DE352583C

DE352583C - Elektrische Gleichstrommaschine zum wahlweisen Betrieb als Generator fuer regelbare Spannung sowie als Motor

Info

Publication number: DE352583C
Application number: DE1918352583D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1918-08-11
Filing date: 1918-08-11
Publication date: 1922-04-29

Description

Elektrische Gleichstrommaschine zum wahlweisen Betrieb als Generator für regelbare Spannung sowie als 1Vlotor: Im Hauptpatent 350934 ist eine Querfeldmaschine beschrieben, die, als Dynamo verwandt, entweder vollständig konstante Spannung oder je nach Bedarf mit der Drehzahl steigende oder.fallende Spannung ergibt, als Motor dagegen mit großem Drehmoment anläuft.
Man kann die dort mit einer Ankerwicklung erreichte Wirkung nun viel vorteilhafter dadurch erlangen, @d'aß der Anker eine Zusatzwicklung mit zugeordnetem Kollektor erhält, deren Arbeitsbürsten naoh Art des Patentes 350934 über «einen festen Widerstand kurzgeschlossen werden. Diese Anordnung ist insofern vorteilhafter, als die Leistung der Zusatzwicklung :und -die dafür erforderlichen drei Felder (Primär-, Sekundär- und Tertiärfeld) technisch auf -ein Mindestmaß herabgesetzt werden können.
In Abb.2 ist die Schaltung einer solchen Maschine gezeigt. Darin bedeutetA den Hauptanker mit den in der neutralen Zone des Primärfeldes stehenden kurzgeschlossenen Bürsten z, z und den in der neutralen Zone des Querfeldes stehenden Arbeitsbürsten 2, 2, von denen der Nutzstrom entnommen wind. Auf dem Hilfsanker a sind analog dazu die Bürstenpaare 3, 3 und 4, 4 angeordnet, wovon die den Bürsten r, r des Hauptankers entsprechenden Bürsten 3, 3 direkt und die den Arbeitsbürsten 2, 2 des Hauptankers entsprechenden Bürsten 4, 4 über den festen Widerstand R kurzgeschlossen sind.
Die inneren Vorgänge in Odem über den Widerstand R kurzgeschlossenen Hilfsanker a einer derartig geschalteten Maschine sind aus dem Patent 350934 bekannt. An den Bürsten 4, 4 kann man bei den unterschiedlichsten Drehzahlen Strom konstanter Spannung entnehmen. Abb. i stellt das Diagramm einer normalen Querfeldmaschine dar, während Abb. 3 und 4 das Leerlauf- und Belastungsdiagramm einer Maschine nach der Erfindung zeigt, die sich vollkommen mit den entsprechenden Felddiagrammen nach dem Patent 350934 decken.
Aber nicht nur- an den Bürsten 4, 4 wird die Spannung immer unveränderlich konstanten Wert besitzen, sondern .auch an den Bürsten 2, 2 des Hauptankers A. Da die Leiterzahl der beiden Anker in einem bestimmten festen Verhältnis steht, so muß die von diesen Leitern herrührende Spannung im gleichen Verhältnis stehen, und da die Spannung des einen Teils, nämlich des Ankers a, konstant ist, so kann die Spannung der Leiter des Ankers A auch einen konstanten Wert, von einer bestimmten Drehzahl an, nicht überschreiten.
Dabei ist es gleichgültig, ob die Bürsten i, i des Hauptankers kurzgeschlossen sind oder nicht. Sind diese Bürsten nicht kurzgeschlossen, so stehen die Bürsten 2, 2 in der neutralen Zone eines Querfeldes, welches von dem Primärfeld I durch den Zusatzanker a hervorgebracht wird. Dieses Querfeld rührt von dem Strom zwischen den Bürsten 3, 3 her, welcher bekanntlich nicht nach einer Geraden, sondern annähernd nach einer Hyperbel verläuft. Die Spannung an den Bürsten 2, 2 wird sich demnach auch genau so verhalten wie die Spannung der im gleichen Felde stehenden Bürsten 4, 4, nämlich konstant. Werden die Bürsten i, i dagegen kurzgeschlossen, so entsteht durch den jetzt im Anker A fließenden Sekundärstrom ein zweites Sekundärfeld IIs (Abb. 4), welches sich dem Sekundärfeld II überlagern wird, aber von einer bestimmten Drehzahl aufwärts keinerlei Einfluß auf die Spannung der Bürsten 4, 4; 2, 2 ausüben kann, denn würde dadurch an den Bürsten 4, 4 eine Spannungserhöhung herbeigeführt, so würde auch das Tertiärfeld III davon im Sinne einer Verstärkung beeinflußt werden. Wie an -dem Beispiel des Patentes 350934 aber gezeigt, ist jede Verstärkung des Tertiärfeldes III ausgeschlossen, da das Primärfeld I dadurch der Vernichtung anheimfiele und mit ihm nicht nur das Sekundärfeld II, sondern auch das überlagerte Feld Il'. Anders verhält es sich bei sinkender Drehzahl. Würde die Spannung an den Bürsten 4, 4 deshalb zu sinken versuchen, so würde die Gegenwirkung des Tertiärfeldes III nachlassen und mithin idie Primärerregung mehr zur Geltung kommen. Dadurch wird aber nicht nur das Sekundärfeld II stärker, sondern auch IIl wird über seinen normalen Betriebswert anwachsen. Beide Sekundärfelder werden also sich gegenseitig kräftig unterstützen und das Sinken der Spannung an den Büsten 4, 4; 2, 2, solange verhindern, bis die eintretende Sättigung der Maschine ein weiteres Anwachsen der beiden Sekundärfelder II, IIl verhindert. Erst von diesem Augenblick an wird bei weiterer Verminderung der Drehzahl die Spannung abfallen. Beide Sekundärfelder verlaufen also nicht nach einer Geraden, sondern gemeinsam und jedes für sich nach einer Kurve, die sich einer Hyperbel nähert. Um Nutzstrom von den Bürsten 2, 2 des Hauptankers entnehmen zu können, ist es nur nötig, eine Hauptstromwicklung WZ (Abb. 2) auf die Feldmagnetpole aufzubringen, welche, ganz oder zum Teil vom Nutzstrom durchflossen, ein Primärfeld I' erzeugt, das dem entsprechenden Tertiärfeld IIII- bei allen Belastungen die Wage hält (Abh.4) oder es der verlangten Spannungscharakteristik entsprechend kompensiert.
Dies kann auch durch sinngemäßes Abwägen der zusätzlichen Erregerwindungen des Feldes II zum Tertiärfeld III, herrührend vom Strom im Zusatzanker a geschehen, so daß man nach der Erfindung entweder vollkommen konstante Spannung oder mit der Drehzahl steigende oder fallende Spannung an den Bürsten 2, 2; 4, 4 erhält.
Aber nicht nur von den Bürsten 2, 2, son-,dern auch von dien Bürsten i, i des Hauptankers kann ein Nutzstrom der Maschine entnommen werden. Diese Bürsten stehen im Primärfeld I, denn auch in bezug hierauf ist der Strahl I' des Primärfeldes vom Strahl III ,des Tertiärfeldes kompensiert (Abb. 3 und 4). Das Primärfeld I ist nun nicht konstant, denn die Gegenwirkung des Tertiärfeldes III wird bei wachsender Drehzahl auch diese Größe des Primärfeldes beeinflussen, so daß die Spannung an den Bürsten i, i des Hauptankers nicht proportional der Drehzahl wachsen wird, sondern wesentlich langsamer, so claß tnan von diesen Bürsten bei Bedarf einen Strom langsam mit der Drehzahl ansteigender Spannung entnehmen kann, wobei natürlich Voraussetzung ist, daß in diesem Fall die Bürsten 2, 2 nicht benutzt werden. Um nun die Spannung an den Bürsten 2, 2 des Hauptankers in einem bestimmten Sinne finit der Drehzahl fallend oder steigend zu beeinflussen, kann man auch den Strom der Bürsten i, i derartig verwenden, daß diese Bürsten nicht direkt kurzgeschlossen werden, sondern über eine zusätzliche Wicklung W3 auf den Magnetpolen, welche das Primärfeld nun im schwächenden oder stärkendem Sinne beeinflußt; je nachdem die Spannung der Maschine mit wachsender Drehzahl fallen oder steigen soll (Abb. 5). Die gleiche Wirkung kann man naturgemäß auch erreichen, wenn man den Strom der Bürsten 3, 3 zum gleichen Zwecke benutzt oder beide Ströme zwischen den Bürstenpaaren i, i; 3, 3 gemeinsam dazu verwendet.
Beim Betrieb der Maschine als Motor können die beiden Ankerwicklungen A und a entweder jede für sich oder in Hintereinanderschaltung bzw. ' ParalleIschaltung benutzt werden, dabei ist sinngemäß die Hauptstromw-icklung W, an die Bürsten i, i und' die Stromquelle zu legen, wobei der Kurzschluß dieser Bürsten sowohl als auch der der Bürsten 3, 3 aufzuheben ist. Auch :der Widerstand R ist abzuschalten, während die Bürsten 4, 4 und 2, 2 gefahrlos auf den Kollektoren schleifen können. Abb. 6 zeigt das Schaltbild bei Anwendung nur des Hauptankers, während Abb. 7 und 8 die Hintereinanderschaltung bzw. Parallelschaltung des Hauptankers A mit dem Hilfsanker a zeigen. Dabei ist die zusätzliche Erregung W, nicht mit eingezeichnet, die naturgemäß auch bei diesen .Schaltungen zur Verstärkung des Hauptfeldes hintereinander oder parallel mit der Wicklung W. herangezogen werden kann, ebenso -wie die- Wicklung W,

Claims

PATENT-ANsPRÜcHE: i. Elektrische Gleichstrommaschine zum wahlweisen Betrieb als Generator für regelbare Spannung sowie als Motor nach Patent -350934 dadurch gekennzeichnet, daß der Anker eine Zusatzwicklung mit zugehörigem Kollektor und dem Primärfeld (I) sowie dem Sekundärfeld (II) zugeordnete Bürstenpaare (3, 3; 4, 4) erhält, von denen diie in der neutralen Zone des Querfeldes (II) stehenden Bürsten (4, 4) über den äußeren Widerstand (R) kurzgeschlossen sind, um beim Generatorbetrieb an den in oder neutralen Zone des gemeinsamen Querfeldes (II) stehenden Arbeitsbürsten (2, 2) der Hauptwicklung des Ankers eine dem Verwendungszweck entsprechende Spannung zu erhalten, während das für den Nutzstrom des Hauptankers benötigte Primärfeld (I=) durch eine Hauptstromwicklung (W=) erzeugt wird, die ganz oder teilweise vom Nutzstrom der Arbeitshürsten (2, 2) des = Hauptankers durchflossen wird und das von diesem herrührende Tertiärfeld (IIIz) der verlangten Spannungscharakteristik entsprechend kompensiert.
2. Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beim Betrieb als Generator der Nutzstrom von den in der neutralen Zone des gemeinsamen Querfeldes (II, Sekundärfeldes) stehenden Arbeitsbürsten .(2, 2) des Hauptankers entnommen wird, wobei entweder die in der neutralen Zone des gemeinsamen Primärfeldes (I) stehenden Bürsten (i, r) des Hauptankers oder die Bürsten (3, 3) des Zusatzankers oder alle beide kurzgeschlossen sind.
3. Maschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Betrieb als Generatör der Nutzstrom von den in der neutralen Zone des gemeinsamen Primärfeldes (I) stehenden Bürsten (i, i) des Hauptankers entnommen wird.-
4. Maschine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Betrieb als Generator entweder der Strom der in der' neutralen Zone des gemeinsamen Primärfeldes (I) stehenden Bürsten (i, i) des Hauptankers oder der Strom der im gleichen Felde stehenden Bürsten (3, 3) des Hilfsankers oder beide Ströme gemeinsam, ganz oder teilweise durch zusätzliche Erregerwindungen (W3) auf .den Feldmagnetpolen fließen, um bei steigender Drehzahl entweder konstante oder steigende oder fallende Spannung zu erhalten.
5. Maschine nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß heim Betrieb als Motor die Hauptstromwicklung (W.) vom Motorstrom durchflossen, so zwischen eine der in der neutralen Zone des, Primärfeldes stehenden Bürsten (i, i bzw. 3, 3) und die Stromquelle gelegt wird, daß entweder der Motorstrom nur eaine Ankerwicklung oder beide hintereinander oder beide parallel durchfließt, wobei die auf den Feldmagnetpolen aufgebrachten zusätzlichen Erregerwindungen (W3) parallel oder hintereinander mit der Hauptstromwicklung (W2) zur Feldverstärkung mitbenutzt werden können, nachdem der Kurzsohluß der betreffenden Bürsten (i, i; 3, 3) aufgehoben und, der Widerstand (R) abgeschaltet ist.