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Sich selbst regelnde Gleichstrommaschine veränderlicher Drehzahl mit
bewickelten Haupt- und Hilfspolen und .zwischen diesen liegenden Bürsten. Die Erfindung
betrifft selbstregelnde Dynamomaschinen und insbesondere Dynamomaschinen jener Art,
wie sie in Verbindung mit einer Akkumulatorenbatterie ,zum Zwecke der Beleuchtung
von Zügen und Fahrzeugen benutzt werden.
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Durch die deutsche Patentschrift .z61696 ist eine umkehrbare, mit
veränderlicher Geschwindigkeit laufende, sich :selbst regelnde Gleichstrommaschine
bekanntgeworden, welche bewickelte Haupt- und Hilfspole und zwischen diesen liegende
Haupt- und Hilfsbürsten besitzt und nachfolgende charakteristische Merkmale aufweist:
Die Haupt-und Hilfsbürsten sind an die Verbindungspunkte der Haupt und Hilfserregerwicklungen,welche
zyklisch untereinander verbunden sind, angeschlossen; das Ankerquerfeld der Ankerleiter
unter ;den Hauptpolen, welches in Richtung der Hilfspole wirkt, kehrt die Ankerspannung
der Hilfserregerwicklungen, nachdem der remanente Magnetismus der Hilfspole überwunden
ist, um,; hierauf wirkt dieses Ankerquerfeld, gleich denn Ankerfelde der Ankerleiter
unter den Hilfspolen, deren Ankerfeld in derselben Achse wie das Hauptfeld liegt,
nämlich .entgegengesetzt zu dem Erregerfeld, welches sich in derselben -Achse befindet,
d..h. entgegengesetzt .zu .dem Felde der Hilfspole, und zwar in überwiegendem Maße;
infolgedessen entsteht eine resultierende Quermagnetiserung, welche durch die Hauptpole
in derselben Richtung wie das resultierende Hauptfeld geht und bei zunehmender Geschwindigkeit
rasch geschwächt wird, da das Feld der Hilfspole schneller zunimmt als glas ihm
entgegenwirkende Ankerquerfeld.
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Erfinder haben festgestellt, daß, wenn die Eigenschaft der Umkehrbarkeit
aufgegeben wird, bessere selbstregelnde Wirkungen und weitere im nachstehenden näher
beschriebenen Vorteile erhalten werden, indem man sämtliche obenerwähnten Merkmale
beibehält, mit der einzigen Ausnahme, daß, anstatt die Enden der Wicklungen der
Haupt- und Hilfspole zyklisch miteinander zu verbinden; die Enden einer jeden Hilfspolwicklung
mit der Haupt- und der Hilfsbürste verbunden werden. Die Hauptpole werden mit gewöhnlichen
Nebenschluß- oder Fremderregerwicklungen versehen, wobei besagte Wicklungen von
den Hilfsbürsten und im Falle von Fremderregung auch von dien Hauptbürsten vollständig
getrennt sind.
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Da die Hauptpole der Dynamo gemäß der Erfindung von einem Strom erregt
werden, der von den die Hälfte des Ankers überspannenden Hauptbürsten, und nicht
von einer Haupt- und Hilfsbürste, die nur .einen Teil der -Ankerhälfte überspannen,
entnommen
wird, ist das Erregungsfeld stärker und die Dynamo- liefert
schon bei niedrigerer Geschwindigkeit denselben Strom wie die Maschine nach Patent
2,61696, wodurch die Stromerzeugungsgeschwindigkeit niedriger und die Maximalstromstärke
und Maximalleistung höher ausfallen als bei der vorerwähnten Maschine, während man
gleichzeitig eine günstigere Charakteristik in bezug auf die Konstanz der Maximalleistung
bei zunehmender Geschwindigkeit erhält. Man bekommt noch günstigere Resultate, wenn
die Hauptpole mit Fremderregungs- anstatt mit gewöhnlichen Nebenschlußwicklungen
versehen sind.
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Auf der Zeichnung zeigt: Fig. i eine Dynamomaschine, bei welcher die
Hauptpole mit gewöhnlichen Nebenschlußwicklungen versehen sind, und Fig. 2 bis 6
verschiedene Diagramme, welche die in der Maschine erzeugten verschiedenen Kraftlinienströme
und deren Wirkung in verschiedenen Stadien des Ganges veranschaulichen.
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In der Fig. i bezeichnen a, a die Haupt- und b, b die
Hilfspole, während mit e, c die auf den Hauptpolen a, a vorgesehenen
gewöhnlichen Nebenschlußwicklungen bezeichnet sind. Weiterhin bezeichnend,
d, die auf den Hilfspolen b, b' vorgesehenen Wicklungen, e, e1 die
Haupt-- und f, fl die Hilfsbürsten. Die beiden Enden einer jeden der auf
den Hilfspolen b, b angeordneten Erregerwicklungen d sind entsprechend mit einer
Hauptbürste e (bzw. e,.) und einer Hilfsbürste f (bzw. f,.) verbunden.
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In einer gemäß der Erfindung eingerichteten Dynamomaschine werden,
wenn die Maschine läuft, zwei Felder erzeugt, nämlich ein Kraftlinienhauptstrom,
welcher das Joch, die Hauptpole und den Anker. durchfließt, sowie ein Kraftlinienhilfsstrom,
welcher durch das Joch und den Anker und durch je einen Haupt und Hilfspol fließt
und in den Hauptpolen in derselben Richtung wirkt wie der Kraftlinienhauptstrom.
Dies ist deutlich ersichtlich aus Fig. 2, in welcher g den Kraftlinienhauptstrom
und lz den Kraftlinienhilfsstrom bezeichnet. Die Drehrichtung der Maschine ist durch
einen Pfeil angedeutet.
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Die Wirkungsweise der Dynamomaschine ist folgende: Wenn der Anker
in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles gedreht wird, hat die in den Leitern
i unter den Hauptpolen a erzeugte elektromotorische Kraft eine derartige Richtung,
daß der Strom, welcher von den Hauptbürsten e, e,_ abgenommen wird und durch die
Wicklungen c der Hauptpole a, a fließt, diese Pole erregt, indem er den remanenten
Magnetismus-verstärkt. Der .remanente Magnetismus der Hilfspole b, b hat
die Richtung des Pfeiles j (Fig. 3) und wird geschwächt, wenn die Geschwindigkeit
wächst, da die Wicklungen d auf die Pole b
in derartiger Richtung aufgewunden
sind, daß der Strom, welcher in den Ankerleitungen unter den Hilfspolen durch den
remanenten Magnetismus erzeugt wird, durch die Wicklungen d zuerst in der durch
den Pfeil l (Fig. 3) angedeuteten Richtung fließt, d. h. in einer Richtung, welche
der in Fig. i durch den Pfeil m angedeuteten entgegengesetzt ist; das durch diesen
Strom erzeugte Feld wirkt in der Richtung des Pfeiles 7a, d. h. entgegengesetzt
dem Felde des remanenten Magnetismus. Das Feld, welches durch den durch die Ankerleiter
i fließenden Strom erzeugt wird, wirkt gleichfalls entgegengesetzt dem rernanenten
Magnetismus der Pole b und überwindet denselben allmählich in dem 'Maße, als die
(=eschwindiglireit der Maschine wächst, so daß nunmehr in den Leitern h ein Strom
erzeugt wird, welcher die Wicklungen d in der Richtung des Pfeiles in durchfließt
und ein Feld erzeugt, welches entgegengesetzt dem Felde der Ankerleiter i wirkt.
Dieses Stadium des Ganges der Maschine ist in Fig. q. schematisch dargestellt, wobei
der Pfeil o die Richtung des Kraftlinienquerstromes des Ankers und der Pfeil p die
Richtung des durch die Wicklungen d erzeugten Feldes andeutet. In dem Maße, wie
die Potentialdifferenz zwischen den die Ankerleiter k überspannenden Bürsten
e
und f wächst, wächst auch der durch die Wicklung d in der Richtung
des Pfeiles in. durchfließende Strom, wodurch das Feld der Wicklung d, welches in
der Richtung des Pfeiles p, d. h. entgegengesetzt dem Felde der Ankerleiter i wirkt,
entsprechend verstärkt wird. Der von den Bürsten e, e, abgenommene Arbeitsstrom
fließt durch die Ankerleiter k und erzeugt hierdurch ein Feld, welches dem Felde
der Hauptpole a entgegenwirkt.
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Wenn, nachdem die Dynamomaschine ihre normale Arbeitsgeschwindigkeit
erreicht hat, die Schnelligkeit des Laufes erhöht wird, so wird die in den Ankerleitern
i induzierte elektromotorische Kraft gleichfalls erhöht, was zur Folge hat, daß
das in der Richtung des Pfeiles o wirkende Feld der Ankerleiter i verstärkt wird.
Infolge dieser Feldverstärkung wird auch die Potentialdifferenz zwischen den die
Ankerleiter k überspannenden Bürsten e und f erhöht und hierdurch wieder der die
Wicklung d in der durch den Pfeil in angedeuteten Richtung durchfließende Strom
verstärkt. Dieser Strom erzeugt ein Feld, welches entgegengesetzt dem Felde der
Ankerleiter i wirkt. Gleichzeitig wird die* Potentialdifferenz zwischen den die
Ankerleiter k überspannenden Bürsten e und f erhöht, lediglich infolge der Geschwindigkeitszunahme,
wenn
man von der Erhöhung absieht, welche von der Verstärkung des Feldes der Ankerleiter
i herrührt. - Das in der Richtung des Pfeiles p wirkende Feld der Wicklung
d
wächst also schneller als das Feld der Ankerleiter i, welches in entgegengesetztem
Sinne, d. h. in der Richtung des Pfeiles o wirkt, so daß das resultierende Hilfsfeld
1c (Fig. ?) schnell geschwächt wird, sobald die Geschwindigkeit gesteigert wird.
In den Fig. 5 und 6 zeigt der Pfeil r die Richtung des von der Erregerwicklung c
des Hauptpoles`a erzeugten Hauptfeldes, der Pfeile die Richtung des durch den die
Ankerleiter k durchfließenden Strom erzeugten Entmagnetisierungsfeldes und der Pfeil
3 die Richtung des Kraftlinienhilfsstromes h in dem Hauptpol an. Fig. 5 stellt hierbei
den Zustand der Maschine nach Erreichung ihrer normalen Arbeitsgeschwindigkeit dar,
während Fig. 6 bei einem Vergleich mit Fig. 5 die Ab- und Zunahme der verschiedenen
Kraftlinienströme veranschaulicht, welche eintritt, wenn die Geschwindigkeit der
Maschine über die Normalgeschwindigkeit hinaus gesteigert wird; die betreffen, den
Veränderungen sind hierbei durch die verschiedene Stärke der Pfeile I, 2 und 3 zur
Anschauung gebracht.
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Statt die Dynamomaschine mit vorspringenden Hilfspolen zu bauen, kann
man die Wicklungen, welche ein dem Ankerquerfeld entgegengesetztes Feld erzeugen,
unmittelbar auf dem Joch der Maschine anordnen.