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Elektromotor für Wechselstrom hoher Periodenzahl. Zur Umwandlung von
Wechselströmen hoher Periodenzahl in dynamische Energie müssen besondere Arten von
Elektromotoren verwendet werden. Es sind dafür verschiedene Bauarten vorgeschlagen
worden, z. B. Kondensatorinotoren, hei denen Stator und Rotor aus Tncluktionskondensatoren
bestehen.
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Iss wurde nun gefunden, (iaß solche @Iotoren durch eine im folgenden
beschriebene neue Konstruktion der Induktionskondensatorflächen
eine
wesentliche Verbesserung erfahren. Erstens wird ihre Wirksamkeit höher, und zweitens
eignen sich finit solchen neuartigen Kondensatorflächen ausgestattete Motoren in
hervorragender Weise auch für die L nitN-an(1-lung elektromagnetischer Schwingungen
sehr hoher Wechselzahl und ungedämpfter Natur in mechanische Energie. Es hat sich
gezeigt, daß diese Vorteile dann erreicht werden, wenn die Kondensatorflächen auf
dem Stator und Rotor aus gut leitenden, eisenfreien Bändern oder Drähten hergestellt
sind, die in besonderer Weise spiralförmig gebogen oder gewickelt sind.
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Abb. i stellt das Schema eines Elektromotors für Wechselstrom hoher
Periodenzahl dar. Es ist für das Verständnis erforderlich, den Grundgedanken dieser
Motoren zunächst an diesem einfachsten Schema zu erklären.
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Von einer Energiequelle mit genügend hoher Spannung (Wechsel- oder
Gleichstrom) werden die inneren Platten der Kondensatoren und 6 bei Funkenstrecke
7, 8 geladen, bis die Spannung so weit gestiegen ist, daß ein Funke überspringt.
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Da die Funkenstrecke j, 8 über ' Kondensator 5, selbstinduktive Spule
9 und Kondensator 6 einen geschlossenen, oszillatorischen Kreis bildet, so werden
in diesem Kreis Entladungen der elektromagnetischen Schwingungen hoher Wechselzahl
erzeugt. Die erzeugten Schwingungen hoher Wechselzahl im Priniärkreis 9 erregen
durch Induktion im Sekundärkreis io Schwingungen derselben Periode und Zahl. Nach
Beendigung der ersten Entladung haben wir die gleichen Verhältnisse wie zu Anfang
so lange, als Strom gewünschter Spannung überhaupt zugeführt wird.
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Durch die durch Induktion gebildeten Entladungen im Sekundärkreis
wird der Motor gespeist. Hier möge kurz (las Motorsy stein Tesla Erwägung finden
(schematisch gezeichnet auf Abb. i, Ziffer 16 und 17), das auch gestattet,
Schwingungen hoher Wecliselzalil kinetisch zu verwerten. Dasselbe gründet sich auf
die Erscheinungen der magnetischen Hi#-steresis,weshalb der Motor aus eisernen Stiften
und 'metallischen Scheiben hergestellt ist. Bei der Einwirkung von elektromagnetischen
Schwingungen hoher Wechselzahl wird eine Umlaufbewegung erhalten. Das Tesla-Systein
hat jedoch für die Ausführung großer Ma-Z, keinerlei praktisches Interesse wegen
der Unmöglichkeit der Regulierung und wegen des niedrigen Nutzeffektes.
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Bei dem Typus der Kondensatormotoren werden keine inagrzetisierbaren
Metalle verwendet. Die positive Elektrizität strömt durch Leitung 1q. zu gleicher
Zeit zur Statorfläche i und zur Bürste flx, welche mit Rotorkondensatorfläche 3
und 3Q verbunden ist. Sowohl Staturfläche r als auch Rotorfläche 3 und 3u werden
dadurch finit positiver rlektrizität geladen, welche auf den diesen Flächen gegenüberliegenden
Kondensatorbelägen .4 und .4" durch Induktion eine negative La(lung erzeugt. Statorfläche
i und Rotorfläche 3 sind also beide mit positiver Elektrizität und die andere Rotorfläche
q. und 4, durch Bürste 4.,. mit negativer Elektrizität geladen. Da aber gleiche
Ladungen einander abstoßen, so lomint der Rotor in drehende Bewegung; ohne die Zusatzstatorflächen
(12 und i i) würde der Motor wie gewöhnliche Synchronmotoren mit gewöhnlichem Wechselstrom
in beliebiger Richtung anzulassen sein. Durch einen Umschalter (auf der Zeichnung
nicht angegeben) kann eine von diesen Zusatzstatorflächen ausgeschaltet werden,
wodurch erzielt wird, daß die Drehung stets im gleichen Sinn erfolgt.
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Bei umgekehrter Stromrichtung während der zweiten Hälfte der Schwingungsperiode
werden alle oben angegebenen Erscheinungen in umgekehrter Reihenfolge eintreten,
was aber keine Veränderung im Drehsinn hervorruft, weil die toten Punkte zwischen
zwei Schwingungsrichtungen teils durch aufgespeicherte Rotorenenergie, teils durch
Selbstinduktion überwunden werden. Nach einer halben Unidrehung des Rotors kommt
die Bürste 3, mit der zweiten Kollektorfläche d. in Verbindung, so daß jetzt
diese Fläche durch Bürste 3,. mit Statorfläche i verbunden wird und die Bürste 4.,;
mit der Kollektorfläche 3 (also umgekehrt) in Berührung kommt usw.
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Obwohl dieser Motor leicht in Bewegung zu setzen ist, ist er nur anzuwenden
fürkleine Versuchs- und Meßapparate, weil die aus massivem Metall bestehenden Stator-
und Rotorflächen sich (huch Foucaultströnie unter Uniständen sehr stark erhitzen.
Außerdem ist der Nutzeffekt äußerst gering, nur etwa io bis 15 -Prozent. [in Verlauf
von Untersuchunge11 über rlieseErscheinungenwurde gefunden, (iaß der Nutzeffekt
wesentlich erhöht werden kann, wenn die Kondensatorflächen des Motors und Rotors
finit Einschnitten versehen «-erden. Zweckmäßig gibt man (lein f:inschnitten Spiralform
(Abb.2), wodurch nicht nur ein höherer Nutzeffekt, sondern aticli ein leichteres
Anlassen des Motors und s-,ar edle IZegulierung möglich wird.
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Bei solchen Motoren wird eine gleiclizt#itir;e. kontinuierliche Kondensator-
und Induktionswirkung erzielt; sie eignen >ich bei dieser Konstruktion liervorragcn(1
zur t'inwandlung von elektromagnetischen Scliwi1lrtuigen mit hoher @`@ecl1selzahl,
Ilesun@lers solchen uligedä mpfter Natur, in nieclisini.,clie l#.nei#gie.
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Dran kann z. 1i. die Statur- unil IZotorl:oildensatoren aur11 in rk-r
auf .\b1,. ,, schematisch angedeuteten F<>rin ;tti.iiilireil. l,in vierpolig
er
Motor nach dein Schema rlcr _\f111. @. mit solcliell aus sllirtilf;ü-lllig gcl%.icl<c#Iten
Drälltell oder Bändern 1lestelieliclcn Stator- find hotorkoilrlells.itoreil stellt
einen in jeder liezichung gut arbcifciiden l%-.cri,iclciisatorniotor für @ochsc:hwiligcilde
elektrrnli:ignetisclie .l,11tladungcn dar. Dabei wurde bcinerlct, daß sich diese
\lotoren sehr cnipfindlich gegenüber I-,c#scliitnizerscheinungctl zeigen tnict dann
Bim besten arbeiten, wenn Stator- und Rotorflächen gleiche Kapazität und Selbstinduktion
besitzen. In diesem Fall befinden Sich die Stator- und lZotorwirlctnigeii in 1\.esoiiaiiz.
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Solche Stator- und Rotorflächen kinnen ohne weiteres als elektromagnetische
Pole angesehen werden, obwohl sie nicht aus elektromagnetiscbem Metall gemacht sind,
wie es bei .lslektroiiiagneten der Fall ist.
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Verwendet man für die in Abb.3 veranschaulichte Wicklung gut isolierte
Drähte, so ist die Möglichkeit gegeben, dieselben in der Stator- oder I'#otorgrundfläche
einzubetten, wie es schon bei gewöhnlichen Ein- und 1lehrphaseninotoren geschieht.
Gleichfalls ist die Möglichkeit gegeben, durch Erhöhung der Windungszahl eine mehr
oder weniger große Veränderung des Selbstinduktionskoeffizienten herbeizuführen,
was wiedertoll erlaubt, Motoren für die verschiedensten Spannungen und Inrlitlctioiiskoeffizietiten
zu konstruieren.
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Ahb. 5 veranschaulicht weiterhin eine derartige flache Statorwicklung
für eine vier-oder mehrpolige Statorfläche (nur zwei Polflächen dargestellt). Wie
aus der Zeichnung zu crsellen ist, muß die Wicklung i auf der ersten Polfläche von
rechts nach links, auf der zweiten Polfläche von links nach rechts gewikkelt werden;
auf der dritten wieder wie auf der ersten usf., so daß letzten Endes vier oder mehr
elektromagnetische Polflächen gebildet werden, die der Reihenfolge nach ihre Polarität
ändern. In ähnlicher Weise wird auch die Rotorfläche gewickelt.
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Für die Praxis wird es sich nicht empfehlen, Motoren mit nur vier
Polen, sondern solche mit mindestens acht oder besser noch erheblich mehr Polen
zu verwenden. Abb.6 stellt einen achtpoligen Klotor dar, bei dein je acht geschlossene
Induktionskondensatorkreise auf Stator und Rotor aufmontiert sind. Die einzelnen
Induktionskondensatoren (auf dein Stator i bis 8 und auf dem Rotor 9 bis 16) sind
in Serien geschaltet und nach Schema :1111i. 3 oder 5 aus nicht niagnetisierbaren
ütetallrlräliten oder -bändern gewickelt. Diese :\i-1. rler Schaltung und Wicklung
macht den \Iotclr ganz besonders für Speisung sowohl finit c#1(-l:troiiiaglietisclien
Schwingungen hoher \\'eclisclz@ilil als auch iiiit statischer I?lelctrizit;it hoher
Spannung geeignet.
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I@riucaulistr<ime oder ähnliche schädliche \ebeliersubeilitingen
treten bei diesen Motoren nicht auf.
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C)er lZotor besitzt auf der Achse einen Kollektor mit acht Lamellen,
die voneinander gtit isoliert und durch 'Verbindungsdrähte mit den 1`oiirleilsatoren
leitend verbunden sind. Auf den Lamellen (i und 5) schleifen zwei Bürsten (wie bei
(lleichstrotnniaschinen), welche direkt oder über eingeschaltete, regulierbareOhtnscbe
oder Induktionswiderstände mit Leitung 14. und 15 verbunden sind. Den I,,oi-idensatorflä
chell 3 und 7 des Stators werden statische Elektrizität oder die elektromagnetischen
Schwingungen zugeführt. Diese verteilen sich mit paralleler Richtung in die beiden
Hälften rles Statorringes in der Weise, daß bei 14 imgegebenen Moment positive Elektrizität
zufließt und bei 15 negative Elektrizität in gleicher Weise abfließt. Dasselbe
wird in der gleichen Weise beim Rotor durch die Bürsten erzielt.
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Die maximale Spannung der Kondensatorbeläge wird im Stator an den
Anschlußstellen der Leitung (1.4 und 15) auftreten, im Rotor dagegen unter einem
Winkel von etwa 9o° bei den Lamellen i und 5, also bei den zwei Bürsten. Es erfolgt
dabei eine Abstoßung des Rotors gegenüber dem Stator, und zwar fortdauernd, da die
Bürsten ihren Platz bei-behalte,.