DE53030C

DE53030C - Neuerung in der Bewickelung elektrischer Apparate

Info

Publication number: DE53030C
Application number: DENDAT53030D
Authority: DE
Original assignee: Firma HARTMANN & BRAUN in Bockenheim—Frankfurt a. M
Anticipated expiration: 1909-12-01

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Wird an einen elektrischen Apparat die Anforderung gestellt, bei gleicher Spannungsdifferenz an den Enden seiner Bewickelung stets die gleiche elektrodynamische Wirkung auszuüben, so müssen die durch Temperatureinflüsse bedingten Widerstandsänderungen seiner Bewickelung auf die Wirkung des Apparates ohne Einflufs sein. Da Anwendung von Material mit niedrigem Temperaturcoe'fficienten und schwache Beanspruchung des Drahtquerschnittes durch den Strom eine nur annähernde Beseitigung dieses Uebelstandes mit sich bringt, hat man neuerdings versucht, durch Anwendung einer aus zwei Drähten von verschiedenen Temperaturcoefficienten gemischten Wickelung den Einflufs der Temperatur gänzlich zum Verschwinden zu bringen.

Werden nämlich zwei Drähte von verschiedenen Temperaturcoefficienten gleichzeitig neben einander gewickelt und parallel gegen einander geschaltet, so wird, wenn W₁ und w^ die Widerstände der beiden Drähte, O₁ und a₂ die entsprechenden Temperaturcoefficienten, η die Anzahl der Windungen und e die Spannung an den Enden der Spule bezeichnet, die elektrodynamische Kraft der Spule

_P=en(-L-

Da bei der Art der Wickelung anzunehmen ist, dafs in benachbarten Drahttheilen beider Wickelungen gleiche Temperatur herrschen wird, so ergiebt sich aus einer einfachen Betrachtung mit Vernachlässigung der die Quadrate und höheren Potenzen der Temperaturcoefficienten enthaltenden Glieder

«2

als Bedingung für die Unabhängigkeit der elektrodynamischen Wirkung der Spule von der Temperatur bei gleicher Spannung an den Enden ihrer Bewickelung. Mit Berücksichtigung dieser letzten Formel läfst sich der oben angegebene Ausdruck auch folgendermafsen schreiben:

P=e-

w-.

«2

woraus sich ergiebt, dafs die elektrodynamische Wirkung der Spule um so gröfser sein wird, je kleiner der mittlere Widerstand einer Windung der Hauptwickelung und je kleiner das Verhältnifs der Temperaturcoefficienten der beiden Wickelungen ist. Wenn daher eine Wickelung vorgeschlagen ist (La lumiere elec- trique, Bd. 26, S. 227J, in der für die Hauptwickelung eine Nickellegirung und für die Ausgleichswickelung Kupfer verwendet wird, so ist dieselbe praktisch nicht verwerthbar. Denn wenn auch das Verhältnifs der Temperaturcoefficienten beider Wickelungen ein der Formel entsprechendes ist, so wird doch wegen des hohen Widerstandes der Hauptwickelung einerseits die Gesammtwirkung der Spule eine zu schwache und andererseits der Querschnitt des zur Ausgleichswickelung zu verwendenden Drahtes so gering, dafs die Wickelung unter diesen Umständen unausführbar wird.

Die vorliegende Neuerung macht nun die Anordnung zweier parallel gewickelten Drähte auf einer Spule behufs Ausgleichung der durch Temperaturveränderungen bedingten Einflüsse auf die elektrodynamische Wirkung derselben dadurch praktisch verwerthbar, dafs die Hauptwickelung aus zwei getrennten, hinter einander geschalteten Theilen hergestellt wird, von denen

Claims

der eine aus Kupfer besteht und mit der Ausgleichswickelung aus Eisen- oder Stahldraht gleichzeitig als elektrodynamisch wirksame Spule gewickelt ist, während der andere Theil aus einer Nickel- oder Manganlegirung von hohem specifischen Widerstände und niedrigem Temperaturcoefficienten bestehend, auf eine besondere Spule gewickelt ist, nicht an der elektrodynamischen Wirkung theilnimmt und mit der Kupferwickelung hinter einander geschaltet ist. Fig. ι und 2 geben ein Bild von der Schaltung der drei Widerstände; die Kupferwickelung ist mit Cu, die Eisenwickelung mit Fe bezeichnet; beide sind als parallel auf die wirksame Spule gewickelt zu denken; auf einer besonderen Spule befindet sich der dem Kupfer vorgeschaltete, aus einer Nickel- oder Manganlegirung bestehende und mit Lg bezeichnete Widerstand. In Fig. 2 ist der dem Kupfer vorgeschaltete Widerstand in zwei Theile getheilt, zwischen denen das Kupfer eingeschaltet ist; auf diese Weise wird die an den Enden der wirksamen Spule zwischen zwei benachbarten Theilen der beiden Wickelungen herrschende Spannungsdifferenz etwa auf die Hälfte der gesammten Spannungsdifferenz zwischen den Enden der Eisenwickelung herabgedrückt und auf diese Weise die Gefahr des Durchschlagens der Isolation bedeutend vermindert. Es sei jetzt w der dem Kupfer vorgeschaltete Widerstand und α sein Temperaturcoefficient, so berechnet sich unter der Voraussetzung, dafs ersterer etwa die nämliche Temperatur wie die wirksame Spule hat, derjenige Werth von κ>, der gerade den Einflufs der Temperatur auf die Wirkung der Spule aufhebt, nach folgender Formel:

' = - W₂

2 α,

-W₁ +

Das Resultat dieser Anordnung ist die Unabhängigkeit der elektrodynamischen Wirkung der Spule von der Temperatur mit folgenden Vortheilen, die eine praktische Verwendung dieser Wickelung ermöglichen:

ι. Der Widerstand der Hauptwickelung ist niedrig genug, um eine kräftige Wirkung der Spule möglich zu machen.
2. Die ausschliefsliche Verwendung von gut leitendem Kupfer in dem auf der elektrodynamisch wirksamen Spule befindlichen Theile der Hauptwickelung und die Anordnung des zweiten Theiles derselben von hohem specifischen Widerstände auf einer gesonderten Spule läfst bei verhältnifsmäfsig kleinem Querschnitt des wirksamen Theiles der Hauptwickelung eine hohe Stromdichte in derselben zu, die die Temperatur der wirksamen Spule nicht über die durch die Betriebssicherheit gegebene Grenze steigen läfst.
3. Der Querschnitt der Ausgleichswickelung bleibt bei dem hohen specifischen Widerstände derselben genügend grofs, um eine leichte Herstellung des dazu nöthigen Drahtes zu ermöglichen.
4. Die Spannung zwischen benachbarten Theilen der beiden Wickelungen an den Enden der Spule läfst sich durch die Schaltung, Fig. 2, auf etwa die Hälfte der Gesammtspannung erniedrigen.

Patent-Ansρrüch:

Zur Erreichung einer constanten, von der Temperatur unabhängigen elektrodynamischen Wirkung einer Spule bei constanter Spannung an ihren Enden eine derartige Bewickelung der Spule, dafs Kupferdraht- und Eisendraht- (oder Stahldraht-) Windungen, welche entgegengesetzt wirken, neben einander geschaltet sind, mit gleichzeitiger Vorschaltung eines weiteren, an der Wirkung der Spule nicht theilnehmenden Widerstandes aus einer Nickel- oder Manganlegirung vor die Kupferwickelung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.