DE37103C - Schaltung von dynamo-elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

Patentamt.

Gegenstand vorliegender Erfindung bildet eine neue Regulirungsweise des Stromes von dynamoelektrischen Maschinen.

Bei Ausführung der Regulirungseinrichtungen kommen zwei Hauptbürsten, mit denen die Enden der "Windungen der erregenden Magnete verbunden sind, eine Hülfsbürste, sowie ein Nebenschlufs oder eine Zweigleitung von irgend einem Punkte des erregenden Feldes nach der Hülfsbürste zur Verwendung. Die Stellungen der Bürsten zu einander werden entweder automatisch oder von Hand verändert, so dafs bei einer gewissen Stellung genannter Hülfsbürste gegen den Commutator der Nebenschlufs aufser Thätigkeit kommt; wird aber die Hülfsbürste zu den Hauptbürsten (oder umgekehrt) bewegt, so wird der elektrische Zustand gestört und mehr oder weniger durch die erregenden Windungen gehender Strom durch die Nebenschliefsung abgeleitet, oder es wird Strom über genannte Nebenschliefsung nach den erregenden Windungen geleitet. Durch die automatische Veränderung der Stellung der Bürsten gegen den Commutator je nach dem veränderlichen Elektricitätszustände des Arbeits- Stromkreises kann der entwickelte Strom im Verhältnifs zu den Anforderungen in dem Arbeits-Stromkreise regulirt werden.

Vorrichtungen zur automatischen Bewegung der Bürsten in dynamoelektrischen Maschinen sind bekannt, und die in der Maschine des Erfinders verwendeten, können von beliebiger oder bekannter Beschaffenheit sein.

Fig. ι ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Erfindung, einen Kern oder Schenkel des erregenden Feldes zeigend, welcher durchweg mit einer Spirale in derselben Richtung umwickelt ist. Fig. 2 und 3 sind Diagramme, in welchen der eine Kern der erregenden Magnete mit einem Theil der Spiralen in entgegengesetzten Richtungen bewickelt ist. Fig. 4 und 5 sind Diagramme zur Darstellung der elektrischen Vorrichtungen, welche zur automatischen Einstellung der Bürsten verwendet werden können. Fig. 6 ist ein Diagramm für die Stellungen der Bürsten, wenn die Maschine beim Anlassen erregt werden soll. Fig. 7 bis 11 sind noch weitere Diagramme zur Erläuterung der nachstehend beschriebenen Erfindung.

α und b sind die positive und die negative Bürste des äufseren oder Arbeits-Stromkreises und c die Hülfsbürste. Der Arbeits-Stromkreis D geht wie gewöhnlich von den Bürsten α und b ab und enthält elektrische Lampen oder andere Verwendungsstellen D' in Parallel- oder Hintereinanderschaltung. M M' sind die erregenden Windungen, deren Enden mit den Hauptbürsten α und b verbunden sind. Der Draht c' des Nebenschlusses geht von der Hülfsbürste c nach dem Stromkreis der erregenden Spulen und ist mit demselben am Punkte χ verbunden. H ist der Commutator mit den Platten von bekannter Construction.

Nimmt nun die Hülfsbürste c eine solche Stellung gegen den Commutator ein, dafs die elektromotorische Kraft zwischen den Bürsten a und c sich zu derjenigen zwischen den Bürsten c und b verhält, wie der Widerstand des Stromkreises a M c' c A zu demjenigen des Stromkreises b M' c' c B, so sind die

Potentiale an den Punkten χ und y gleich und geht kein Strom durch die Hülfsbürste; nimmt aber die Bürste c eine andere Stellung ein, so sind die Potentiale der Punkte χ und y verschiedene und fliefst Strom über die Hülfsbürste nach oder von dem Commutator je nach der Stellung der Bürsten. Wird beispielsweise die Commutatorfläche zwischen den Bürsten α und c verringert, .wenn sich die letztere an einem neutralen Punkt befindet, so fliefst Strom von dem Punkt y über den Nebenschlufs c' nach der Bürste b, so dafs der Strom im Th eil M' verstärkt und der Strom im Theil M theilweise neutralisirt wird; wird aber der Abstand zwischen den Bürsten a und c vergröfsert, so fliefst der Strom über die Hülfsbürste in entgegengesetzter Richtung und wird der Strom in M verstärkt und in M¹ theilweise neutralisirt. Durch Verbindung der Bürsten α b und c mit irgend einem bekannten automatischen Regulirmechanismus kann der entwickelte Strom im Verhältnifs zu den Anforderungen im Arbeits-Stromkreise regulirt werden.

Die Theile M und M' des erregenden Drahtes können in derselben Richtung gewickelt sein, in welchem Falle sie nach Art der Fig. ι angeordnet sind; oder es kann Theil M in der entgegengesetzten Richtung gewunden sein, wie in Fig. 2 und 3 ersichtlich.

Die Kerne der erregenden Magnete sind demnach den neutralisirenden oder verstärkenden Wirkungen des Stromes in dem Nebenschlufs durch c' ausgesetzt; der Magnetismus der Kerne wird theilweise neutralisirt oder der Punkt des gröfsten Magnetismus verschoben, die Armatur und demnach die gemeinschaftlichen, Energie erzeugenden Wirkungen der erregenden Magnete auf die Armatur entsprechend verändert. In der in Fig. 1 ersichtlichen Form wird die Regulirung durch Verschiebung des Punktes des gröfsten Magnetismus bewirkt, in Fig. 2 und 3 wird dieselbe Wirkung durch Einwirkung des durch die neutralisirende Spirale hindurchgehenden Stromes im Nebenschlufs erzielt.

In Fig. 4 und 5 sind A' A' die Halter für die Hauptbürsten und C der Halter für die Hülfsbürste. Diese Bürstenhalter sind in mit dem Centrum der Commutatorwelle concentrischen Bögen beweglich. An dem Hülfsbürstenhalter C ist ein eiserner kleiner Kolben P des Solenoids S befestigt. Die Regulirung wird durch eine Feder und Schraube oder dergleichen bewirkt.

In Fig. 5 ist statt des Solenoids eine eiserne Röhre angegeben, welche eine Spule einschliefst. Kolben P der Spule ist am Bürstenhalter A', sowie am Halter C befestigt. Werden die Bürsten, wie in Fig. 4 und 5 angegeben, durch elektrische Vorrichtungen direct bewegt, so werden letztere so angeordnet, dafs die zur Justirung aufgewendete Kraft während der gesammten Bewegungslange eine gleichmäfsige ist.

Die Stellungen der Bürsten zu einander können durch Bewegnng der Hülfsbürste verändert oder es kann Bürste c in Ruhe verbleiben und Kern P mit dem Hauptbürstenhalter A' verbunden werden, um die Bürsten λ und b in ihrer Stellung zur Bürste c zu verändern. Wenn jedoch eine Einstellung für alle Bürsten vorgesehen wird, wie in Fig. 5 ersichtlich, so müfste das Solenoid sowohl an A' als an C befestigt werden, um sie gegen oder von einander zu bewegen. Es existiren mehrere bekannte Vorrichtungen, um Bewegung im Verhältnifs zu einem elektrischen Strom hervorzurufen. Erfinder hat die beweglichen Kerne der Fig. 4 und 5 als geeignete Vorrichtungen angegeben, um die geforderte Bewegung, mit sehr geringen Aenderungen in dem durch die Windungen gehenden Strom zu erzielen.

Natürlich bewirkt die Einstellung der Hauptbürsten Veränderungen in der Intensität des Stromes, unabhängig von der Stellung genannter Bürsten zur Hülfsbürste.

In allen Fällen kann die Einstellung eine solche sein, dafs kein Strom durch die Hülfsbürste hindurchgeht, wenn der Motor mit seiner normalen Belastung läuft.

Es ist dem Erfinder bekannt, dafs Hülfsbürsten in Verbindung mit den Spiralen des erregenden Drahtes verwendet worden sind; in diesen Fällen erhielten aber die Spiralen den gesammten Strom durch die Hülfsbürste oder Bürsten und konnten genannte Bürsten ohne Unterbrechung des durch das Feld gehenden Stromes nicht entfernt werden. Diese Bürsten verursachten jedoch eine grofse Funkenbildung auf dem Commutator. In vorliegender Anordnung verursacht die Hülfsbürste nur eine sehr kleine oder keine Funkenbildung und kann ohne Unterbrechung des durch die erregenden Spiralen gehenden Stromes entfernt werden. Die Erfindung hat aufserdem den Vortheil, das Selbsterregen der Maschine in allen den Fällen zu erleichtern, wenn der Widerstand des erregenden Drahtes im Vergleich mit dem Widerstände des Hauptstromkreises beim Anlassen der Maschine, beispielsweise bei Bogenlichtmaschinen, sehr grofs ist. In diesem Falle wird die Hülfsbürste c nahe an oder besser noch in Contact mit der Bürste b angeordnet, wie in Fig. 6 ersichtlich. In dieser Weise ist der Theil M', Fig. 1, 2 und 3, vollständig ausgeschaltet, und da der Theil· M einen erheblich geringeren Widerstand, als die gesammte Länge des erregenden Drahtes besitzt, so erregt sich die Maschine selbst, worauf die Hülfsbürste automa-

tisch in ihre normale Lage zurückgeschoben wird.

In Fig. 7 bis 11 sind α und b die positive und die negative Bürste des Hauptstromkreises; c ist die Hülfsbürste.

Der Hauptstromkreis D erstreckt sich in üblicher Weise von den Bürsten α und b und enthält die Spiralen M des erregenden Drahtes, sowie die elektrischen Lampen oder anderen Verwendungsstellen D'. Hülfsbürste c ist am Punkt χ durch Draht c' an den Stromkreis angeschlossen. H ist ein Commutator gewöhnlicher Construction.

Wenn sich die elektromotorische Kraft zwischen den Bürsten α und c zu derjenigen zwischen den Bürsten c und b verhält wie der "Widerstand des Stromkreises a M c' c A zu demjenigen des Stromkreises b B c c' D, so sind die Potentiale an den Punkten χ und y einander gleich und geht kein Strom durch die Hülfsbürste c; nimmt aber genannte Bürste zu den Hauptbürsten eine andere Stellung ein, so wird der elektrische Zustand gestört und läuft der Strom entweder von y nach χ oder von χ nach y, je nach der betreffenden Stellung der Bürsten. In dem ersten Falle wird der Strom durch die erregenden Spiralen theilweise neutralisirt und der Magnetismus der erregenden Magnete verringert; im zweiten Falle dagegen wird der Strom vergröfsert und nehmen die Magnete an Intensität zu. Durch Combination der Bürsten abc mit einem beliebigen Regulirmechanismus kann der entwickelte Strom je nach den Erfordernissen im Arbeits- Stromkreis automatisch regulirt werden. In der Praxis ist es genügend, nur die Hülfsbürste zu bewegen, wie in Fig. 4 ersichtlich, da der Regulator gegen die geringsten Veränderungen sehr empfindlich ist; aber die Stellung der Hülfsbürste zu den Hauptbürsten kann auch durch Bewegung der Hauptbürsten oder beider, Haupt- und Nebenbürste, verändert werden, wie in Fig. 5 ersichtlich. In letzteren beiden Fällen bewirkt die Verschiebung der Hauptbürsten zur neutralen Linie der Maschine Veränderungen in der Intensität des Stromes, unabhängig von ihrer Stellung zur Hülfsbürste. In allen Fällen kann die Einstellung eine solche sein, dafs, wenn die Maschine mit gewöhnlicher Belastung läuft, kein Strom über die HülfsbUrste fliefst.

Die erregenden Spiralen können wie in Fig. 7 ersichtlich angeordnet sein, oder es kann der eine Theil derselben in den ausgehenden, der andere in den rückkehrenden Stromkreis eingeschaltet sein, wie auch zwei Hülfsbürsten zur Anwendung gelangen können, Fig. 9 und 10. Statt sämmtliche erregende Spiralen im Nebenschlufs anzuordnen, kann auch nur ein Theil derselben im Nebenschlufs angebracht werden, Fig. 8 und 10.

Die Anordnung nach Fig. 10 ist eine vortheilhafte, da sie die Funkenbildung auf dem Commutator vermindert, weil die Hauptstromkreise durch die Hülfsbürsten in dem Moment der Unterbrechung des Stromkreises an den Hauptbürsten geschlossen werden.

Die erregenden Spiralen können in derselben Richtung oder es kann ein Theil derselben in entgegengesetzten Richtungen gewunden werden.

Die Verbindung zwischen den Spiralen und der Hülfsbürste oder Bürsten kann durch einen Draht von geringem Widerstände hergestellt oder es kann ein Widerstand R, Fig. 11, zwischen dem Punkt χ und der HülfsbUrste oder den Bürsten eingeschaltet werden, um die Empfindlichkeit beim Einstellen der Bürsten zu vertheilen.

Claims (2)

Pate nt-Ansprüche: Zum Zwecke der Regulirung elektrodynamischer Maschinen:

1. In Combination mit einem mit zwei oder mehreren Hauptbürsten (a b) und einer oder mehreren Hülfsbürsten (c) ausgestatteten Commutator (H) die Anordnung erregender Spiralen (MM'), welche mit ihren Enden an die Hauptbürsten in dem Hauptstromkreise angeschlossen sind, während ein Nebenschlufs (c') von einem Punkt der erregenden Spiralen nach der Hülfsbürste oder den Hülfsbürsten geht.

2. Anordnung eines Solenoids (S P) entweder zur veränderlichen Einstellung einer oder mehrerer Hülfsbürsten, welche zwischen Commutator und erregenden Magneten im Nebenschlufs eingeschaltet sind, Fig. 4, oder zur veränderlichen Einstellung der Hauptbürsten und der zwischen Commutator und erregenden Magneten eingeschalteten Hülfsbürste oder Bürsten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.