DE350934C - Elektrische Gleichstrommaschine zum wahlweisen Betrieb als Generator fuer konstante Spannung sowie als Verbundmotor - Google Patents

Description

• Elektrische Gleichstrommaschine zum wahlweisen Betrieb als Generator für konstante Spannung sowie als Verbundmotor. Es ist bekannt, Automobile mit Hilfe kleiner elektrischer Maschinen anzuwerfen und zu beleuchten. Gewöhnlich werden dazu zwei Maschinen verwandt, von denen jede eine Funktion ausübt, d. h. eine Maschine beleuchtet das Fahrzeug und die andere wirft den Benzinmotor an. Es hat auch nicht daran gefehlt beide Funktionen von einer einzigen Maschine ausüben zu lassen wie dies z. B. in dem System Kentler und Colonia Charlet geschieht. Das letztere System verwendet dazu eine Querfeldmaschine, die durch den Sekundärstrom in geeigneter Weise kompensiert ist und annähernd konstante Spannung erlangt.
• Die Erfindung verwendet auch das Querfeld, um beide Maschinen in eine einzige zu vereinigen, dabei aber beim Lauf als Dynamo entweder vollständig konstante Spannung zu erreichen, oder je nach Bedarf diese fallen oder steigen zu lassen, beim Betrieb als Motor diesen dagegen mit möglichst geringen Umdrehungen bei großem Drehmoment laufen zu lassen. Bekanntlich erzeugt in einer normalen OOuerfeldmaschine bekannter Bauart ein kleines Primärfeld I (Abb. i), durch den Kurzschluß der in diesen q Felde stehenden Bürsten, ein Sekundärfeld II (Querfeld) von ungleich größerer Stärke. Von den in der neutralen Zone dieses Sekundärfeldes II stehenden Bürsten 2-,:2 (Abb. 3) kann man Nutzstrom entnehmen, wenn man von vornherein das Primärfeld I um einen solchen Betrag I' (Abb. r ) vermehrt, wie das von diesem Nutzstrom herrührende Tertiärfeld III ausmacht. Dieses Tertiärfeld III eilt bekanntlich dem Primärfeld I um i8o° voraus, wirkt ihm also direkt entgegen.
• Man kann nun einer solchen -Maschine Strom konstanter Spannung entnehmen, wenn man von den in der neutralen Zone des Sekundärfeldes stehenden Bürsten 2, 2 einen bestimmten Strom entnimmt, so daß ein Tertiärfeld bestimmter Stärke entsteht, während der von den gleichen Bürsten entnommene Nutzstrom durch Hauptstromerregung erzeugt wird. Werden die Bürsten, welche in der neutralen Zone einer Maschine stehen, kurz geschlossen, so genügt eine sehr kleine Erregung um ein Primärfeld entstehen zu lassen, das eine Spannung erzeugt, die den normalen Strom der Maschine zwischen den kurzgeschlossenen Bürsten fließen läßt. Dieser Kurzschlußstrom erzeugt im Anker das erwähnte Querfeld. Nun ist es nicht einmal nötig, das Primärfeld so groß zu wählen, daß der volle Maschinenstrom als Sekundärstrom zum fließen kommt, es genügt schon, wenn der Sekundärstrom nur die Hälfte davon beträgt, oder noch weniger. Das Primärfeld kann dementsprechend auch kleiner sein. Nach der Erfindung werden nun die in der neutralen Zone des Sekundärfeldes stehenden Bürsten 2, 2, denen auch der Nutzstrom entnommen wird, über einen konstanten Widerstand miteinander verbunden, und es wird das Primärfeld um einen solchen Betrag vergrößert, daß ein bestimmter Strom in dem konstanten Widerstand erzeugt wird. In einem Beispiel möge der Vorgang erläutert werden, -vvobei die auftretende Streuung unberücksichtigt bleiben soll. Eine zweipolige Maschine soll zur Erzeugung eines beliebigen Querfeldes II ein Primärfeld I (Abb. 2) benötigen, welches von ioo Amperewindungen erzeugt sei. Der Anker dieser Maschine besitze 400 Drähte. Vergrößert man nun das Primärfeld I um den zehnmal so großen Wert Il- (Abb. 2), indem man auf die Magnete statt ioo Amperewindungen iioo Amperewindungen aufbringt, so kann man der Maschine an den Arbeitsbürsten (2, 2, Abb. 3) einen Strom von io Ampere entnehmen und diesen über einen konstanten Widerstand W parallel zum Nutzstromkreis fließen lassen (Abb.3). Diese io Ampere erzeugen im Anker ein Tertiärfeld IIII entsprechend 10 4110 =z iooo Am- 2 2 2 perewindungen. Dieses Tertiärfeld ist. also gerade so groß, wie das Feld Il, um das das zur Erzeugung des Sekundärfeldes notwendige Primärfeld I vergrößert worden ist. Die beiden Felder Il und IIIl heben sich also vollständig auf, da sie ja gleich groß aber entgegengesetzt gerichtet sind. Es ist also nur das zur Erzeugung des benötigten Sekundärfeldes II erforderliche ursprüngliche durch ioo Amperewindungen erzeugte kleine Primärfeld übrig geblieben. Würde eine so erregte Maschine rascher laufen, so bliebe die Spannung an den Arbeitsbürsten 2, 2 (Abb. 3) doch unverändert, denn würde die Spannung sich auch nur um io Prozent erhöhen, so würde der Strom im Widerstand auch um io Prozent steigen und mithin das Tertiärfeld IIII um den gleichen Betrag. Da nun im Beispiel das Primärfeld I io Prozent von dem zusätzlichen Primärfeld Il beträgt und dieses, letztere vom Tertiärfeld IIII vollkommen kompensiert ist, so würde eine Vergrößerung des Tertiärfeldes IIII um io Prozent das ursprüngliche Primärfeld I vernichten, mithin könnte auch kein Sekundärfeld II und keine Spannung an den Arbeitsbürsten entstehen. Naturgemäß kann man auch die Verhältnisse zueinander anders wählen, also nicht io Prozent, sondern nur 5 Prozent zulassen oder 2o Prozent. Es liegt im Belieben des Konstrukteurs jedes praktische Verhältnis zu wählen, wobei sinngemäß die oben vernachlässigte Streuung in Rücksicht zu ziehen ist. Um nun von einer so , erregten Maschine Nutzstrom entnehmen zu können, braucht man nur eine Hauptstromwicklung H (Abb. 3) aufzubringen, die ein Primärfeld I= (Abb: a) erzeugt, welches dem vom Nutzstrom herrührenden Tertiärfeld 1112 bei jeder Belastung die Wage hält, oder dieses Tertiärfeld-über oder unterkompensiert, je nach der verlangten Spannungscharakteristik.
• Als Dynamo -allein verwandt; kann diese Maschine auch zur Zugbeleuchtung verwandt werden, da der Nutzstrom selbst bei Wechsel der Drehrichtung in unveränderter Richtung weiterfließt. Beim als Motor kommt es vor allen Dingen darauf an, diesen mit einem möglichst großen Drehmoment anlaufen zu lassen. Die Erfindung benutzt nun zu diesem Zweck beide auf den Magnetpolen angebrachte In Abb. q. ist die Schaltung dargestellt. Der Ilurzschluß der Bürsten i, i wird durch einen geeigneten Schalter unterbrochen und dafür die Hauptstromwicklung H (Abb. 3 und ) im gleichen erregenden Sinne wie die mit konstantem Strom erregte Feldwicklung C (Abb. 3) an diese Bürsten gelegt. Die Bürkönnen gefahrlos auf dem Stromsten wender beim Motorbetrieb Weiterschleifen, doch muB naturgemäß der Widerstand W abgeschaltet werden.

Claims (2)

1. PATENT-ANSPRÜCHE'. wahlweisen k + e e (IU') Anker ( W (:2,:2) Feldwicklung Feldmagnetpole i. Elektrische Gleichstrommaschine zum Betrieb als Generator für konstante Spannung sowie als Verbundmotor, dadurch gekennzeichnet, daß beim Generaontorbetrieb als Ouerfeldmaschine das mit stantem Strom erregte Primärfeld (I Il) in Tertiärf ztungroBenTel tlurch; 11d durch aufgehpben wird, das im einen von der positiven, in der neutralen Zone des Sekundärfeldes II) liegenden ider-Arbeitsbürste über einen äußeren stand (W) zur negativen Arbeitsbürste fließenden Strom erzeugt wird, derart, daB von dem Primärfeld nur ein solcher Teil (I) übrig bleibt, wie er zur Bildung des die Spannung an den Arbeitsbürsten (2, 2) hervorbringenden Sekundärfeldes (II) erforderlich ist, während das zur Erzeugung des von den Bürsten (2, 2) den Verbrauchern zugeführten Nutzstroms erforderliche Feld (I2) durch eine Hauptstrom-Wicklung (H) erzeugt wird, die ganz oder teilweise vom Nutzstrom durchflossen wird und das von diesem herrührende Tertiärfeld (III2) der verlangten Spannungscharakteristik entsprechend kompensiert.
2. 2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB beim Betrieb als Motor nach Abschaltung der Arbeitsbürsten die Hauptstromwicklung (H) vom Motorstrom erregt und so an die in der neutralen Zone des Primärfeldes (I) stehenden Bürsten (i, i) nach Aufhebung ihres Kurzschlusses gelegt wird, daB sie dieses Feld verstärkt, wobei gleichzeitig die mit konstantem Strom erregte (C) als weitere Verstärkung der dienen kann.