DE53335C

DE53335C - Regelung von elektrischen Kraftmaschinen

Info

Publication number: DE53335C
Application number: DENDAT53335D
Authority: DE
Original assignee: W. LAHMEYER in Aachen, Kupferstrafse 3
Anticipated expiration: 1909-10-08

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 8. October 1889 ab.

Die Zugkraft, welche eine elektrische Kraftmaschine äufsert, ist proportional dem Product : Magnetismus X Ankerstromstärke. Der Magnetismus einer in Parallelschaltung arbeitenden Kraftmaschine bleibt bei allen Belastungen nahezu oder völlig ungeändert. Es hat sich somit die Ankerstromstärke der Belastung entsprechend zu verändern.

Für dieselbe gilt die Gleichung:

Ja =

wenn mit V die der Kraftmaschine gelieferte Spannung, also ihre Klemmenspannung, mit Vg die in ihrer kreisenden Wickelung gebildete elektromotorische Gegenkraft und mit w_a der metallische Leitungswiderstand der Ankerwickelung bezeichnet wird. Die Differenz V— V_g ist: J_a

_g also gleich dem Spannungsverlust

im Ankerdraht.

Nimmt man an, dafs die Kraftmaschine im Nebenschlufs liege, dieselbe also mit gleichbleibender Klemmenspannung gespeist wird, so ist deren Nebenschlufsstrom und daher der Magnetismus ebenfalls stets gleich. Wird eine solche Kraftmaschine stärker belastet, so sinkt zunächst die Umlaufzahl. Proportional nimmt aber V_g ab, so dafs die Differenz V— Vg, also die wirksame Spannung und damit der Ankerstrom' steigt. Die Umlaufzahl sinkt daher nur so lange, bis der gröfseren Belastung durch gröfsere Zugkraft wieder das Gleichgewicht gehalten wird.

So z. B. veränderte eine Kraftmaschine für 110 Volt und für eine höchste Ankerstromstärke von 40 Ampere bei Belastung von Leerlauf bis Volllauf seine Umlaufzahl um etwa 5 pCt. Der Ankerwiderstand betrug 0,15 Ohm. Obige Gleichung 1) würde also für den Volllauf der Kraftmaschine sich zahlenmäfsig schreiben:

110 — 104 6 Volt

40 Ampere = = ^-.

0,15 0,15 Ohm

Bei Leerlauf betrug die Ankerstromstärke etwa 4 Ampere. Es bestand somit die Gleichung:

110—100,4 0,6 Volt

4 Ampere = ^-= ——

0,15 0,15 Ohm

Die Abnahme der elektromotorischen Gegenkraft Vg von 109,4 auf 104 Volt entspricht der gleichprocentigen Abnahme der Umlaufzahl.

Wollte man nun diese Abnahme der Umlaufzahl vermeiden, so müfste man den Magnetismus etwas schwächen, um schon dadurch Vg um den nöthigen kleinen Betrag zu verringern. Durch einen Regulirungswiderstand im Nebenschlufs kann man dieses leicht bewirken. Nicht aber ist es gestattet, durch Anbringung einer Hauptstromwickelung, deren Wickelungsrichtung der des Nebenschlusses entgegengesetzt ist, den Magnetismus etwas schwächen zu lassen. Solche Kraftmaschinen mit gemischter Wickelung polarisiren sich nämlich leicht um, indem bei plötzlicher Zunahme der Belastung der Hauptstrom für einen Moment so viel steigt, dais die Zahl der im Hauptschlufs liegenden Ampere-Windungen die des Nebenschlusses überwiegt.

Eine selbstthätige Regelung ist dagegen auf die Weise möglich, dafs man in den Kreis des Häuptstromes Anker- und Schenkelwickelung einer ,kleinen, von der Kraftmaschine selbst angetriebenen Dynamomaschine legt, deren

Claims

Spannung der Hauptstromstä'rke proportional ist und der gelieferten Spannung gleich, der elektromotorischen Gegenkraft der Kraftmaschine aber entgegengerichtet ist.

Die Nothwendigkeit eines besonderen Ankers mit Wickelung und Stromabgeber macht diese Methode aber umständlich und verwickelt.
. Vorliegende Erfindung soll diesen Uebelstand auf die Weise lösen, dafs auf eine und dieselbe Ankerwickelung zwei verschiedene magnetische Felder einwirken, deren eines gleichsam bewegend, deren anderes lediglich regelnd wirksam ist.

Die Figur zeigt eine derartige Anordnung. Das bewegend wirksame Hauptfeld wird erregt durch die Nebenschlufswickelung η η, und die Kraftlinien desselben schliefsen sich durch den Theil A₁ des Ankers. Das zweite (regelnde) Feld wird durch die Hauptschlufswickelung dd erregt und begreift in sich den Theil A₂ des Ankers.

Wird die Spannung, welche die Kraftmaschine an den Bürsten geliefert erholt, mit F₁, die Spannung, welche das regelnde Feld im gleichen Sinne proportional der Stärke des Hauptstromes in den über dem Ankertheil A₂ befindlichen Drahttheilen erzeugt, mit F₂ und die unter der Einwirkung des bewegend wirksamen Feldes im Ankerwickelungstheil über A₁ erzeugte elektromotorische Gegenkraft mit V_g bezeichnet, so gilt für die Ankerstromstärke die Gleichung:
2) J_a= ·

Bei geringem Hauptstrom, also bei Leerlauf der Kraftmaschine, ist V₂ nahezu gleich Null. Mit der Belastung, also mit dem Hauptstrom, wächst F₂, also auch F₁ -f- F₂. Es hat das also die Bedeutung, als ob die Maschine mit zunehmender Belastung höhere Spannung geliefert erhielte. Dieses würde das geeignete Mittel sein, ihre Umlaufzahl gleichzuhalten.

Das regelnde Feld ist so abzumessen, dafs bei Volllauf der Maschine F₂ nahezu gleich dem Spannungsverlust im Ankerdraht ist.

Es kann die obige Regelung auch dazu gebraucht werden, den Spannungsverlust in der Zuleitung zur Kraftmaschine mit auszugleichen. Alsdann ist in Gleichung 2) unter F₁ die gleichbleibende Spannung am Anfang der Zuleitung zu verstehen. Die Differenz F₁ — V_g ist also um den Spannungsverlust in der Zuleitung gröfser, und entsprechend gröfser ist auch F₂, also das regelnde magnetische Feld bezw. die Windungszahl von d d zu nehmen.

Es ist nicht nothwendig, dafs das bewegende Feld durch eine Nebenschlufswickelung erzeugt wird. Es kann statt dessen auch ein dauerndes magnetisches Feld gedacht werden. Es ist auch möglich, dem Anker eine zweite Wickelung zu geben, welche gleichsam wie eine besondere Erzeugermaschine die Schenkelwickelung des Hauptfeldes speist. Man wird das in dem Falle bevorzugen, wenn die der Kraftmaschine gelieferte Spannung zur Speisung eines Nebenschlusses zu hoch ist, so dafs also zu dünner Draht erforderlich würde und zu hohe Windungszahl desselben. Hat man aus diesem Grunde zwei verschiedene Ankerwickelungen, so kann man eine derselben lediglich um den Theil ^₁ des Ankers ausführen, einerlei welche. Die andere mufs aber dann, um obige Regelung zu erreichen, in der beschriebenen Weise sowohl durch das bewegende Feld als durch das regelnde Feld ausgeführt werden. *

Patεντ-Anspruch:

Elektrische Kraftmaschine, bei welcher zur Regelung der Umlaufzahl auf ein und dieselbe rotirende Ankerwickelung aufser dem magnetischen Hauptfeld noch ein zweites entgegengesetzt polarisirtes Feld wirkt, welches durch eine Hauptstromschenkelwickelung erzeugt wird.