DE56258C

DE56258C - Dynamo-elektrische Maschine

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Publication number: DE56258C
Application number: DENDAT56258D
Authority: DE
Original assignee: ST. CH. CuTHBERT-CURRIE. in Philadelphia, Pennsylv., V. St. A
Anticipated expiration: 1909-07-10

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

(Pennsylv., V. St. A.).

Dynamo-elektrische Maschine.

Die vorliegende Erfindung besteht in einer neuen Art der Bewickelung des Ankers dynamoelektrischer Maschinen und der Regelung solcher Maschinen, ob sie nun als Stromerzeuger oder als Kraftmaschinen wirken, dadurch, dafs man eine oder mehrere Bürsten in oder aufser Thätigkeit setzt.

Bei der gewöhnlichen Bewickelung, wie jener des Gram me'sehen Ringes und seiner bekannten Abänderungen, wird beim Abheben einer Bürste vom Stromsammler oder beim Ausschalten derselben die entsprechende Ankerwindung keinen oder einen verringerten Strom haben, welcher schwächer ist als der Strom in den übrigen geschlossenen Ankerwindungen.

In beiden Fällen wird auf den Anker eine ungleichmäfsige magnetische Einwirkung ausgeübt.

Bei der vorliegenden Bewickelung soll durch das Abnehmen einer Bürste in einem Theil der Ankerbewickelung der Strom geschwächt werden, derart, dafs jeder Pol gleichmäfsig be-■ einflufst wird. Die Ankerbewickelung ist dann folgende, wobei zu beachten ist, dafs jede Stromsammlerschiene von den übrigen isolirt ist. Von einer Stromsammlerschiene ausgehend, wird der Draht um den Anker gewickelt, wobei er so viele Windungen auf dem Anker macht, als Pole vorhanden sind, und schliefslich mit dem Draht verbunden wird, der von der nächsten Stromsammlerschiene ausgeht, welcher letztere Draht in gleicher Weise auf den Anker aufgewickelt wird. Bei dieser Art der Bewickelung bildet daher der Draht, von einer Stromsammlerschiene ausgehend, eineReihe von einzelnen Windungen um den ganzen Anker, ohne dafs er auf diesem Wege mit einer Stromsammlerschiene verbunden wäre, wie es bisher üblich war.

Die Bewickelung ist derartig, dafs, wenn eine oder mehrere Bürsten vom Stromsammler abgehoben werden, die mit dem Stromsammler in Berührung bleibenden Bürsten, deren Anzahl natürlich nicht unter zwei sinken darf, einen Theil des Ankerdrahtes in Thätigkeit erhalten. In allen Fällen ist der Strom gleichmäfsig über die Ankeroberfläche vertheilt, so dafs jeder Pol in gleicher Weise beeinflufst wird. Die Windungen zwischen den Stromsammlerschienen können neben einander und andere über einander angeordnet sein, wie nachstehend näher beschrieben werden soll. Die Stromsammlerschienen stehen in allen Figuren nur durch die Ankerwindungen in leitender Verbindung, sind aber sonst isolirt.

In den beiliegenden Zeichnungen ist:

Fig. ι eine perspectivische schematische Ansicht einer Art der Bewickelung eines vierpoligen Ankers,

Fig. 2 eine schematische Endansicht eines vierpoligen Ankers, die Bewickelung deutlicher zeigend.

Fig. 3, 4 und 5 sind schematische Endansichten vierpoliger Anker, eine andere Art der Bewickelung nach vorliegender Erfindung zeigend.

Fig. ι zeigt die Erfindung in ihrer einfachsten Form. Der Einfachheit wegen wurde der Anker nur achttheilig angenommen und blos eine Drahtlage auf der Ankeroberfläche dargestellt. Die Ankerwindungen liegen also neben einander. Von der Stromsammlerschiene i^a ausgehend, ist der Draht zickzackförmig um die Trommel gewickelt; zuerst zurück zum

hinteren Ende des Ankers, quer über das hintere Ende, dann nach vorwärts, quer über das vordere Ende und wieder zurück und so fort. Nach viermaligem Kreuzen (der Anker ist vierpolig) wird das Ende χ mit der zweiten Stromwenderschiene 2^a bei x¹ verbunden, und der Draht wird wieder wie vorhin gewickelt und mit der dritten Stromwenderschiene ι^b verbunden, und so fort, bis die ganze Trommel bedeckt ist. Der Lauf des Drahtes ist, von ι ^a ausgehend, durch die Pfeile und den Buchstaben α angedeutet, und der Lauf des Drahtes von der zweiten Schiene 2^a aus ist durch die Pfeile und den Buchstaben a¹ angedeutet. Es ist sonach klar, dafs die Wickelung zwischen zwei Bürsten über den ganzen Anker gleichmäfsig vertheilt ist.

In Fig. 2 sind alle Verbindungen für einen vierpoligen Anker und einen achttheiligen Stromsammler dargestellt. Es sind drei Bürsten gezeichnet, von denen eine negativ und die beiden anderen positiv sind, wie angedeutet. Die Ansicht — eine schematische Darstellung — zeigt eine Endfläche des Ankers; die vier Pole der Feldmagnete sind durch NSNS angedeutet; ι ^a, 2^a, ι ^b, 2^b, ι ^c, 2^C, ι ^d, 2 ^d bezeichnen die Stromsammlerschienen und die zugehörigen Drähte. Der Stromsammler ist in vier Quadranten ABCD getheilt. Die Drähte sind durch die Kreise angedeutet, sie umgeben den Anker und sind entsprechend den Stromaufnehmerschienen bezeichnet. Die punktirten, innerhalb des von den Drähten gebildeten Kreises laufenden Linien deuten die Verbindungen an der Rückseite des Ankers an und die vollgezogenen Linien aufserhalb dieses Kreises zeigen die Verbindungen an der Vorderseite des Ankers an.

Der Anker gehöre einer Kraftmaschine an und der Strom trete durch die positiven Bürsten ein und durch die negativen aus. Die durch Kreislinien schraffirten Kreise bezeichnen jene Drähte, in welchen der Strom gegen den Beschauer fliefst, und die durch gerade Linien schraffirten Kreise bezeichnen jene Drähte, in welchen der Strom vom Beschauer wegfliefst. Die nicht schraffirten Kreise bezeichnen stromlose Drähte. Der Stromsammler ist in Quadranten getheilt, von denen jeder zwei Schienen enthält. Als Beispiel zur Erläuterung der Wickelungsart soll der von der Stromaufnehmerschiene ι^a ausgehende Draht verfolgt werden. Derselbe verläuft von der Schiene 1 ^a über den Umfang des Ankers, wo er durch den nicht schraffirten Kreis 1 ^a angedeutet wird, bis zur gegenüberliegenden Stirnseite, quer über diese Seite hinweg, wie durch die punktirte Linie a¹ angedeutet, und über den Trommelumfang zur vorderen Stirnseite des Ankers bei ι ^a, hierauf quer über die vordere Stirnseite des Ankers, wie durch die vollgezogene Linie a² angedeutet, dann wiederum zur gegenüberliegenden Stirnseite des Ankers, und so-fort, wie oben beschrieben, bis er schliefslich durch den Verbindungsdraht χ an den Draht 2^a, der mit der zweiten Stromaufnehmerschiene 2^a verbunden ist, anschliefst. In gleicher Weise erfolgt die Wickelung der übrigen zwischen je zwei Schienen liegenden Ankerdrähte.

Setzt man eine der positiven Bürsten aufser Thätigkeit, d. h. hebt man sie vom Stromsammler ab, oder schaltet man hinter dieselbe Widerstände ein, so geht ein verhältnifsmäfsig schwächerer Strom in den Anker, wenn es sich um eine Kraftmaschine handelt, oder es wird ein schwächerer Strom in demselben erzeugt, wenn es sich um eine Erzeugermaschine handelt. Diese Verringerung des Stromes macht sich in jedem Pol des Ankers in gleicher Weise fühlbar. Man kann deshalb die Leistung der Maschine sehr gut dadurch regeln, dafs man eine oder mehrere der Bürsten in oder aufser Thätigkeit setzt.

In Fig. 3, 4 und 5 ist eine gröfsere Anzahl von Stromaufnehmerschienen angenommen, und die die Bewickelung eines Quadranten bildenden Drähte sind über einander gelegt.

In Fig. 4 geht der Draht b der Schiene 1 zum hinteren Ende des Ankers, quer über das Ende nach b^l, dann nach vorwärts, dann quer über das vordere Ende nach 2>², dann zurück und quer über das Ende nach £>³, dann vorwärts nach £⁴, wo er sich mit dem Draht vereinigt, der von der zweiten Schiene 2 ausgeht. Wenn alle Drähte des ersten Quadranten des Stromsammlers, dessen Schienen von 1 bis 13 gehen, verlegt sind, so bilden sie eine volle Lage um den Ankerumfang (s. Fig. 3). Sind dann auch die Drähte des übrigen Quadranten verlegt, so befinden sich vier Lagen auf dem Anker.

In Fig. 5 sind die vier Drahtlagen angedeutet; die Drähte, welche von den Stromaufnehmerschienen i^a bis I3^a ausgehen, bilden eine vollständige Drahtlage auf dem Anker; die Drähte des nächsten Quadranten, dessen Stäbe mit i^b bis i3^b bezeichnet sind, bilden eine zweite vollständige Drahtlage auf dem Anker, welche über. der ersten gelegen ist, und die von den übrigen Quadranten ausgehenden' Windungen sind in derselben Weise angeordnet. Natürlich ist der letzte Draht der einen Lage mit dem Draht verbunden, der von der ersten Stromaufnehmerschiene des nächsten Quadranten ausgeht. In dieser Figur ist blos durch mit y bezeichnete Linien der Gang jedes Drahtes beim Austritt aus der Stromsammlerschiene angegeben.

Alle positiven und alle negativen Bürsten sind unter einander verbunden, und durch Ausschalten einer oder mehrerer Bürsten oder Veränderung der Schaltung derselben kann die Leistungsfähigkeit der Maschine geregelt, werden.

In Fig. 5 beispielsweise, welche zwei positive

und zwei negative Bürsten enthält, kann man zuerst eine positive Bürste ausschalten, wodurch alle Pole des Ankers gleichmä'fsig beeinflufst werden, hierauf kann man eine negative Bürste ausschalten, wodurch gleichfalls alle Pole des Ankers beeinflufst werden.

Wenn zwei Quadranten aufser Thätigkeit gesetzt werden, so wird ein Theil der die ganze Ankeroberfläche bedeckenden Windungen, praktisch genommen, ausgeschaltet sein, und die magnetische Einwirkung des Stromes gegenüber jedem Pol der Maschine wird gleichmäfsig verringert.

Wie ersichtlich, beschränkt sich diese Neuerung nicht auf Trommelanker oder auf Gramme'sche Ringe, sondern sind auch auf vielpolige Maschinen beliebiger Art anwendbar.

Bei Dynamomaschinen hat diese Bewickelung gleiche Potentiale an allen Bürsten derselben Polarität zur Folge.

Wird eine Bürste nach der anderen abgehoben, so wird in dem durch diese Bürste beeinflufsten Theil der Ankerbewickelung nur ein geringerer oder gar kein Strom vorhanden sein.

Das Nachfolgende zeigt die Wirkung:

Die Maschine laufe als Kraftmaschine mit einer äufseren elektromotorischen Kraft von E Volts und die elektromotorische Gegenkraft jeder Ankerleitung zwischen zwei Bürsten sei E', dann ist die Differenz oder nutzbare elektromotorische Kraft E—E¹ — e.

Ferner sei r der Widerstand jeder Ankerleitung zwischen zwei Bürsten, dann wird bei einer vierpoligen Maschine der Strom im Anker wie folgt sein.

Wenn eine Bürste abgehoben ist:
e

r 4- ο = 2

— r

Wenn zwei Bürsten abgehoben sind:

	4 e	eine Bürste	abgehoben	ist,	ist	der
		e
	3 r	*~y + 0 = 6-*	e
*^e A- ^e*	Bei einer achtpoligen Maschine:	ΊΓ	r
	Wenn	zwei Bürsten	abgehoben	sind,	ist	der
r 3 r		e ~~ ι ^e	i6 e
Strom:	τ ^3r	3 r

Wenn
Strom *
Ο Ll UlJ-J ·

Wenn drei Bürsten abgehoben sind, ist der

e
Strom: r ^ + ο = 4 — ·

' γ·

Wenn	vier Bürsten	abgehoben	sind,	ist	der
Strom:	e ρ	i6 e
Wenn		5 r	sind,	ist
Strom:	fünf Bürsten	abgehoben			der
Wenn	r +0 = 2-	e r	sind,	ist
Strom:	2 sechs Bürsten	abgehoben			der
^e ι ^e	8 e
r 7 r	7 r

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von der in Frick's deutschem Patent No.3147 vom 6. December 1877 beschriebenen Schaltung durch Folgendes:

Bei Frick's Einrichtung ist jede Stromaufnehmerschiene mit zwei anderen direct leitend verbunden, so dafs der Anfang und das Ende einer Windung mit je drei, beiläufig gleich weit von einander abstehenden Stromaufnehmerschienen verbunden sind. Bei der vorliegenden Einrichtung dagegen sind die Stromaufnehmerschienen von einander isolirt; der Anfang und das Ende einer Windung sind mit nur je einer einzigen Stromaufnehmerschiene verbunden; daher können bei der Schaltung von Frick die Bürsten nicht so verwendet werden, wie vorstehend beschrieben wurde.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Für vierpolige elektrische Erzeugermaschinen ein Trommelanker mit mehreren hinter einander geschalteten Spulen in einer solchen Wickelung, dafs die Wickelung jeder Spule, VQn einer Stromaufnehmerschiene ausgehend, durch alle magnetischen Felder der Reihe nach geführt ist und an der der Ausgangsschiene benachbarten Stromaufnehmerschiene endet.

2. In Verbindung mit dem durch Patent-Anspruch ι. gekennzeichneten Trommelanker die Anordnung mehrerer auf dem Stromsammler schleifender Bürsten, mittelst deren Ein- und Ausschaltung der Strom im Anker durch Aenderung der Schaltung der Ankerspulen geregelt werden kann.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.