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Hochfrequenzmaschine. Iin Patent 317552 (Ziel-Abegg-Osnos) ist eine
nach Giivschem Prinzip gebaute Maschine angegeben, vermittels welcher man mehrphasigen
Hochfrequenzstrom erzeugen kann.
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Diese Maschine besitzt auf einem Teile, z. B. auf dem unbewickelten
Läufer, eine gleichmäßige Verzahnung und auf <lern in diesem Fall bewickelten
Ständer eine dieser entsprechende, innerhalb jeder Phase ebenfalls gleichmäßige
Verzahnung, wobei die Zahngruppe jeder Phase gegenüber den "Zahngruppen der anderen
Phasen entsprechend (uni eine Zahnbreite) versetzt ist. Die "Zähne sind so gebildet,
daß das Verhältnis von Zahnteilung zur Zahnbreite gleich oder annähernd gleich der
Phasenzahl der Maschine ist. Somit ist die Phasenzahl der Maschine, räumlich genommen,
gleich der Anzahl der auf eine Polteilung des Gleichstromerregerflusses entfallenden,
uni je eine Zahnbreite gegeneinander versetzten Zahngruppen und auch gleich dem
Verhältnis der Zahnteilung zur Zahnbreite.
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Eine derartige bekannte Maschine ist in Abb. i der Zeichnung für eine
sechsphasige Anordnung wiedergegeben. Der Läufer besitzt -o gleichmäßig verteilte
Zähne. Der Ständer besitzt eine Gleichstroinerregerwicklung g und eine aus sechs
Phasen I, 1I ... VI bestehende Wechselstroinwicklung: die Zahnung der einzelnen
Ständerphasen sind entsprechend der Phasenzahl um
elektrische x Drehung Dadurch der bildet -1
im kann Maschine d Phasen W in
direkt M Ausführung A b d V Grade also entsprechend der Läuferzahnzahl (40)
um
räumliche Läu-Grade gegeneinander versetzt. Das Verhält- ferzähne nis der Zahnbreite
zur Zahnteilung (eben- das falls entsprechend der Phasenzahl) angenähert i : 6.
Funktion Diese Maschine besitzt den Vorteil, daß in ihr der ganze mit der Gleichstromwicklung
verkettete magnetische rrregerflu bei der des Läufers praktisch konstant bleibt.
werden ,die Verluste Maschine niedrig und ihre Leistung verhältnismäßig hoch gehalten.
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fei einer anderen Phasenzahl, z. B. bei d..8 usw. Phasen, die Zahnbreite
angenähert ein Sechstel, ein Achtel usw. der Zahnteilung. Ist nun die Phasenzahl
der Maschine eine gerade Zahl und größer als 2, also z. B. . 6. 8 usw., allgemeinen
also 2 (n -j-i > (wobei n eine ganze positive 'Zahl bedeutet), so man gemäß der
Erfindung derselben einen einphasigen Hochfrequenzstromi von (n -f- r ) facher Perio
@enzahl entnehmen, wenn man die der echSelstromwicklung Reihe schaltet.
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Statt die Wicklungen in Reihe zu schalten, kann man sie natürlich
auch indirekt (induktiv, kapazitiv nisw.) schalten.
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Die Wirkungsweise der nach der Erfindung geschalteten aschine ist
im nachstehenden an Hand der Abb. 2 bis 6 für den Fall einer sechsphasigen Maschine
erläutert.
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Die Zahnteilung dieser bekannten Maschine beträgt bei sechsphasiger
angenähert das Sechsfache der Zahnbreite. Die b . 2 zeigt für eine Phase - nennen
wir sie erzähne und die erste - einen Teil der Stän einen Teil fier Läuferzähne
mit diesem erhältnis der Zahnteilung für den Augenblick, indem die Zahnmitten sich
gegenüberstehen. Das Feld ist ,in diesem Moment ein liaximuin und nimmt bei weiterer
Verschiebung des Läufers zunächst ab. Bewegen. sich die zwischen den Lagen a und
b, Abb. 2a, so ist # Feld praktisch konstant und dabei ein Minimum. Der Verlauf
des Kraftflusses als ,der Lage der Rotorzahnmtte
ist aus Abb. 3
ersichtlich. Daraus ergibt sich derVerlauf der elektromotorischen Kraft der ersten
Phase wiederum als Funktion der Lage -der Rotorzahnmitte. Diese Spannungskurve ist
(als Differentialkurve der vorigen) in Abb. q. gezeichnet. Sie besitzt die folgende
wichtige Eigenschaft: Während eines Teiles -des Läuferzahnweges, .der angenähert
eine doppelte Zahnbreite uinfaßt, macht die E. M. K. eine fast reine sinusförmige
Schwingung dreifacher Frequenz (also entsprechend halber Phasenzahl), während des
übrigen Teiles des Zahnmitteweges, der angenähert eine vierfache Zahnbreite umfaßt,
ist die Spannung praktisch gleich Null.
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Da die Ständ erzähnung jeder folgenden Phase je um eine Zahnbreite.
gegenüber der vorangehenden Phase versetzt ist, so gilt dasselbe für den zeitlichen
Verlauf der Spannungskurven der einzelnen Phasen: sie eilen einander tun: eine Zahnbreite
nach, wie dies in Abb. .aa für die Phasen II bis VI gezeigt ist.
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Man sieht nun, daß die Phasen I, III und V je um eine doppelte "Zahnteilung,
also eine Periode der dreifachen Oberwelle gegeneinander versetzt sind, wobei die
Schwingung,der einen Phase in die Lücken der beiden anderen fällt: sie vervollständigen
sich also in Reihe geschaltet zu einem ununterbrochenen Wellenzugdreifacher Frequenz
- s. Abb. 5. In glescherWeise vervollständigen sich diiePhaSen II, IV ;und VI zu
einem ununterbrochenen Wellenzugdreifacher Frequenz nach Abb. 6, der gegenüber dem
vorigen um eineZahnbreite, d. 1i. eine Halbwelle dreifacher Frequenz, nacheilt.
Schaltet man nun die beiden Gruppen .derart in Reihe, daß sich die Wellen der Abb.
5 mit denen der Abb. 6 nicht aufheben, sondern addieren, so erhält man die gewünschte
Wirkung, @d. h. Erzeugung einer reinen dreifachen Frequenz bei sechsphasiger Maschine.
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Der Vorzug der Anordnung besteht darin, daß man sowohl bei .der Spannungs-,
wie auch bei der Feldkurve mit praktisch reinen Wellen dreifacher Frequenz (din
allgemeinen einer Frequenz, die der halben Phasenzahl gleich ist) zu tun hat, da
die anderen nur äußerst klein bzw. nicht vorhanden sind, so daß die Eisenverliuiste
minimal sind.
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Durch Aufzeichnung von ähnlichen Abbildungen, wie Abb. 2 bis q. für
andere Phasenzahlen, kann man sich leicht überzeugen, daß die Maschine nach Patent
3i7552 sich zur Schaltung gemäß der Erfindnang mir dann eig net, wenn die Phasenzahl
größer als 3 und
rlabei eine gerade ist, denn bei einer ungeraden Phasenzahl
(2n + i) ist die Nutenbreite angenähert gleich 2n t und derAbstand zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Wellen höherer Frequenz in jeder Phase gleich (2 n - i) t,
so daß im Gegensatz zur Abb. q. jede positive Spannungshalbwelle um eüne ungerade
Anzahl von Halbwellen von -der darauffolgenden negativen Halbwelle entfernt ist,
und daher ihre Wirkung auf die Schwingung aufhebt.
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Es ist an sich bekannt, die Phasen einer mehrphasigen Hochfrequenzmaschine
zwecks Gewinnung einer vielfachenFrequenz inReihe zu schalten. Bei den bekannten
Anordnungen erzielte man aber nur eine Heraussiebnng von höheren Harmonischen der
Grundfrequenz,, bei denen die Vervielfachung gleich der Phasenzahl war.
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Im Gegensatz hierzu ist die Vervielfachung bei der Maschine gemäß
der Erfindung gleich der halben Phasenzahl, die Nutzfrequenz ist aber eine reine,
einmittelbar in der Maschine erzeugte Frequenz. Das bedeutet eine wesentlich günstigere
Energieausbeute gegenüber dem Bekannten.
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Es ist ferner auch bekannt, in einzelnen Teilen der Wechselstromwicklung
einzelne Wellenstöße zu erzeugen und diese zu einem ununterbrochenen Wellenzug der
gewünschten Frequenz zu summieren, aber die Verwendung dieses Prinzips bei Maschinen
ganz anderer Bauart als die hier @in Betracht komanende, ergab keine leistungsfähige
Maschine. Demgegenüber ergibt die Kombination der oben angegebenen Sum@mierung der
einzelnen Phasen mit der Ausbildung der Maschine nach Patent 3i7552 eine neue Type
,mit verhältnismäßig kleinen Verlusten und großer Energieabgabe.