DE349800C

DE349800C - Mit einer Akkumulatorenbatterie zusammenarbeitende, nach Bedarf als Motor oder Generator laufende, sich selbst regelnde mehrpolige Dynamomaschine mit Ringwicklung

Info

Publication number: DE349800C
Application number: DENDAT349800D
Authority: DE
Original assignee: US Light and Heat Corp
Current assignee: US Light and Heat Corp
Publication date: 1922-03-08

Description

mit einer Akkumulatorenbatterie zusammenarbeitende, nach Bedarf als Motor oder Generator laufende, sich selbst regelnde mehrpolige Dynamomaschine mit Ringwicklung. Die Erfindung bezieht sich auf dynamoelektrische Maschinen und ist besonders für solche Maschinen verwendbar, die für das Anlassen und Beleuchten von Automobilen benutzt «erden. Die Erfindung hat besonderen Bezug auf Verbesserungen an mit wechselnder Geschwindigkeit laufenden dynamoelektrischen Maschinen derjenigen Art, bei welcher der Feldkraftfluß oder die Erregung durch eine einstellbare entmagnetisierende Wirkung geregelt wird. Es ist erforderlich, `'orsorge dafür zu treffen, daß die Leistung des Generators in gewissen Grenzen gehalten wird, da sonst die Batterie einem unzulässig starken Strome ausgesetzt werden könnte. Zu diesem Zweck ist eine selbstregelnde dynamoelektrische Maschine vorgeschlagen worden, welche Mittel umfaßt, um eine Quermagnetisierung gegenüber dem Hauptfeld zu erzeugen sowie Haupt- und Hilfsbürsten und Nebenschlußerregungsspulen, die zwischen die Hauptbürsten in Reihe mit nicht erregenden Widerständen geschaltet sind, wobei ein Ende jeder Nebenschlußspule mit der Hauptbürste auf einer Seite des Hauptpoles verbunden ist und das andere Ende mit der Hilfsbürste auf der anderen Seite dieses Hauptpoles verbunden ist. Hierdurch wird die Selbstregelungswirkung durch die entmagnetisierende Wirkung des Kurzschlußstromes in den zwischen Haupt- und Hilfsbürsten eingeschlossenen Ankerspulen erzeugt sowie dadurch, daß, wenn die Geschwindigkeit steigt, die Nebenschlußspulen wegen des gesteigerten Spannungsabfalls im Widerstand mit sinkender Spannung erregt werden.
Der Hauptzweck der Erfindung liegt darin, einen verbesserten Generator mit innerer Regelung zu schaffen, der unter allen Umständen dien richtigen Strom für die Batterie erzeugt und bei der Benutzung als Motor das für den Antrieb der Kraftmaschine erforderliche hohe Drehmoment entwickelt.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist die vorzugsweise mit einem Anker mit Ringwick- j Jung versehene dynamoelektrische Maschine mit einem Pol mit Nebenschlußwicklung unc einem Paar Folgepolen derart ausgerüstet daß die Verteilung des Kraftflusses durch fliese Folgepole durch :das Querfeld des Ankers beeinflußt wird. Die Ankerwindungen erhalten einen genügenden Wert, um den resultierenden Feldkraftfluß zu ändern, so daß der Strom in den richtigen Grenzen gehalten wird. Bei der praktischen Ausführung der Erfindung ist die magnetomotorische Kraft des Ankers groß genug gehalten worden, um den Feldkraftfluß in entgegengesetztem Verhältnis zu den Geschwindigkeitsschwankungen zu ändern. Bei der vorstehend besdhriebenen Anordnung entwickelt die Bewegung der Ankerleiter durch den die obenerwähnten Pole durchströmenden Kraftfluß entgegenwirkende elektromotorische Kräfte in diesen Leitern, woraus sich als Ergebnis eine Verringerung der Felderregung bei steigender Geschwindigkeit ergibt. Der Anker ist -mit Bürsten versehen, welche die von dem Nebenschlußpol und dem im Drehsinn nächst zurückliegenden Folgepol direkt beeinflußten Leiter umfassen. Diese Bürsten sind miteinander verbunden, um die eine Seite der Leitung zu speisen, während die andere Seite der Leitung durch eine zwischen den ersterwähnten Bürsten angeordnete dritte Bürste gespeist wird. Die Anordnung ist so, daß die Stromrichtung in dem Verbindungsleiter zwischen den äußeren Bürsten sich umkehrt, wenn die Geschwindigkeit des Generators wächst. Der Verbindungsleiter ist auf einen der Folgepole oder auf beide gewickelt, so daß bei niedrigen Geschwindigkeiten ein starker Strom erzeugt wird, während bei höheren Geschwindigkeiten und nach Umkehrung des Stromes in dem Verbindungsleiter der Strom beträchtlich geschwächt wird. Bei einer vielpoligen Maschine nach der Erfindung ist einer der Pole der Maschine mit einerNebenschlußwicklung versehen, während die anderen Pole Hauptstromwicklungen besitzen, so daß die Maschine ein hohes- Drehmoment als Motor entwickelt, während die Hauptstromwicklungen bei der Generatorwirkung der Maschine keine praktische Wirkung ausüben, wogegen der Nebenschlußpol Folgepole auf seinen beiden Seiten ausbildet, so daß das Ankerquerfeld die Verteilung des Kraftflusses durch die Folgepole zu Regelungszwecken beeinflußt. Ein ferneres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die von den im Drehsinn zurückliegenden Folgepolen unmittelbar beeinflußten Ankerleiter eine elektromotorische Kraft entwickeln, welche der elektromotorischen Kraft direkt entgegengesetzt ist, die in den Leitern entwickelt wird, welche von dem finit Nebenschlußwicklung versehenen Pol unmittelbar beeinflußt werden. Die Leiter werden durch Bürsten und einen Verbinder derart überbrückt, daß die Verzerrung des Feldk-raftflusses durch das Ankerquerfeld eine Umkehrung des Stromes durch den Verbinder bei steigender Maschinengeschwindigkeit bewirkt. Wenn die Maschine bei einer Anlaß-und Beleuchtungseinrichtung benutzt wird, «-elche einen Anlaßschalter für die Speisung des Feldes und Ankers mit Strom von einer Sammlerbatterie besitzt, um Idie Maschine als Motor zu betreiben, so unterbricht der Schalter gemäß der Erfindung die Verbindung mit mehreren der Bürsten, sobald die Maschine als Generator wirkt. Es ist bei der Maschine ein mit Erregerspule versehener Feldpol vorgesehen sowie ein im Drehsinn vorangehender Pol und ein im Drehsinn zurückliegender Pol neben dem erregten Pol, und zwar vorteilhaft in symmetrischer Anordnung zu beiden Seiten desselben. Die Anordnung ist derart, daß zwei von den drei Bürsten auf gegenüberliegenden Seiten des erwähnten erregten Poles angeordnet sind, während die dritte Bürste gegen den im Drehsinn zurückliegenden Pol im Drehsinn zurückliegt und in elektrischer Verbindung mit der entfernteren der beiden anderen Bürsten steht. Der Anker weist zwei magnetische Wege für den vom erregten Pol ausgehenden Kraftfluß auf. Ein Paar der drei Bürsten umschließt einen Teil des Ankers, in welchem der gesamte Kraftlinienfluß strömt, während ein anderes Paar von den drei Bürsten einen Ankerteil umschließt, in welchem nur ein Teil des Kraftflusses strömt. Die elektromotorische Kraft im Anker wird mittels einer Wicklung auf einem der Pole oder mittels Wicklungen auf zwei Polen gleicher Polarität geregelt. Es ist zu beachten, daß bei der Arbeit der Maschine die Wirkung der im Anker entwickelten magnetomotorischen Kraft die resultierende Feldstärke so zu regeln hat, daß die Spannung an I den Generatorbürsten der Maschine auf ge- @ nügendem Wert gehalten wird, daß der richtige Strom für die Batterie unabhängig von den Geschwindigkeitsschwankungen des Ankers gewährleistet bleibt. Andererseits wird hierdurch die resultierende Feldstärke so geregelt, daß die Spannung an den Generatorbürsten auf einem solchen Wert gehalten wird, daß der Batterieladestrom unabhängig von weiten Geschwindigkeitsschwankungen in engen Grenzen gehalten wird.
Eine dynamoelektrische Maschine, welche die Erfindung in bevorzugter Ausführungsform verkörpert, ist in zier Zeichnung dargestellt.
Abb. i ist ein Schema des Anlaß- und Beleuchtungssystems eines Automobiles. Abb.2 ist ein vereinfachtes Schema des wirksamen Generatorteiles nach Abb. i.
Abb. 3 ist ein Diagramm der Stromverteilung an den Generatorbürsten.
Abb. .4 bis 8 zeigen schematisch die Stromrichtungen und Stromwerte in den Ankerteilen bei verschiedenen Geschwindigkeiten.
Abb.9, io und ii veranschaulichen die Stromwerte in den Ankerteilen bei verschiedenen Geschwindigkeiten.
Abb. 12 ist .ein Diagramm einer abgeänderten Anlaß- und Beleuchtungsanlage für Automobile.
Abb. 13 ist- ein vereinfachtes Diagramm des wirksamen Generatorteiles der Maschine nach Abb. 12.
Abb. 14 ist ein Diagramm einer weiteren Ausführungsform.
Abb.15 ist ein vereinfachtes Diagramm des wirksamen Generatorteiles der Maschine nach Abb. 14.
Abb. 16 bis 2o zeigen schematische Stromrichtungen und Stromwerte bei verschiedenen Betriebsbedingungen.
Abb.21 zeigt durch Kurven den Batterieladestrom bei verschiedenen Geschwindigkeiten.
Das Anlaß- und Beleuchtungssystem besitzt eine dynamoelektrische Maschine i, einen Anlaßschalter 2, einen selbsttätigen Schalter 3, eine Sammlerbatterie q. und Lampen oder sonstige Verbrauchskörper 5.
Die dynamoelektrische Maschine besitzt einen als Grammeschen Ring ausgebildeten Anker 6, der von der Kraftmaschinenwelle getragen wird, um als Schwungrad zu dienen. Vier positive Bürsten 7, 8, 9 und io sowie vier negative Bürsten 11, 12, 13 und 14 sind vorhanden. Die drei positiven Bürsten 7, 8 und 9 sind durch einen Ring oder Leiter 15 miteinander elektrisch verbunden. Die übrigbleibende positive Bürste io ist mit dem Leiter 15 nicht verbunden. Die . negativen Bürsten i 1, 12 sind durch einen Ring oder Leiter 16 verbunden, während ;die beiden übrigen negativen Bürsten 13, 14 durch einen ähnlichen Ring oder Leiter 17 verbunden sind.
Das Feld besitzt acht Pole. Der Pol 18 ist mit einer Nebenschlußwicklung ig versehen, während die übrigen sieben Pole 2o Hauptstromwicklungen 2i besitzen. Der Anker ist außerhalb des Feldes angeordnet und läuft um dasselbe herum.
Der Anlaßschalter 2 hat drei Kontakte 22, die miteinander durch eine Brücke 23 verbunden werden können. Ferner sind zwei zusätzliche Kontakte 24 vorgesehen, welche durch eine Brücke 25 verbunden werden können. Die Kontakte 22 sind mit dem Leiter 15, der Bürste io und der positiven Batterieklemme verbunden, während die Kontakte 24 mit den Leitern 16 und 17 verbunden sind.
Der selbsttätige Schalter 3 ist zwischen dem Generator und der Batterie angeordnet. Er besitzt ein Paar Kontakte 26 und eine Brücke 27. Diese wird elektromagnetisch durch eine an die Generatorklemmen angelegte Hubspule 28 und eine Haltespule 29 gesteuert, welche bei geschlossenem Schalter in Reihe zwischen den Generator und die Batterie geschaltet ist. Die Hubspule 28 schließt den Schalter, wenn die Generatorspannung der Batteriespannung ungefähr gleich geworden ist, während die Haltespule 29 unterstützend dahin wirkt, den Schalter geschlossen zu halten. @N'enn die Spannung des Generators unter die Batteriespannung fällt, so entlädt sich die Batterie durch die Haltespule 29. Diese wird dadurch umgepolt, so daß sie der Hubspule 28 entgegenwirkt und die Öffnung des Schalters bewirkt.
Wenn die Kraftmaschine in Ruhe ist, so sind der selbsttätige Schalter und der Anlaßschalter, wie gezeichnet, in geöffneter Stellung.
Wenn. der Anlaßschalter 2 geschlossen ist, sind die Kontakte 22 sowohl wie die Kontakte 24 geschlossen. Dann fließt Strom von der Batterie durch Leiter 30 zum Kontakt 22 und der Brücke 23, wo er sich teilt. Ein Teil fließt durch den Leiter 31 zur positiven Bürste ro, und der Rest fließt durch den Leiter 32 zu dem Leiter 15 und den positiven Bürsten 7, 8 und g. Dieser Strom fließt durch den Anker zu den negativen Bürsten. Derjenige Teilstrom, welcher durch die Bürsten 13, 14 zurückkehrt, fließt durch die Leiter 17, 33, die Kontakte 24, 25 des Anlaßschalters und den Leiter 34 zum Leiter 16, wo er sich mit dem Strom von den Bürsten i i und 12 vereinigt und durch die Feldwicklungen 21 und den Leiter 35 zurück zur Batterie fließt. Die Nebenschlußfeldwicklung 1g wird ,ebenfalls durch Strom gespeist, der von Bürste 1o zu Bürste i i fließt.
Der Strom von der Batterie speist somit die Nebenschluß- und Hauptstromfeldwicklungen, welche ein starkes Feld hervorbringen, und die Ankerwicklung 6 wird der vollen Batteriespannung ausgesetzt. Somit wird ein hohes Drehmoment des Motors für das Anlassen der Kraftmaschine erzielt.
Wenn die Kraftmaschine angesprungen ist, wird der Anlaßschalter 2 geöffnet, und die positiven Bürsten 7, 8 und 9 werden von der positiven Bürste 1o getrennt. Ebenso werden die negativen Bürsten 13, 14 von den negativen Bürsten i i, 12 getrennt. Die einzelne positive Bürste io und die benachbarten negativen Bürsten i i, 12 liefern Strom an die Nehenschlußfeldwicklung 1g.
Bevor der selbsttätige Schalter 3 in die Schlußlagc kommt, ist der einzige Strom, welchen der Generator liefert, nur der geringe Strom für die Speisung des Nebenschlußfeldes. Auf diese Weise läuft der Generator praktisch ohne Last an, und seine Spannung wächst rasch, bis bei einer bestimmten Höhe derselben der selbsttätige Schalter 3 den Generator an die Batterie und die Lampen anlegt. Der Generator wirkt bei verschiedenen Geschwindigkeiten so, daß er auf Grund seiner Bauart eine bestimmte Stromstärke für die Batterie bei den verschiedenen ihm aufgeprägten Geschwindigkeiten liefert.
Die Art und Weise, wie der Generator zu dieser Wirkung befähigt wird, soll unter Bezugnahme auf die Darstellung in Abb. 3 bis i i erläutert werden. Diese Abbildungen zeigen die wirklichen Betriebsbedingungen für einen Generator, der einen Gramme-Anker ähnlich dem in Abb. i dargestellten hat.
Es genügt, ausschließlich die in Abb. 2 dargestellten Teile der Maschine bei Erläuterung der Theorie, auf welcher der Generator beruht, ins Auge zu fassen, da ausschließlich dieser Teil des Ankers und Feldes und nur die Bürsten r o, i r, 12 für die Generatorwirkung in Betracht kommen.
Angenommen, der wirksame Generatorteil der Maschine habe acht Ankerspulen zwischen jedem Bürstenpaar, und jede Spule habe 21 Windungen. Demgemäß liegen 168 wirksame Windungen zwischen den Bürsten. Das Nebenschlußfeld ist mit genügend Windungen versehen, um ungefähr r2oo Amperewindungen bei 12 Volt zu ergeben. Diese Maschine erzeugt ungefähr 12 Volt bei 3oo Umdrehungen des Ankers in der Minute. Wenn daher eine zwölfvoltige Batterie zu sechs Zellen verwendet wird, so verbindet der selbsttätige Schalter den Generator und -die Batterie bei ungefähr 300 Umdrehungen in der Minute.
Wenn die Geschwindigkeit höher steigt, so nimmt der wirksame Feldkraftlinienfluß ab. Dementsprechend wird eine richtige Batterieladung über einen weiten Geschwindigkeits- Bereich hin gewährleistet. Diese Wirkung wird durch die entmagnetisierende Kraft erzielt, welche die magnetomotorischeKraft des Ankers auf das Feld ausübt.
Die erzielten Resultate können durch Veränderung des Verhältnisses zwischen den Ankerwicklungen und den Feldwicklungen verändert werden, so daß ein Strom von der richtigen Beschaffenheit für die Batterieladung erzielt wird.
Abb. 3 zeigt den Wert und die Richtung des Stromes, der durch die drei Generatorbürsten innerhalb des Geschwindigkeitsbereichs von 3.00 bis 170o Ankerumdrehungen pro Minute hindurchgeht. Die Ordinaten stellen die Amperezahl dar, und zwar bezeichnen die Ordinaten über der Nullinie positive Stromwerte und diejenigen unterhalb dieser Linien negative Stromwerte. Die Abszissen bezeichnen die Umdrehungen in der Minute. Die Abszisse bei 300 bezeichnet die Geschwindigkeit, bei welcher der selbsttätige Schalter schließt.
Die Diagramme Abb. 4 und 5 veranschaulichen die Stromkreisverhältnisse vor dem Schließen des selbsttätigen Schalters 3, und die Diagramme Abb. 6, 7 und B nebst denDarstellungen der Abb. 9; 1o und ii stellen die Stromkreisverhältnisse bei. Ankergeschwinciigkeiten von 300, 370 und 700 Umdrehungen in der Minute dar. In diesen Diagramtnen geben die glatten Pfeile- die Richtung der elektromotorischen Kraft und die gefiederten Pfeile die Richtung des Stromes an. Die drei reit io, i i und 12 bezeichneten Spitzen der Dreiecke stellen die drei Bürsten dar, die in Abb. i und 2 in gleicher Weise bezeichnet sind.
Diese Diagramme zeigen, daß die in der Ankerwicklung zwischen den Bürsten i i und 12 kreisenden Ströme unmittelbar den Wert des dem äußeren Stromkreise durch die positive Bürste io gelieferten Stromes regeln. Hierbei ist das bekannte Kirchhofsche Gesetz zu berücksichtigen, daß an irgendeinem Punkte eines Stromkreises'die Summe der zufließenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme ist, und daß in irgendeinem geschlossenen Stromkreise oder Netz die algebraische Summe desProduktes von Strom und Widerstand gleich der Summe der elektromotorischen Kräfte ist. Hieraus ergibt sich, daß die algebraische Summe der elektromotorischen Kräfte in einem geschlossenen Stromkreis gleich Null ist. Es ist auch klar, daß die elektromotorische Kraft, welche von einem Strom entwickelt wird, der durch einen Widerstand fließt, eine. gegenelektromotorische Kraft ist, welche der den Strom-Eluß bewirkenden elektromotorischen Kraft entgegenwirkt. Mit Bezug auf Abb. 4 möge nun angenommen werden, daß der Nordpol 18, welcher die magnetisierende Windung ig trägt, von einer besonderen Quelle erregt wird, und daß die äußeren Stromkreise, «-elche von den Bürsten i o, i i und 12 herführen, geöffnet sind. Die vom Nordpol 18 ausstrahlende Kraftlinienströmung eilt sieh im Ankerkern. Ein Teil kehrt durch den Südpol zur linken Hand und ein gleicher Teil durch den Südpol zur rechten Hand zurück, cla der magnetische Widerstand überall gleichmäßig ist. Diese Südpole sind Folgepole, welche ihre Polarität von dem bewickelten Pol 18 erhalten. Wenn der Anker gedreht wird, so werden in ihm elektromotorische Kräfte erzeugt. Die elektromotorische Kraft, «-elche in der Ankerwicklung zwischen den Bürsten io, ii erzeugt wird, ist doppelt so groß wie diejenige, die in der Wicklung zwischen den Bürsten io und 12 erzeugt wird, da der doppelte Kraftlinieribetrag aus dem Pol 18 austritt, während der einfache Betrag durch einen der benachbarten Pole 2o zurückkehrt. Bei einer bestimmten Geschwindigkeit ergeben sich daher die durch Abb. .4 veranschaulichten Verhältnisse. Es ist in dieser Abbildung angenommen, daß die Bürsten x i und 12 nicht miteinander verbunden sind. Wenn die Geschwindigkeit derartig ist, daß i2 Volt in dem Teil der Ankerwicklung induziert werden, welcher in den Bürsten io und i i endet, dann werden 6 Volt in dem Teil der Ankerwicklung erzeugt, welcher in den Bürsten io und 12 endet, und diese sich entgegenwirkenden elektromotorischen Kräfte ergeben eine resultierende elektromotorische Kraft von 6 Volt zwischen; den Bürsten i z und 12. Wenn nun die Bürsten i i und 12 durch den Leiter 16 verbunden sind, welcher ein ununterbrochener Leiter von zu vernachlässigendem Widerstande ist, so fließt Strom durch den so geschlossenen Stromkreis,, wie in Abb: 5 angedeutet. Es ist angenommen, daß die Ankerwicklung zwischen jedem Bürstenpaar einen Widerstand von 2/"o Ohm hat, so daß unter Vernachlässigung der Wirkung des Ankerstromes auf den Kraftlinienfluß die verfügbaren 6 Volt einen Strom von 15 Ampere in den Ankerwicklungen erzeugen, da diese Wicklungen zusammen einen Widerstand von 4/1o Ohm haben. Dieser Strom von 15 Ampere bewirkt einen Spannungsabfall von 6Volt oder von 3 Volt in jeder Hälfte der Ankerwicklung. Die rechte Hälfte der Ankerwicklung, welche in den Bürsten io und ii-endet, ist die vorherrschende Quelle der elektromotorischen Kraft, und daher ist die Spannung; welche auf dem Widerstandsabfalle in diesem Teil beruht, der induzierten Spannung entgegengesetzt, während in der linken Wicklung die auf dem Widerstandsabfalle beruhende Spannung sich zu der induzierten Spannung addiert. Daher beträgt die Spannung zwischen den Bürsten io und ii oder io und 12 unter diesen Verhältnissen g Volt. Der Strom fließt von Bürste i i durch die Ankerwicklung und tritt durch Bürste 12 aus, welche mit Bürste ri durch den Leiter 16 verbunden ist, dessen Widerstand praktisch Null beträgt. Dieser Strom übt daher eine Magnetisierungswirkung aus, welche bestrebt ist, die Kraftlinienströmung des Pols i8 nach links zu lenken, d. h. der Strom durch die Ankerwicklung übt eine magnetisierende Kraft in solcher Richtung aus, daß das Bestreben vorwaltet, zu bewirken, daß die magnetische Kraftlinienströmung durch den Nordpol 18 und den linken Südpo12o fließt, und er strebt, die Kraftlinienströmung von dem rechten Südpol abzulenken. Die relativen Windungen in dieser Maschine sind so, daß die Amperewindungen, welche von dem durch die Ankerwicklung fließenden Strom herrühren, an @,#Tert weitaus die Amperewindungen übertreffen, welche anfänglich durch die Nebenschlußwicklung i g des Pols 18 erzeugt werden.
Da die Bürsten ii und 12 unmittelbar verbunden sind, so ist die zwischen den Bürsten entwickelte effektive Spannung eine Funktion des magnetischenKraftlinienflusses, der durch die verbundene Wirkung der Nebenschlußwicklung r9 auf dem Pol 18 und des Stromes erzeugt wird, der die Ankerwicklung in der Richtung von Bürste ii zur Bürste 12 durchfließt. Es ergibt sich aus den Kirchhoffschen Gesetzen, daß die elektromotorische Kraft zwischen den Bürsten io und 12 in irgendeinem Augenblick genau gleich der entgegengesetzt gerichteten elektromotorischen Kraft zwischen den Bürsten ii und 12 sein muß. Die elektromotorische Kraft zwischen jedem Paar von Bürsten ist notwendigerweise die algebraische Summe der induzierten elektromotorischen Kraft und der auf dem Widerstandsabfalle beruhenden elektromotorischen Kraft. In jedem Augenblick hat daher der in diesen Wicklungen kreisende Strom einen genügenden Wert, um einen Spannungsabfall hervorzurufen, der, indem er sich zu der in einer der Wicklungen induzierten Spannung addiert oder davon subtrahiert, den notwendiden Spannungsausgleich hervorruft.
Aus Abh. 5 ergibt sich, daß zwecks Entwicklung einer Generatorspannung, welche derjenigen einer zwölfvoltigen Batterie entspricht, die Geschwindigkeit des Generators. genügend gesteigert werden muß, um den Strom und dementsprechend die entwickelte Spannung 33e3 Prozent über den in der Abbildung dargestellten Wert zu steigern, mit anderen Worten, um i2 Volt zwischen den Bürsten io und i i zu erzielen, müssen 2o Ampere im Anker fließen, und i6 Volt müssen in der Wicklung induziert werden, welche in den Bürsten io und i i endet. Diesen 16 Volt wirkt der innere Spannungsabfall von 4 Volt entgegen, da 2o Ampere durch die Wicklungen fließen, so daß effektiv i2 Volt zwischen den Bürsten io und ii erzielt werden.
Abb.6 zeigt die Verhältnisse, die in den Stromkreisen in dem Augenblick-vorwalten, in welchem die effektive Spannung zwischen den Bürsten derjenigen zwischen den Batterieklemmen genau gleich ist, und in welchem der selbsttätige Schalter den Stromkreis schließt. Die Batterie und die Nebenschlußfeldwicklung ig sind unmittelbar zwischen die positive Bürste io und die negativen Bürsten r i und 12 geschaltet. Die Bürsten i i und 1:2, welche durch den Leiter 16 elektrisch verbunden sind, können als ein einheitlicher Leiter angesehen werden. Da die Spannung zwischen den Bürsten genau gleich und entgegengesetzt derjenigen der Batterie ist, so fließt zu dieser Zeit kein Strom durch die Batterie, obwohl bei dieser Spannung von 12 Volt zwischen den Bürsten 2o Ampere -in der rechten Ankerwicklung fließen, wovon 5 Ampere an die Nebenschlußfeldwicklung abgegeben werden, während i 5 Ampere in der linken Wicklung fließen. Dieser Zustand ist in Abb. 3 graphisch dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß bei 3oo Umdrehungen in der Minute ein Strom von i 5 Ampere durch Bürste 12 fließt, ein Strom von 2o Ampere durch Bürste i i, während ein Strom von 5 Ampere von Bürste io ausgeht, welcher die zur Nebenschlußfeldwicklung fließenden 5 Ampere darstellt. Bei dieser Geschwindigkeit von 300 Umdrehungen in der Minute fließt kein Strom zur Batterie.
Nachdem der selbsttätige Schalter geschlossen worden ist und die Batterie an die GeneratorbÜrsten angelegt hat, wird die Batterie der für die Spannung maßgebende Faktor. Da ihre Spannung praktisch konstant ist, so kann die effektive Spannung an den Bürsten die i2 Volt zwischen den Batterieklemmen nicht überschreiten, unbeschadet von Schwankungen in der Geschwindigkeit des Ankers.
Der vom Generator gelieferte Strom steigt natürlich mit steigender Geschwindigkeit, und ebenso steigt die in der Ankerwicklung induzierte Spannung. Dieser letzteren aber wirkt die auf dem Widerstandsabfall beruhende gesteigerte Spannung entgegen, so daß die algebraische Summe der effektiven Spannungen zwischen den Bürsten jederzeit die Batteriespannung darstellt. Um die Theorie der Wirkungsweise zu erläutern, ist angenommen, daß die Batteriespannung mit 12 Volt j konstant bleibt, und daß der innere Widerstand der Batterie sowie. der Widerstand der zu ihr führenden Leiter zu vernachlässigen ist. Diese Annahme ist zulässig, da der Widerstand der Batterie und ihrer Verbindungsleiter im Vergleich mit dem inneren Widerstande der Ankerwicklungen der Maschine einen verschwindenden Betrag ausmacht.
Abb. g zeigt anschaulich die in Abb. 6 schematisch dargestellten Verhältnisse. Die Stromwerte in den bezüglichen Ankerteilen werden annähernd durch die relative Stärke der Linien angezeigt, und die Stromrichtung in jedem Ankerteil wird durch die Pfeilspitzen angedeutet.
Da somit, wie oben erläutert, die Spannung zwischen den Bürsten io und i i und i o und i2 bei Geschwindigkeitssteigerung die Spannung von 12 Volt, die zwischen den Batterieklemmen herrscht, nicht übersteigen kann, so bleibt nur übrig, zu betrachten, welche Veränderungen in den Stromkreisverhältnissen eintreten, wenn die Geschwindigkeit über 30o Umdrehungen in der Minute steigt, an welchem Punkte, wie in Abb. 6 dargestellt, die Batteriespannung und die Spannung zwischen den Bürsten gerade gleich ist. Es ist klar, daß eine Geschwindigkeitssteigerung von einer Steigerung der in der Ankerwicklung induzierten Spannung begleitet sein muß, aber der Strom, der durch die Ankerwicklung in der Richtung von Bürste ii zu Bürste 12, fließt, kann nicht anwachsen, da sonst die Summe, der induzierten Spannung und der Abfall, der auf dem gesteigerten, durch diese Windungen fließenden Strom beruht, 12 Volt überschreiten würde, was, wie bereits erläutert, unmöglich ist. Auch die Spannung zwischen den Bürsten io und i i kann nicht diej enige zwischen . den Bürsten io und 12 übersteigen, da die Bürsten i i und 12 durch einen Leiter von zu veriiachlässigendem Widerstand unmittelbar verbunden sind. Der Strom in der Anker-Wicklung zwischen den Bürsten io und 12 kann nicht ansteigen, da in diesen Teilen der Wicklung sich die induzierte elektromotorische Kraft und die auf dem Spannungsabfall beruhende elektromotorische Kraft zueinander addieren und daher, wenn der Strom in diesem Teil ansteigen würde, die Spannung zwischen den Bürsten io und 12 den Betrag von 12 Volt überschreiten würde, was unmöglich ist. Die einzig mögliche Wirkung einer Steigerung der Ankergeschwindigkeit liegt daher darin, daß der linke Ankerteil an den äußeren Stromkreis Strom liefert. Auf Grund der relativen Zahlen der Feld- und Ankerwicklungen der Maschine üben die Ankerleiter eine fast vierfach stärkere Magnetisierungswirkung aus als die Nebenschlußwicklung ig. Daher beeinflußt eine geringe Verminderung im Ankerstrom bei den durch Abb.6 veranschaulichten Verhältnissen erheblich den Wert des Kraftlinienflusses, welcher die elektromotorische Kraft hervorbringt.. Die Spannungsverminderung auf Grund des verminderten Ankerstromes, wenn der selbsttätige Schalter 3 schließt, ist derart, daß der Strom im linken Teil zwischen den Bürsten io und 12 bei einer geringen Geschwindigkeitssteigerung rasch bis auf Null herabgeht. Dies ist in Abb. 3 dargestellt, welche zeigt, daß bei ungefähr 370 Umdrehungen in der Minute der Strom im Anker zwischen den Bürsten io und 12 auf Null herabgeht, während der Strom zwischen den Bürsten io und ii auf 12i'2 Ampere fällt. Diese 121/2 Ampere teilen sich, indem 5 Ampere zum Nebenschlußfeld und 71/2 Ampere zur Batterie fließen. Dies ist schematisch in Abb.7 dargestellt, während die Stromwerte in Abb. io veranschaulicht sind. Es ergibt sich daher, daß bei einer Geschwindigkeitssteigerung von nur 70 Umdrehungen in der Minute über die kritische Geschwindigkeit die entschiedene Verminderung des in den Ankerwicklungen zwischen den Bürsten i i und 12 kreisenden Stromes eine solche entschiedene Verminderung in der effektiven Kraftlinienströmung hervorbringt, daß die in der rechten Hälfte der Ankerwicklung induzierte elektromotorische Kraft sich in ihrem Wert erheblich vermindert. Bei einer Geschwindigkeit von 370 Umdrehungen in der Minute ist daher die effektive Kraftlinienströmung von solcher Größe, daß die in der linken Ankerwicklung induzierte elektromotorische Kraft gerade gleich derjenigen der Batterie ist und somit kein Strom in diesem Teil fließt, während in dem rechten Teil des Ankers, welcher noch die Quelle der vorherrschenden Spannung ist, z21/2 Ampere fließen. Die 12 Volt zwischen den Bürsten io und i i sind nun die Resultante aus einer induzierten Spannung von 1e/2 Volt, vermindert um 21/2 Volt, welche den Widerstandsabfall darstellen. Eine fernere Geschwindigkeitssteigerung muß natürlich. von einer Steigerung der in den Ankerwicklungen induzierten Spannung begleitet sein, und oberhalb der Geschwindigkeit von 370 Umdrehungen in der Minute liefert die linke Ankerwicklung zwischen den Bürsten io und 12 Strom an den äußeren Stromkreis und wirkt als Generator. Dies bedingt natürlich, daß der Strom durch diese linke Ankerwicklung seine Richtung und damit seine magnetomotorische Kraft die Richtung umkehrt, während der Strom durch die rechte Wicklung abnimmt. Die magnetomotorische Kraft der linken Ankerwicklung ist daher direkt entgegengesetzt der magnetomotorischen Kraft, die von der Nebenschlußwicklung ig des Feldes herrührt, und (lies kombiniert mit der verminderten niagnetomotorischen Kraft, die auf dein Abfalle des Stromes in der rechten Ankerwicklung beruht, bewirkt eine fernere entschiedene Verminderung in (lein effektiven hraftlinienfluß, wenn die Geschwindigkeit steigt: Die Verhältnisse sind beispielsweise in Abb. 8 und i i dargestellt, wo angenomnien ist, daß die Geschwindigkeit auf 7oo Unidrehungen in der :Minute gestiegen ist. Bei dieser Geschwindigkeit hat der Strom in der linken Ankerwicklung zwischen den Bürsten io und 12 seine Richtung umgekehrt und hat, wie in Abb.3 dargestellt, einen Wert von i21'_ Ampere, während der Strom in der rechten Wicklung zwischen den Bürsten io und i i einen Wert von 5 Ampere besitzt, der gerade genügt, um die Nebenschlußfelderregung zu liefern. Der gesamte in die Batterie fließende Strom von 121/. Ampere wird durch die linke Ankerwicklung geliefert, welche jetzt die vorherrschende Quelle der elektromotorischen Kraft ist.
Bei Geschwindigkeiten von mehr als 7oo Umdrehungen in der Minute liefert die linke Ankerwicklung Strom in die Batterie, zusätzlich zur Stromlieferung an die NebenschluB-feldwicklung, und bei i7oo Umdrehungen in der Minute fällt der Strom in der rechten Ankerwicklung im wesentlichen auf Null.
Aus diesen Kurven und Diagrammen ergibt sich, daß die Leistung der neuen Maschine vollständig unter der Kontrolle der großen Anzahl von Ankerwicklungen ist, welche die volle doppelte Polteilung zwischen den Bürsten ii und i2 umschließen, und daß der an den äußeren Stromkreis durch die positive Bürste io gelieferte Strom im wesentlichen keinen Einfluß auf die Leistung der Maschine ausübt.
Der Pfeil in Abb. 2 zeigt die Richtung der Drehung des Ankers 6, und in bezug auf diese sind der auf der linken Seite des erregten Poles 18 in der Drehrichtung zurückliegende Pol und der auf der rechten Seite des erregten Poles im Drehsinn voranliegende Pol zu unterscheiden. Die Bürste 12 nimmt daher eine im Drehsinn zurückliegende Stellung gegenüber dem im Drehsinn zurückliegenden Pol ein.
Irgendein Pol der Maschine kann als erzeugender Pol ausgewählt werden. Es ist aber vorteilhaft, den Pol annähernd am unteren Ende des Feldjoches auszuwählen, da hierbei die magnetische Anziehung den Anker zu heben strebt und der Wirkung seines Gewichtes auf die Lager entgegenarbeitet.
Das Anlaß- und Beleuchtungssystem, das besonders in Abb. 12 dargestellt ist, besitzt eine dynamoelektrische Maschine i, einen Anlaßsehalter 2, einen selbsttätigen Schalter 3, eine Sammlerbatterie -., Lampen oder andere Verbrauchskörper 5.
Die dynamoelektrische Maschine hat einen Gramnie-Ringanker 6, der auf der Krafttiiaschinenwelle sitzt und als Schwungrad dient. Drei positive Bürsten 7, 8 und 9 und drei negative Bürsten i o, ii und z2 sind verwendet. Die positiven Bürsten 7 und B sind miteinander durch den ringförmigen Leiter 13 verbunden. Die übrigbleibende positive Bürste 9 ist an diesen Leiter 13 nicht angeschlossen, Die negativen Bürsten io und 12 sind durch den ringförmigen Leiter 14 verbunden. Die negative Bürste ii ist an diesen Leiter nicht angeschlossen, ist aber mit der negativen Bürste io durch eine Hilfsfeldwicklung i9 der Maschine verbunden.
Das Feld hat sechs Pole. Ein Pol 15 ist mit einer Nebenschlußfeldwicklung 16 versehen. Vier von den übrigen Polen sind mit Hauptstromwicklungen 17 versehen, während der sechste Pol 18 die erwähnte Hilfswicklung i9 besitzt, die zwischen die negativen Bürsten i o und i i geschaltet ist- Wie Abb. 12 veranschaulicht, ist dieser Pol 18 derjenige, welcher dem mit der Nebenschlußwicklung versehenen Pol 15 in der Drehrichtung des Ankers benachbart ist. Offenbar kann die Maschine acht Pole haben, wie in Abb. i dargestellt, oder irgendeine andere geeignete Polzahl. Wenn die Anzahl gesteigert wird, so wird die Zahl der mit Hauptstromwicklungen 17 versehenen Pole vermehrt, während der mit der Nebenschlußwicklung 16 versehene Pol und der Pol mit der zwischen die negativen Bürsten geschalteten Hilfswicklung 1.9 unverändert beibehalten wird.
Der Anlaßsch alter 2 hat drei Kontakte 2o; welche durch eineBrücke 21 verbunden werden können. Die Kontakte 2o sind mit dem ringförmigen Leiter 13 der positiven Bürste 9 und der pösitiven Batterieklemme in entsprechender Reihenfolge verbunden.
Der selbsttätige Schalter 3 ist zwischen den Generator und die Batterie eingeschaltet. Er besitzt Kontakte 22, 23 und eine Brücke 2d.. Die Brücke wird elektromagnetisch durch eine an die Generatorklemme angelegte Hubspule 25 und eine Haltespule 26 gesteuert, welche in Reihe zwischen den Generator und die Batterie geschaltet ist, `wenn der Schalter geschlossen wird. Dieser wirkt wie bei der Anordnung nach Abb. i.
Wenn die Kraftmaschine stillsteht, so sind der selbsttätige Schalter und der Anlaßschalter offen, so wie gezeichnet.
Wenn der Anlaßschalter geschlossen ist, so sind die Kontakte 2o miteinander verbunden. Strom fließt dann von der Batterie durch den Leiter 27 zum Schalterkontakte 2o und der Brücke 21, wo er sich verzweigt. Ein Teil fließt durch den Leiter 28 zur positiven Bürste g, während der Rest durch den Leiter 2,9 zu dem Leiter 13 und den positiven Bürsten 7 und 8 fließt. Dieser Strom fließt durch den Anker zu den negativen Bürsten-Derjenige Teil, der durch die negative Bürste i i zurückkehrt, fließt durch den Leiter 30 und die Feldwicklung ih auf 'Pol i8 zur Bürste io, wo er sich mit dem Strom von den Bürsten io und z2 vereinigt und durch die Hauptstromfeldwicklung 17 und den Leiter 31 zur Batterie zurückkehrt. Die Nebenschlußfeldwicklung i6 wird ebenfalls durch Strom gespeist, ider von der Bürste g .zur Bürste ro fließt.
Bei Schilderung der Wirkungsweise des Generators sei die Maschine zunächst so beschrieben, wie sie bei der vorstehend erläuterten Anordnung wirkt, und im Anschluß hieran wird erläutert werden, worin die jetzt zu beschreibende Ausführungsform der Erfindung abweicht.
Die Diagramme in Abb. 16 bis 2o zeigen Stromkreisverhältnisse. Die glatten Pfeile zeigen die Richtung der elektromotorischen Kraft und die gefiederten Pfeile die Richtung des Stromes. Die drei mit g, 1o und i z bezeichneten Spitzen des Dreiecks stellen die in Abb. z2 bis 1q. entsprechend bezeichneten Bürsten dar.
Abb. 16 stellt entsprechend Abli. q. gewisse Spannungen dar, welche in den Ankerwicklungen induziert werden, wenn die Maschine mit einer gewissen bestimmten Geschwindigkeit als - Generator mit offenem Stromkreise und mit unverbundenen Bürsten io und- ii läuft.
Abb. 17 entspricht der Abb. 5 und zeigt die Spannungen und den Strom, wenn die Maschine mit derselben bestimmten Geschwindigkeit wie zuvor läuft, wobei ihre Bürsten durch einen Leiter von zu vernachlässigendem Widerstande verbunden sind. Es ist zu beachtet, daß .die zwischen den Bürsten und in wirksame Spannung nur g Volt beträgt. Um die i2-Volt Spannung der Batterie zu erreichen, muß der Generator mit größerer Geschwindigkeit angetrieben werden, damit- seine Spannung um 33'13 Prozent gesteigert wird, wodurch sich die in Abb. 18 dargestellten Werte von Spannung und Strom ergeben. Wenn die Spannung an den Bürsten derjenigen der Batterie genau entgegengesetzt gleich ist, fließt kein Strom zu dieser Zeit durch die Batterie, obschon bei der zwölfvoltigen Spannung zwischen den Bürsten 2o Ampere in der rechtsseitigen Ankerwicklung fließen, von denen 5 Ampere an das Nebenschlußfeld geliefert werden, während i5 Ampere in der linksseitigen Wicklung fließen.
Abb. rg veranschaulicht die Sachlage nach der Schließung des automatischen Schalters. Zu dieser Zeit wird die Batterie der maßgebende Faktor. Da ihre Spannung praktisch kGnstant ist, so kann die wirksame Spannung an den Bürsten nicht die 12 Volt an den Batterieklemmen überschreiten, unbeschadet Schwankungen in der Geschwindigkeit des Ankers, dies unter der obigen, bei Erläuterung der Abb. 4 bis i i gemachten Annahme, daß der innere Widerstand der Batterie und derjenige der Zuführungsleiter zu vernachlässigen ist. Die Regelwirkung ist die gleiche wie oben mit Bezug auf Abb. i i beschrieben.
Bisher ist angenommen worden, daß die Bürsten io und i i durch einen Leiter von zu vernachlässigendem Widerstande verbunden seien. Abb. 2o zeigt das Resultat, das sich ergeben würde, wenn in diesen Leiter ein Widerstand eingeschaltet wird, welcher dem Widerstand eines Teiles der Ankerwicklung gleichkommt, das ist also 21o Ohm beträgt. Bei demselben Geschwindigkeitsverhältnis wie in Abb. ih, bei 16 Volt induzierter Spannung in der rechten Ankerhälfte und 8 Volt induzierter Spannung in der linken Ankerhälfte,. vermindert die Zuschaltung von 2/1o Ohm Widerstand zwischen den Bürsten io und i i den kreisenden Strom auf r 3'l3 Ampere.
Dies beruht darauf, daß der Widerstand der drei Wicklungen o,6 Ohm beträgt, durch welche die verfügbare 8-Volt-Spannung einen Strom von r3'/3 Ampere hindurchdrückt. Der Spannungsabfall bei dem Hindurchfließen des Stromes von r3'/3 Ampere durch den Widerstand von- o,2 Ohm jeder der drei Wicklungen beträgt 2213 Volt. Daher beläuft sich die Spannung zwischen i o- i i auf 22/ 3 Volt. Die zwischen g-io aufgeprägten 16 Volt werden durch den Spannungsabfall von 22/3 Volt auf i3'/3 Volt vermindert, und die zwischen i1-9 aufgeprägten 8 Volt werden auf io2/s Volt erhöht.
Dieses Diagramm zeigt, daß die Einschaltung eines Widerstandes an Stelle des Leiters 30 eine Verminderung des kreisenden Stromes ergibt und gleichzeitig eine Tendenz zur Steigerung der Klemmenspannung. Da aber die Bürsten der Maschine an einer zwölfvoltigen Batterie liegen, so wird die Klemmenspannung sich nicht vermehren. Das Resultat wird nur das sein, daß die Maschine die i2 Volt, welche nötig sind, um den äußeren Stromkreis zu speisen, bei einer viel geringeren Geschwindigkeit entwickeln wird, als wenn die Bürsten io und ii durch einen Leiter von zu vernachlässigendem Widerstande verbunden sind. Dies ergibt eine Steigerung der Wirksamkeit und des Wirkungsbereiches. Anstatt aber die Bürsten io und i i durch euren Widerstand zu verbinden, kann aus dem Strom, der zwischen diesen Bürsten fließt, Nutzen gezogen werden. So wird, wie dies Abb. 12 und 13 zeigen, der Strom zwischen diesen Bürsten um eine Wicklung i9 auf dein Feldpol 18 herumgeführt, der neben dem Nebenschlußpol 15 in Richtung der Ankerdrehung liegt. Gemäß Abb. 1q. und 15 wird der Strom zwischen diesen Bürsten um Wicklungen ig auf den dem Nebenschlußpol beiderseits benachbarten Feldpolen herumgeführt. Die Wirkungen dieser Anordnungen sind elektrisch und magnetisch äquivalent.
Charakteristische Kurven, welche -die mit dieser abgeänderten Anordnung erzielbare Stromleistung veranschaulichen, sind in Abb. 2,1 aufgezeichnet. Kurve A veranschaulicht einen Batterieladestrom, der bei geringer Ankergeschwindigkeit rasch ansteigt, aber oberhalb einer gewissen kritischen Geschwindigkeit im wesentlichen konstant bleibt. Kurve B veranschaulicht einen Ladestrom, der bei geringen Geschwindigkeiten rasch ansteigt und dann bei höheren Geschwindigkeiten erheblich abfällt. Ein Ladestrom dieser Art ist besonders erwünscht, da er eine kräftige Ladung bei niedrigen Geschwindigkeiten ergibt, wie sie gewöhnlich beim Stadtbetriebe von Automobilen vorkommen, wobei häufige Entladungen der Batterie bei -dem häufigen Anlassen der Kraftmaschine zu erwarten sind, während bei den hohen Geschwindigkeiten, welche auf langen Fahrten auf freier Straße die Regel bilden, das Ladeverhältnis erheblich vermindert wird, um eine Beschädigung der Batterie zu verhindern.
Den Leistungskurven können auch andere Charakteristiken gegeben werden, indem man den Wert der Hilfswindungen abändert.
Die Wirkungsweise dieser Ausführungsformen sei nun beschrieben.
Es ist bereits betont worden, -daß in dein System nach Abb. i bis i i auf Grund der Tatsache, daß die rechte Hälfte der Ankerwicklung einer stärkeren Kraftlinienströmung ausgesetzt ist als die linke Hälfte, ein starker Strom durch die Ankerwicklung in der Richtung von Bürste ro zu Bürste ii fließt. Dies ergibt eine starke magnetisierende Kraft, die in der Tat die magnetisierende Kraft der anfänglich wirksamen Nebenschlußwicklung übertrifft und daher bestrebt ist, die Kraftlinienströmung nach links oder gegen die Drehrichtung zu henken. Der .nützliche Eisenquerschnitt im Ankerkern ist nur ungefähr die Hälfte desjenigen in den Feldpolen, und daher wird der Anker so stark gesättigt, daß er nicht imstande ist, einen genügenden Kraftfluß zu führen, um ein konstantes Spannungsverhältnis in einer der Hälften der Ankerwicklung bei einem mäßigen kreisenden Strom zu erzielen. Daher neigt dieser kreisende Strom dazu, unnütz stark zu sein. Indem man die Bürsten i o und i .i .durch eine Hilfserregerwcklung i9 miteinander verbindet und diese Wicklung in geeigneter Weise auf dem Poloder auf -den Polen in der Nachbarschaft des Poles mit Nebenschlußerregung 16 anordnet, werden zwei Resultate erzielt.
Zunächst werden, da diese Hilfserregerwicklung i9 einen beträchtlichen Widerstand besitzt, die in Abb. 2o dargestellten Verhältnises erzielt, d. h_ der Strom, welscher in der Ankerwicklung fließt -und bestrebt ist, die Kraftlinienströmung nach links abzulenken, wird vermindert, -und dementsprechend wird auch seine magnetisierende Wirkung vermiidert. Zweitens fließt ,der kreisende .Strom, welcher bei der Anordnung nach Abb. 13 von der Bürste i i ausgeht, um den recht-en Südpol in solcher Richtung herum, daß er diesen Pol verstärkt, mit dem Ergebnis, idaß der Kraftfuß, welcher von .dem durch die N;ebenschlußwicklung magnetisierten Nordpol ausgeht, in rechtsseitiger Richtung verstärkt wird. Bei der Anordnung nach Abb. 14 und a5 ist die Wirkung verstärkt, .da der Strom um den lini,#en Südpol in .solcher Richtung herumfließt, daß er ihn in einen Nordpol verwandelst und daher strebt, indem der Kraftströmung, die von dem mit Nebenschlußwickiung versehenen Nordpol herrührt, entgegengewirkt wird, die Kraftlinienströmung so zu lenken, @da@ß sie zum rechten :Südpol zurückkehrt. Daher ist bei den geringen Geschwindigkeiten, während die zwischen den Bürsten 9 :und i@o entwickelte elektromotorische Kraft größer ist .als idie zwischen den Bürsten 9 und i i entwickelte, der zwischen den Bürsten io und ii kreisende Ankerstrom, der aus :der überwiegenden Wirkung des rechten Ankerteiles .resultiert, von geringem Werte, und in Anbetracht :des verringerten inneren Ankerabfalles wird -die für -den äußeren Stromkreis zwischen :den Bürsten 9 -und ro verfügbare effektive Spannung bei einer geringeren Drehung%@srhwndigkeit eriielt, als wenn die Hilfswicklungen nicht benutzt wären. Dieser :kreisende Ankerstrom wird, wie schon früher -erläutert, bei einer :gewissen Geschwindigkeit gleich Null und kehrt bei noch höherer Geschwindigkeit seine Richtung um. Unmittelbar nach der Umkehrung kehrt sie natürlich der 1VIagnetisierungseffekt -der Hilfsspulen um :und strebt somit danach, den rechtsseitigen Pol neben dem miNenschlußerregung versehenen Pol = einem Nordpol zu machen und den linken Pol zu einem stärkeren Südpol. Dies lagert zusätzlich zu dem Arbeitsstrom, welcher in .der Ankerwicklung .zwischen Iden B@irsten9 -und io fließt; einen in derselben Richtung kreisenden Strom über, und somit wird die auf dem inneren Ankerabfalle beruhende elektromotorische Kraft gesteigert, welche zu der induzierten elektromotorischen Kraft entgegengesetzt gerichtet ist, so d'aß eine Steigerung der Klemmenspannung trotz gesteigerter Geschwindigkeit vermieden wird.
Bei dieser abgeänderten Ausführungsform wird daher die zwischen den Bürsten 9 und io wirksame Klemmenspannung und daher die effektive Stromleistung für die Batterieladung durch die Regelung des Wertes des Stromes geregelt, welcher im Anker fließt,. und durch Regelung der Verteilung der auf dem Ankerstrom beruhenden Kraftlinienströmung. Durch Änderung der Hilfswicklungen kann die Verteilung und .der Wert des Kraftlinienflusses abgeändert werden, und es kann eine verschiedene Leistungscharakteristik erzielt werden.
Der Pfeil in Abb. 13 zeigt die Drehungsrichtung des Ankers 6 an, und der Pol auf der linken Seite des Erregerpoles, welcher in der Richtung gegen die Drehrichtung liegt, möge auch hier wieder der im Drehsinn zurückliegende Pol genannt sein, während der Pol zur Rechten des Erregerpoles der im Drehsinn vorangehende Pol genannt sein möge. Die Bürste i i nimmt daher eine im Drehsinn zurückliegende Stellung mit Bezug auf den im Drehsinn zurückliegenden Pol ein. Irgendein Pol der Maschine kann als Erreger- oder Erzeugungspol gewählt werden, es ist aber vorteilhaft, den Pol am unteren Ende des Feldjoches oder .doch nahe diesem Ende zu verwenden, da hierdurch die magnetische Anziehung dahin strebt, den Anker zu heben und seine Lager zu entlasten.
Es ist klar, daß die Erfindung für andere Maschinenartenverwendbar ist, und daß durch Änderung der relativen Windungszahl geeignete Stromcharakteristiken für verschiedene Betriebsanforderungen erzielt' werden können. Überhaupt sind im Rahmen der Erfindung mannigfache Abweichungen möglich.

Claims

PATENT-ANsPR U cHE.: i. Mit einer Akkumulatorenbatterie zusammenarbeitende, nach Bedarf als Motor oder Generator laufende, sich selbst regelnde mehrpolige Dynamomaschine mit Ringwicklung, - dadurch gekennzeichnet, daß einer der Magnetpole (18) eine Nebenschlußwicklung (i9) trägt, deren Kraftfluß durch die quergerichtete Ankerrückwirkung beeinflußt und auf die beiden benachbarten, von ihm geschaffenen Folge= pole je nach der Drehzahl des Ankers (6) verschieden verteilt wird, während die anderen Magnetpole (2o) bei Generatorbetrieb praktisch wirkungslose Reihenwicklungen (2i) aufweisen, und daß zwei mit der einen Außenleitung verbundene Ankerbürsten (i i, 12) von dem Nebenschlußpol (18) und dem in der Drehrichtung zurückliegenden Folgepol desselben in verschiedenem Sinne unmittelbar beeinflußte Ankerleiter abgrenzen, während eine zwischen ihnen liegende, an die andere Außenleitung angeschlossene Bürste (io) mit -der Bürste (i I) zu beiden Seiten des Nebenschlußpoles (18) einen Ankerstromkreis abgrenzt, der von der doppelten Zahl Kraftlinien wie der zwischen den Bürsten (i o) und (12,) liegende Ankerstromkreis beaufschlagt wird (Abt. i bis 9).
2. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bürsten. (11, 12, Abb. i bis 9, oder i o, i i, Abb. 12 bis 15) verbindende Leiter, in dem der Strom sich bei steigender Geschwindigkeit der Maschine infolge Verzerrung des Feldkraftflusses durch die Ankerrückwirkung umkehrt, auf den einen oder beide Folgepole des Nebenschlußpoles (18, Abb. i bis 9 bzw. i 5, Abb. 12 bis 15) gewickelt ist, so daß bei niedrigen Drehzahlen ein starker Strom im Anker (6) erzeugt wird, bei höheren Drehzahlen aber nach Umkehrung des Stromes im Verbinder die Ankerstromstärke beträchtlich vermindert wird.
3. Ausführungsform nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Generatorbetrieb, also bei offenem An-' laßschaltier (2), der übliche selbsttätige Schalter (3) zwischen Dynamomaschine (i) und Batterie (q.) lediglich die Bürsten (i i, 12, Abb. i bis 9), die von dem Nebenschlußpol (18) und dem in der Drehrichtung zurückliegenden Folgepol in verschiedenem Sinne beeinflußte Ankerleiter abgrenzen, und die zwischen ihnen liegende Bürste (io) mit den beiden Batteriepolen verbindet, während die übrigen Ankerbürsten sämtlich ausgeschaltet sind.