlage, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Generatoren gemeinschaftlich mit einem oder mehreren Motoren derart bewickelt sind, daß immer ein Teil der Motorwicklung mit einem Teil der Generatorwicklung abwechselt.

2. Verfahren zur Herstellung der Wicklung bei der Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wicklungsdraht durch eine, zwei oder durch eine sonstige kleine Anzahl der in dem Anker des Generators vorgesehenen Nuten, dann durch die in dem Motor vorgesehenen Nuten und zurück durch eine, zwei oder durch eine sonstige kleine Anzahl der in dem Anker angeordneten Nuten führt, so daß die Generator wicklungen mit den Motorwicklungen abwechseln und der durch die Nuten des Generatorankers und durch den Motor fließende Strom die Spulengruppen hintereinander oder parallel durchläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 2 bei Anwendung eines Transformators zwischen

' Generator und Motor, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspule des Transformators mit dem Generator und die Sekundärspule mit dem Motor gemeinschaftlich gewickelt werden.

4. Anlage nach Anspruch 1 für Mehrphasengenerator, dadurch gekennzeichnet, daß jede Generatorphase mit einem Einphasenmotor gemeinschaftlich gewickelt ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.