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Anordnung zur selbsttätigen Regelung von elektrischen Gleichstrommaschinen
und Einanker-Umformern mit Haupt- und Hilfspolen sowie mit mehreren Bürsten. Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung von elektrischen Glühstrommaschinen
und Einanker-Umformern mit Haupt- und Hilfspolen sowie mit mehreren Bürsten. Die
zur Änderung des Hauptkraftflusses dienenden Hilfs- oder Zwischenpole werden durch
-zwei Erregerwicklungen, deren eine an den Hauptbürsten und deren andere an den
Hilfsbürsten liegt, in verschiedenem Sinne; aber stets als Gleichpole erregt, so
daß, je nachdem die eine oder die andere Erregerwicklung in ihrer Wirkung überwiegt,
in einer Hälfte der - Maschine die K=raftlinien immer wie bei einer n-poligen Dynamo,
in der anderen Hälfte hingegen wie bei einer 2 n-poligen Dynamo verlaufen.
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Die Ankerwicklung weist einen Wirkungsschritt von i 2o elektrischen
Graden relativ zum n-poligen Feld auf. Der eine Bürstensatz ändert seine Spannung
unter dem Einfluß der Hilfspole nur in verhältnismäßig geringem Maße. Seine Bürsten
liegen in einem Abstand von i 8o elektrischen Graden in bezug aul die Hauptpole
an Punkten größter Spannungsdifferenz auf Grund der Ankerdrehung im n-poligen Feld.
Der andere
Bürstensatz ändert hingegen seine Spannung unter dem
Einfiuß der Hilfspole wesentlich. Seine Bürsten sind in Abständen von 6o elektrischen
Graden zu beiden Seiten von einer der Bürsten des ersten Satzes angeordnet und über
die eine Erregerwicklung der Hilfspole mit den Arbeits- oder Verbraucherstromkreis
verbunden.
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Abb. i zeigt einen Generator gemäß der Erfindung.
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Abb.2 und 3 veranschaulichen die Israftlinienverteilung desselben
und Abb. ,4 ist ein Dia, -ramm zur Veranschaulichung der Spannungsverteilung um
den Anker der Maschine.
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Abb.5 stellt ein anderes die Erfindung verkörperndes System dar.
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Abb.6 ist eine Abwickelung des Ankers mit seinen Außenverbindungen.
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Abb.7 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar.
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Abb. 8 und 9 sind schaubildliche Ansichten der Ilraftlinienverteilung
in dem Feldgestell unter verschiedenen Arbei,sverhältnissen.
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Abb. i o ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Verteilung der
Spannungen um den Stromwender unter verschiedenen Belastungsverhältnissen.
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Abb. i i und 12 zeigen die Verbindungen der dynamoelektrischen Maschine
mit den äußeren Stromkreisen.
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Abb.13 stellt eine in einem Generatorsystem benutzte dynamoelektrische
Maschine dar, Abb.14 ein Generatorsystem gemäß der Erfindung.
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Die Abb.15 und 16 erläutern die Kraftlinienverteilung im Feldgestell
und Anker unter verschiedenen Arbeitsverhältnissen.
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Abb. 17 ist ein Dia, -ramm zur Veranschaulichung der Verteilung der
Spannungen um den Anker unter verschiedenen Arbeitsverhältnissen, und Abb. i 8 ist
ein Schaltungschema, das die Arbeitsweise des Generators bei geöffnetem Z'bertragungsstromkreis
veranschaulicht.
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Abb. i9 stellt entsprechend die Verhältnisse bei starker Belastung
des fibertragungsstromkreises dar.
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Abb. 2o und 21 verdeutlichen schematisch die Wirkungsweise der in
den Abb. 13 und 14 dargestellten dynamoelektrischen Maschine, und die Abb.22 und
23 sind vereinfachte Darstellungen oder Ansichten, welche zeigen, warum gewisse
Bürstenverbindungen angewendet werden.
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In den Abb. i und 5 ist das Feldgestell der dynamoelektrischen Maschine
mit i bezeichnet. Die Enden der Ankerwicklungen sind durch symmetrisch angeordnete
Verbinder mit nebeneinanderliegenden Stegen des Stromwenders 4 (Abb. i) verbunden;
es sind hier nur drei Wicklungen dargestellt, da sich aus diesen auch die Anordnung
der fehlenden ohne weiteres ergibt. Zwei Bürsten 5 und 6 liegen gegen den Stromwender
in i8o° Abstand mit Bezug auf das Hauptströmungsfeld an und sind auf Felderregung
für die Maschine geschaltet. Die Bürsten 5 und 6 fallen also in die Linie des Hauptfeldes
und liegen am Stromwender an Punkten höchsten Spannungsunterschiedes, der durch
die Drehung des Ankers 2 in jenem Felde erzeugt wird, an. In 6o` Abstand von der
Bürste 6 ist beiderseits eine Bürste 7 bzw. 8 angeordnet. Diese Bürsten 7 und 8
sind miteinander, sowie durch den äußeren oder Arbeitsstromkreis mit der Bürste
5 verbunden.
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Das Feldgestell i hat zwei Hauptpole 9 und io, die diametral liegen,
zwischen sich die Hilfs- oder Veränderungspole i i und 12 einschließen und mit Feldwicklungen
13 versehen sind. Die Pole i i und iz haben eine zweifache Wicklung 1 4. und 15.
Die Wicklungen i 3 sind ,an die Bürsten 5 und 6 über einen regelbaren Widerstand
13' angeschlossen; die Feldwicklungen 14 stehen ebenfalls mit den Bürsten 5 und
6 über einen regelbaren Widerstand 14' in Verbindung.
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Der Arbeitsstromkreis 16 ist zwischen die Bürste 5 auf einer Seite
des Ankers und die Bürsten 7, 8 auf dessen anderer Seite geschaltet. Von der Bürste
5 aus verläuft der Stromkreis durch den Arbeitsstromkreis 16 bis zum Punkte 16',
teilt sich hier und geht einerseits durch eine der Wicklungen 15 zur Bürste 7 und
anderseits durch die andere Wicklung 15 zur Bürste B.
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Die Wicklungen des Ankers haben einen Wickelschritt von i 2o elektrischen
Graden in bezug auf die Hauptpole g und io. In der dargestellten zweipoligen Maschine
beträgt der Wickelschritt tatsächlich 120°. Falls die Anzahl der Pole vervielfacht
wird, so wird der wirkliche Wickelschritt entsprechend herabgesetzt. Die Verteilung
des Strömungsfeldes wird nun durch die Hilfspole i i und 12 derart abgeändert, daß
sie in der einen Hälfte der Maschine stets wie bei einer vierpoligen Maschine verläuft.
Bei einer vierpoligen Maschine würde die Verteilung des Feldes in einem Teil des
Feldgestelles der Verteilung in einer achtpoligen Maschine gleichen usw.
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Die Hilfs- oder Veränderungspole i i, 12 haben stets gleiche Polarität,
die aber bei gewissen Arbeitsstadien umgekehrt werden kann. Der Wickelschritt von
i2o° hat sich gleicherweise in einer Maschine mit zweipoligem Feld wie in einer
mit vierpoligem: Feld wirksam erwiesen. Um die Reluktanrz über den Ankerkernzähnen
zwischen den
Nuten mit den Leitern, die durch die Bürsten 7 und
8 Stromwechsel erfahren, -zu erhöhen und dadurch die Stromwendung durch Herabsetzung
der Selbstinduktion dieser Wicklungen zu unterstützen, ist der Po19 wie bei 9' (Abb.
i) angedeutet, genutet.
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Die Wicklungen 13 ,auf den Hauptpolen erzeugen entgegengesetzte Polaritäten;
der Pol g hat N-, der Pol io S-Polarität. Die beiden Pole stellen daher eine Zweipolkonstruktion
der Maschine dar. Die Wicklungen 14 verändern die durch die -'vVicklungen 13 erzeugte
Feldströmung.
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Wenn die Maschine bei offenem Stromkreis, d. h., wenn der Arbeitsstromkreis
16 unterbrochen ist, läuft, so ändern die Wicklungen 1 4. das Kraftlinienfeld der
Maschine in der in Abb.2 dargestellten Weise, wo eine Strömung vom N -Pol 9 und
eine Strömung von den N-Polen i i sich vereinigen und durch den S-Pol i o zurückkehren,
wodurch eine hohe Spannung an den Bürsten 5, 8 und den Bürsten 5, 7 entwickelt wird.
Die Wicklungen 15 sind so geschaltet, daß sie beim Schließen des Arbeitsstromkreises
16 den Wicklungen 14 entgegenwirken und unter bestimmten Verhältnissen sie überwinden,
so daß dann die Polarität der Hilfspole i i und 12 sich gleichzeitig umkehrt. Der
Weg der Feldströmung b°i dieser Umkehrung ist in Abb. 3 dargestellt, wo beide Hilfspole
eine S-Polarität zeigen.
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Die Spannungsverhältnisse um den Stromwender der Maschine sind durch
Kurven A, B, C,- in dem Diagramm der Abb. ,4 dargestellt. Bei der Lichtbogenschweißung
benutzt man häufig eine offene Stromkreisspannung von etwa 6o Volt, und dieser Wert
wird durch die Erregung der Pole i i und 12, als N-Pole, mittels der Wicklungen
1 4. erhalten, welche die in Abb. 2 dargestellte Verteilung des Kraftlinienflusses
ergeben. Der Schweißbogen erfordert eine Spannung von etwa 2o bis 25 Volt. Nach
dem hier beschriebenen System wird die Spannung auf den verlangten Wert selbsttätig
durch die Eigenwirkung des durch die Wicklungen i 5 gehenden Stromes herabgesetzt.
Diese Wicklungen sind, wie schon erwähnt, in solcher Richtung gewickelt, daß die
Pole i i und 12 S-Pole bilden und der Kraftlinienfluß sich, wie Abb. ; zeigt, verteilt.
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Nach dem Diagramm (.@bb.4) ist beim Laufen der Maschine mit -ofcnem
Stromkreis die an den die Felderregun für die Hauptpolstücke 9 und io und auch für
die Veränderungspolstücke i i und 12 liefernden Bürsten 5 und 6 wirksame Spannung
gleich 6o Volt. Wenn Strom dem Arbeitsstromkreis zugeführt wird, so ändert dieser
Strom beim Durchgehen durch die Wicklungen 15 die Kraftlinienverteilung in den Polen
i i und 1 2 im Sinne der Herabsetzung oder Umkehrung der Kraftlinienströmung. Durch
die Herab -Setzung des Wertes des auf die -4nkecleiier zt=,'ischen den Bürsten 7,
5 und 8, 5 wirksamen Krnftlinienflusses und die entspre-hende Erhöhung des auf die
zwischen den Bürsten 6, 7 und 6, 8 liegenden Ankerleiter wirksamen Kraftlinienflusses
wird dabei das durch die Kurve B veranschaulichte Verhältnis erzeut Aus dieser Kurve
ist zu ersehen, daß .:wischen den Bürsten 5, 7 und 5, 8 auf die Differenz zwischen.
52,5 und 15, d. h., auf 37,5V01 gesunken ist, während die Spannung an den die Felderregung
liefernden Bürsten 5 und 6 nur auf 52,5 herabgegangen ist. Die KurveC zeigt Verhältnisse
an, bei denen ein noch stärkerer Strom im Arbeitsstromkreise 16 fließt, zu welcher
Zeit die Spannung auf dem Arbeitsstromkreise sich auf die Differenz zwischen 45
Volt und 22,5 Volt, also auf 22,5 Volt vermindert hat. Gleichzeitig ist die an den
Feldbürsten 5 und 6 wirksame Spannung auf nur 45 Volt gesunken. Bei übertriebenen
Verhältnissen wird der Arbeitsstromkreis infolge Fehlens eines wirklichen Widerstandes
geschlossen. Auch in dem Falle wird eine verhältnismäßig hohe Spannung den Feldbürsten
5 und 6 aufgedrückt, wobei ein steifes Feld erhalten wird.
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Wenn der Generator geladen wird, so erzeugt der Strom in den Ankerleitern
ein Ankerquerfeld, welches den Pol i i zu einem S-Pol machen will. Dabei entsteht
ein Spannungsunterschied zwischen den Bürsten 7 und 8, wobei die Bürste 7 gegenüber
der Bürste 8 positiv ist. Unter diesen Verhältnissen kehrt der Strom in dem Arbeitsstromkreis
16 zum größeren Teile durch die Wicklung 15 und die Bürste 8 zum Anker zurück. Die
magnetisierende --Wirkung dieser Wicklung hat die gehörige Richtung, um das Ankerquerfeld
auszugleichen. Durch Ändernder Drehzahl mittels der beiden Wicklungen 15 kann die
ausgleichende Wirkung nach Belieben geändert werden.
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Die vorstehende Darstellung bezieht sich auf das Lichtbogenschweißverfahren,
die Erfindung ist aber nicht auf dieses Arbeitsgebiet beschränkt, sondern kann auch
zu anderen Zwecken dienen, z. B. zur Bogenlichtbeleuchtung, wo starke Schwankungen
im Strom und in der Stromspannung die Erregung des Generators nicht stören dürfen.
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Die Stromverteilung in den Ankerleitern ist in Abb, 6 dargestellt,
wo die Anwesenheit und Richtung des Stromes in den Ankerleitern durch die Pfeile
veranschaulicht ist.
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Abb.7 stellt in vereinfachter Form einen Umformer gemäß der Erfindung
dar. Die Enden der Ankerwicklungen 3 sind auch hier mittels symmetrisch angeordneter
Verbinder
an nebeneinanderliegende Stege des Stromwenders 4. angeschlossen.
Von den Ankerwicklungen sind nur drei dargestellt. Die Bürsten 5 und 6, die hier
primäre Bürsten genannt werden sollen, stehen in einem Abstande von i8o'- und sind
mit einem hier Speisestromkreise genannten äußeren Stromkreis verbunden. Bei einem
Anker mit symmetrischen Verbindern liegen jene Bürsten in einer Linie mit den Feldpolen
g und i o. In einem Abstande von 60" liegen zu beiden Seiten der Bürsten 6 die Bürsten
7 und 8, die mit einem anderen, hier Leistungsstromkreis benannten Stromkreise verbunden
wird. Die Bürsten 7 und 8 sollen sekundäre Bürsten heißen.
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Das Feldgestell i hat zwei diametralliegende Hauptpole 9 und io mit
zwischengeordneten Hilfspolen i i und 12; erstere tragen Feldwicklungen 13, letztere
je ein Paar Wicklungen 14., 15. Die Wicklungen des Ankers haben einen Schritt von
i 2o elektrischen Graden in bezug auf die Hauptpole g und io. Bei der dargestellten
zweipoligen Maschine beträgt der Wickelschritt in Wirklichkeit I20". Bei Vervielfachung
der Pole muß auch der Schritt entsprechend verkleinert werden. Die Verteilung des
Kraftlinlenflusses wird durch die Hilfspole i i und 12 derart geändert, daß die
dargestellte zweipolige Maschine hinsichtlich dAr Verteilung des Kraftlinienflusses
in einem Teile ihres Feldmagneten und Ankers einer vierpoligen Dynamo ähnelt. Bei
einer vierpoligen Maschine würde die Verteilung des Kraftflusses in einem Teil derselben
wie bei einer achtpoligen Maschine sein. Das gilt auch fix
noch andere Polzahlen.
Die Hilfspole haben gleiche Polarität, die in bestimmten Arbeitsstadien umgekehrt
werden kann.
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Der Pol 9 ist bei g' mit einer Nut versehen, um die Reluktanz über
den Ankerzähnen zwischen den Nuten mit den Leitern, die durch die Bürsten 7 und
8 Stromwendung erfahren, zu vergrößern und dadurch in Stromwendung durch Herabsetzung
der Selbstinduktion dieser Wicklungen zu unterstützen.
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In Abb. i i sind die Hauptfeldwicklungen 13 mit der Bürste 5 einerseits
und anderseits mit dem Punkt 16 verbunden, der durch die Feldwicklungen 15 mit den
Bürsten 7 und 8 in Verbindung steht.
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Der Speisestromkreis 17, i 8 ist mit den Bürsten 5, 6 verbunden. Der
Erregerstromkreis i-1. liegt an dem Speisestromkreis und geht vom Leiter 17 um den
Pol i i, dann um den Pol 12, durch den regelbaren Widerstand i9 zum Leiter 18. Die
Wicklungen i.-, der Pole 9 und io sind so angeordnet, daß sie entgegengesetzte Polaritäten
hervorrufen Pol 9 ist N-Pol, Pol i o S-Pol wie bei eine zweipoligen Maschine. Die
Wicklungen iz können den durch die Wicklungen 13 ent. wickelten Kraftlinienflluß
abändern.
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Läuft die Maschine mit offenem Strom kreis, d. h. mit unterbrochenem
Leistungsstromkreise 16', so ändern die Wicklungen 1q den Kraftlinienfluß der Maschine
in der in Abb. 8 .angedeuteten Weise, wo die Strömunb vom N-Pol g entweder diametral
durch den Anker 2 geht oder sich teilend einen Teil durch das Polstück i i, den
anderen Teil durch das Polstück i-- zurücksendet und dabei nur einen Quadranten
des Ankers umf.aßt. Die Wicklungen 15 sind so verbunden, daß sie bei angeschaltetem
Leistungsstromkreise 16' den Wicklungen 14 entgegenwirken und unter Umständen deren
Feld überwinden, wobei die Polarität der Hilfspolstücke i i und 12 umgekehrt wird.
Der Kraftlinienverlauf nach der Umkehrung der Polarität ist in Abb.9, wo beide Hilfspole
N-Pole sind, angedeutet.
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Dem Leistungsstromkreise 16' wird Strom in wesentlich gleichen Anteilen
von den Bürsten 7 und 8 geliefert. Dieser Strom fließt durch die Wicklungen 15 in
die Leitung 16' und zurück zur Bürste 6, die die negative Bürste der Maschine darstellt.
Die Spannung zwischen den Bürsten 7, 8 und 6 hängt von der Richtung und dem Grade
der Erregung der Pole i i und 12 ab, z. B. braucht man häufig bei der Lichtbogenschweißung
eine Offenstromkreisspannung von etwa 6o Volt. Dieser Wert wird durch die erregenden
Pole i i und 12 als S-Pole mittels Wicklungen 1.1 erhalten, die eine Verteilung
des Kraftlini.enflusses, wie sie in Abb.8 dargestellt ist, ergeben.
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Der Lichtbogen erfordert aber zu seinem Unterhalt eine Spannung von
etwa 2o Volt. In der beschriebenen Maschine wird die Spannung selbsttätig durch
den durch die Wicklungen 15 fließenden Strom auf den gewünschten Wert herabgesetzt;
diese Wicklungen sind, wie angegeben, in solcher Richtung gewunden, daß die Pole
i i und 12 N-Pole .aufweisen, und bringen eine Verteilung des Kraftlinienflusses,
wie sie in Abb.9 dargestellt ist, hervor.
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Unter diesen Arbeitsbedingungen kann der hraftlinienfluß in seiner
Größe und Richtung in den Hilfspolen i i und 12 geändert oder umgekehrt werden,
der Fluß durch die Hauptpole (und das bestimmt die Spannung an den Bürsten 5 und
6, sowie die Geschwindi,ceit der Maschine) bleibt jedoch im wesentlichen ungeändert.
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Die Spannungsverhältnisse um den Stromwender der Maschine werden durch
die Kurven
A und B im Diagramm der Abb. i o veranschaulicht.
Bei Kurve A ist aber zu beachten, daß ein Potential von 6o Volt zwischen den Bürsten
7 und 6 und 'den Bürsten 8 und -6 besteht, während i 2o Volt (die Speisespannung)
zwischen den Bürsten 5 und 6 herrschen. Das stellt die Verhältnisse bei offenem
Stromkreise dar, wenn die Hilfspole i i und 12 als S-Pole, wie in Abb. 8, erregt
werden. Wenn aber dem Schweißstromkreise Strom geliefert wird, so kehrt dieser Strom
beim Durchfließen der Spulen 15 die Polarität der Pole i i und 12 um, die
dann N-Pole werden. Dieser Vorgang schafft durch Herabsetzen des Wertes des auf
die Ankerleiter zwischen den Bürsten 7, 6 und 8, 6 wirkenden Kraftlinienflusses
und entsprechendes Vergrößern des auf die Ankerleiter zwischen den Bürsten 5, 7
und 5, 8 wirksamen Kraftlinienflusses ein Verhältnis, wie es die Kurve B ,anzeigt.
Aus der Kurve ersieht man, daß die Spannung zwischen den Bürsten 7, 6 und den Bürsten
8, 6 .auf etwa 2o Volt gesunken ist, während die Spannung zwischen den Bürsten 5,
6 unverändert i2oVolt geblieben ist.
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Für Bogenlichtbeleuchtung kann man auch den Leistungsstromkreis zwischen
Bürsten 7 und 8 auf der einen Seite und Bürste 5 auf der andern Seite anschalten.
In dem Falle werden die Bürsten 7 und 8 gegenüber Bürste 5- negativ und noch positiv
gegen Bürste 6 sein. Die Spannung zur Bildung des Lichtbogens, entsprechend den
in Abb. i o angezeigten Werten, wird etwa i2o minus 2o oder ioo Volt betragen. In
der Praxis wird man Einrichtungen zum Ändern der Wirkungen der verschiedenen Wicklungen
vorsehen, so daß innerhalb gewisser Grenzen beliebige Spannungen erhalten werden
können.
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Wie schon beschrieben, sind die Ankerwicklungen der Maschine in Nuten
eingelegt, die in etwa 12o' Abstand liegen und gleicherweise für zweipolige und
für vierpolige Maschinen von Vorteil sind. Der Strom, der durch die ganze Ankerwicklung
und die in einem von den Hauptpolen g und i o erzeugten zweipoligen Felde arbeitenden
Bürsten 5 und 6 geliefert wird, führt die Motorfunktionen aus, während der von Teilen
der Ankerwicklung durch Bürsten 7, 8 und Bürste 6 dem Leistungstromkreise 16' zufließende
Strom einer Generatorwirkung der Maschine entstammt und in seinem Werte von der
Richtung und Größe der rechtwinkligen Feldkomponente abhängt, die durch die Hilfspole
i i und 12 erzeugt wird. Die Stromverteilung in den Ankerleitern ist in Abb. 12
dargestellt, wo das Vorhandensein und die Richtung des Stroms, den der Speise-Stromkreis
liefert, durch die obere Pfeilreihe angezeigt wird, während die unteren Pfeile den
Strom im Leistungsstromkreise andeuten. In keinem Leiter fließt die Summe der Ströme.
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Die Maschine nach Abb. 13 und i q. hat ein Feldgestell i und einen
Anker 2 mit Spulen 3. Die Enden jeder Spule sind durch symetrisch angordnete Endleiter
mit benachbarten Stegen des Stromwenders q. verbunden.
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In Abb. 13 ist von den Ankerwicklungen nur eine dargestellt.
Auch hier sind die Bürsten 5 und 6 in einem Abstande von i 8o elektrischen Graden
mit Bezug auf den Hauptkraftliuie-nfluß angeordnet. Sie sind so verbunden, daß sie
die Felderregung für die Maschine erzeugen, und liegen mit dem Hauptkraftlinienfluß
in einer Linie. Mit dem Anker sind sie an Punkten höchsten Spannungsunterschiedes,
in Folge der Drehung in jenem Felde, verbunden. Zu beiden Seiten in 6o" Abstand
von der Bürste 6 liegen die Bürsten 7 und 8, die durch Feldwicklungen mit einem
Schalterkontakt 7', Abb. 14, verbunden sind, der durch. den übertragungsstromkreis
mit der Bürste 5 in Verbindung gebracht werden kann. 8' ist der Gegenkontakt des
Schalters. Das Feldgestell i besitzt ein paar Pole 9 und io, die einander diametral
gegenüberstehen.-- In der Mitte zwischen ihnen sitzen die Hilfspole i i und i 2.
Die Hauptpole 9 und io sind mit Feldwicklungen 13, die Hilfspole i i und
12 j e mit einem Paar Wicklungen 14, 15
ausgestattet. Wie noch weiter erläutert
werden. soll, können die Wicklungen i q. in manchen Systemtypen mit verhältnismäßig
niedriger, Spannung, wie sie z. B. für landwirtschaftliche Beleuchtungszwecke benutzt
werden, fortgelassen werden. Die Hauptfeldwicklungen 13 sind mit den Bürsten 5 und
6 durch den regelbaren Widerstand 13' verbunden und die Feldwicklungen 1q. sind
auch mit den Bürsten 5 und 6 durch einen regelbaren Widerstand 14! verbunden.
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Der Übertragungsstromkreis 16 steht durch den Schalter 17 mit
dem Schaltkontakt 7' in Verbindung. Die andere Seite des übertragungsstromkreises
16 ist mit dem Punkte 18 verbunden, von dem der Stromkreis über den Schalter i 9
zur Bürste 5 verfolgt werden kann. Ein Stromkreis geht von der Bürste 5 durch den
Schalter i 9 über Punkt 18, den Übertragungsstromkreis 16, den Schalter 17 und dann
auf zwei Wegen durch die Wicklunaen 15 zu den Bürsten 7 und 8'.
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Die Bürste 6 ist mit dem: Punkt i 9' und dieser mit einer Seite der
Sammlerbatterie 2o verbunden, deren andere Seite an den Punkt 18
angeschlossen
ist.
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Der Punkt i9' ist auch mit dem Schaltkontakt 8' verbunden und die
Sammlerbatterie
2o über die Bürsten 5 und 6 durch den Schalter
19 angeschaltet, der in bekannter Weise selbsttätig arbeiten kann. Der Schalter
schließt sich selbsttätig und wird geschlossen gehalten, wenn der Anker 2 eine Spannung
gleich oder größer als die gegenelektromotorische Kraft der Sammlerbatterie 2o entwickelt.
Ist die von dem Anker 2 erzeugte Spannung geringer als die Batteriespannung, so
ist der Schalter i 9 offen. Aus Abb. i ¢ ist zu ersehen, daß die Sammlerbatterie
20 so geschaltet sein kann, daß sie den übertragungsstromkreis 16 unmittelbar
mit Strom versorgt, und zwar durch Umlegen des Schalters 17 auf den Kontakt
8'. Dies kann von Hand oder selbsttätig erfolgen, wobei der Schalter 17 an
den Kontakt 8' gelegt wird, wenn der Generator nicht arbeitet, und an den Kontakt
7' gebracht wird, wenn der Generator arbeitet.
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Die Wicklungen des Ankers haben einen Schritt von i2o elektrischen
Graden in bezug auf die Hauptpole 9 und io. Bei der dargestellten zweipoligen xMaschine
beträgt der Wickelschritt tatsächlich i 2o'. Bei Vervielfachung der Anzahl der Pole
muß der wirkliche Schritt der Ankerwicklung entsprechend verkleinert werden. Die
Verteilung des Kraftlinienflusses wird durch die Hilfspole i i und 12 so geändert,
daß die dargestellte zweipolige Konstruktion in einem Teil ihres Feldmagneten und
Ankers eine Flußverteilugg besitzt, die derjenigen einer vierpoligen Maschine gleicht
usw.
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Die Wicklungen 13 .auf den Hauptfeldpolen erzeugen darin entgegengesetzte
Polaritäten. Das Polstück g bat eine N-Polarität, das Polstück io ist von S-Polarität.
Beide Polstücke g und i o bilden daher zusammen eine zweipolige Maschinenkonstruktion.
Durch die Wicklungen 14 und 15 kann der durch die Wicklungen 13 erzeugte Kraftlinienfluß
abgeändert werden.
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Wenn der Arbeitsstromkreis 16, wie Abb. 18
zeigt, unterbrochen
ist, so verlaufen die Erregerströme in den Polwicklungen 14 und 15
so, daß
das Feld der Hilfspole i i, 12 im wesentlichen = o ist. Es verteilt sich deshalb
der Kraftlinienfluß, wie Abb. 15 zeigt, wie bei einer gewöhnlichen zweipoligen Maschine.
Wenn der Arbeitsstromkreis, wie in Abb. i9 dargestellt, geschlossen ist, und Strom
aus der Bürste 5 durch den übertragungsstromkreis 16 und Wicklungen 15
zu den Bürsten 7 und 8 fließt, so ändert die magnetische Wirkung der Wicklungen
15 die Verteilung des Kraftlinienflusses in dem Feldgestell wesentlich, wobei unter
bestimmten Belastungsverhältnissen die Verteilung, wie in Abb. 16 dargestellt, erfolzt.
Aus der Abb. 16 ist zu ersehen, daß die Magnetisierung des Poles 9 wesentlich herabgesetzt
ist, während die M.agnetisierung des Poles i o erhalten ist. Den Unterschied in
der Magnetisiexung zwischen den Polen 9 und io nehmen die Hilfspole i i und 12 auf.
Die verändernde Wirkung der Wicklungen 15 ,ändert sieh mit der Belastung
des Übertragungsstromkreises 16.
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Die Spannungsverhältnisse um den Stromwender der dargestellten Maschine
sind durch die Kurven des Diagramms der Abb, 17 angedeutet. Kurve A entspricht keiner
Belastung oder einer nur leichten Belastung in dem übertragungsstromkreise. Die
Spannung wird durch die Spannung der Battexie bestimmt und als 4o Volt angenommen.
Zwischen den Bürsten 7 und 8 auf der einen Seite und Bürste 5 auf der andern Seite,
zwischen die der Übertragungsstromkreis geschaltet ist, besteht eine E. M. K. -von
30 Volt. Kurve 6 stellt die Verhältnisse bei stärkerer Belastung dar. Hier
ist die Spannung zwischen den Bürsten noch 3o Volt, obschon die E. M. K. an den
Sammlerbatteriebärsten 5 und 6 auf 3o Volt herabgesetzt worden ist. Unter sehr schwerer
Belastung, wie in Abb. i9, wo die Batterie zur Unterstützung des den übertragungsstromkreis
speisenden Generators entladet, wird die Verteilung der E. M. K. um den Stromwender
wie in Kurve B plus Kurve C zrfolgen, wo die dein Sammlerbürsten 5 und 6 aufgedrückte
Spannung auf 3o minus io oder 20 Volt gesunken ist, während die Spannung zwischen
den Bürsten 7 und 8 einerseits und Bürste 5 anderseits, zwischen die der Übertragungsstromkreis
geschaltet ist, noch im wesentlichen auf 3o Volt gehalten ist. Was die Abänderungswirkungen
der zwischen die Bürsten 5 und 6 geschalteten Wicklungen 14 betrifft, so dienen
hier die Wicklungen 14 mit einem Rheostaten 14' dem Zwecke, die zwischen
den Bürsten 5, 7 und 5, 8 konstant zu haltende Spannung einzustellen.
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Abb. 13 und 14 dargestellte dynamoelektrische weiter erläutert
werden, warum die in den Abb. 13 und 14 dargestellte dynamoeektrische Maschine eine
sehr beträchtliche Schmiegsamkeit, wie man sie gewöhnlich nur bei zwei dynamoelektrischen
Maschinen findet, besitzt. In Abb. 2o, die die Verhältnisse darstellt, wo keine
Belastung auf dem übertragungsstromkreise liegt, wirken alle Ankerleiter kumulativ
zur Herbeiführung der für die Ladung der Sammlerbatterie 2o erforderlichen Spannung.
Bei schwerer Belastung des übertragungsstromkreises 16 erzeugen die Ankerleiter
zwischen den Bürsten 7, 6 und 8, 6 elektromotorische Kräfte, die im Verein mit der
E. M. K. der Batterie 2o die Entladung der Batterie zur Erhaltung der normalen Spannung
des L`bertragungsstromkreises bewirken.
In den Abb. 2o und 21 sind
jene zwischen den Bürsten 7, 6 und 8, 6 umfaßten Ankerleiter durch den Anker 21,
die übrigen Leiter durch den Anker 22 angezeigt.
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Die Abb.22 und 23 dienen zur Erklärung der Art der Verbindung der
Wicklungen 15 mit ihren Bürsten nach Abb. 14. Bei einer Polarität der Hauptpole
9 und io wie in der Zeichnung dargestellt und- bei der durch die Pfeile angedeuteten
Ankerdrehung hat der Strom in den Ankerleitern eine solche Richtung, daß er einen
senkrechten Kraftlinienfluß erzeugt, wie die senkrechten Pfeile in den Abb.22 und
23 anzeigen. Dieses Ankerquerfeld würde durch Induktion den Hilfspol i i zum S-Pol
und den Hilfspol 12 zum N-Pol machen; die Bürste 7 würde positive Polarität gegenüber
Bürste 8 haben. Sind die Wicklungen 15, wie in Abb. 22, mit den benachbarten Bürsten
verbunden, so fließt in Folge des durch den senkrechten Pfeil bezeichneten Ankerquerfeldes
ein Strom von Bürste 7 zur Bürste 8 und dabei durch die Wicklungen 15 in einer Richtung,
die das Ankerquerfeld begünstigt. Anderseits erfüllen bei Verbindung der oberen
Wicklung 15 mit der Bürste 8 und der unteren Wicklung 15 mit der Bürste 7 (Abb.
23) diese Wicklungen 15 nicht nur die beschriebene Funktion der Veränderung des
Feldes und der Eigenregelung, sondern wirken auch als Ausgleichswicklungen, die
dem von den Ankerleitern erzeugten Felde entgegenwirken.
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Die Spannung des übercragungsstromkreises kann unter schweren Belastungsverhältnissen
mit einem Generator von verhältnismäßig kleiner und einfacher Bauart aufrechterhalten
werden. Es besteht Eigenregelung und wenig Wahrscheinlichkeit für die Konstruktionsteile
außer Ordnung kommen zu können.