DE58103C - Bewickelungsart für Dynamomaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT. Υ®

Die nachstehend beschriebene Bewickelungsart verfolgt den Zweck, auch bei selbsterregenden Dynamomaschinen dieselbe Unverä'nderlichkeit der elektromotorischen Kraft zu ermöglichen, welche bisher als besondere Eigenschaft der magnetelektrischen und besonders erregten Maschinen galt. Zur Erreichung dieses Zweckes wird eine gemischte Bewickelung der Feldmagnete benutzt, welche im Gegensatz zu den bisher bekannten Verbundwickelungen einmal in ihren Abmessungen unabhängig ist von der besonderen Beschaffenheit und der Umlaufgeschwindigkeit des Ankers, also gleich wirksam für alle Anker bestimmten elektrischen Widerstandes und für jede Geschwindigkeit, und deren Wirksamkeit zweitens nicht bedingt ist durch einen möglichst geradlinigen Verlauf der Magnetisirungscurve.

Zur Erklärung der Wirkungsweise und zur Ermittelung der Wickelungsverhältnisse diene folgendes:

Die elektromotorische Kraft einer Dynamo-. maschine mit reiner-' Nebenschlufswickelung ist am gröfsten bei offenem Stromkreis und sinkt mit wachsendem Aufsenstrom ; die elektromotorische Kraft der Zweiwickelungsmaschine für gleich bleibende Polspannung ist am kleinsten bei offenem Stromkreis und steigt bei wachsendem Aufsenstrom. Die Wirkungsverschiedenheit wird durch die directe Wickelung erzeugt, welche bei der Gleichspannungsmaschine so bemessen ist, dafs sie, sobald Strom im Aufsenkreis fliefst,. die. elektromotorische Kraft nicht blos am Abfallen verhindert, sondern sogar zu immer höherem Ansteigen bringt, je stärker der Strom anwächst. Hieraus folgt unmittelbar, dafs,· wenn man die directe Wirkung weniger überwiegen läfst, als soeben beschrieben wurde, eine Abmessung für dieselbe möglich sein mufs, bei welcher die elektromotorische Kraft, sei es genau, sei es wenigstens angenähert, eben noch am Abfallen verhindert wird, ohne jedoch bei zunehmender Belastung der Maschine anzusteigen.

Wäre aber dieses Ziel erreicht, dann miifste, da die elektromotorische Kraft bei unveränderter Geschwindigkeit nur von dem Magnetismus abhängig ist, auch der Magnetismus der Maschine vom Leerlauf bis zur Vollbelastung unverändert bleiben, was wiederum nur möglich ist, wenn die Summe der erregenden Amperewindüngen stets dieselbe bleibt. Mit anderen Worten: wenn bei Strom im Aufsenkreis die Stromstärke im Nebenschlufs abnimmt, so mufs die directe Wickelung stets so viel Amperewindungen hinzufügen, als dort verloren gehen, wozu natürlich eine ganz bestimmte Windungszahl der directen Wickelung erforderlich sein wird.

Nun läfst sich, und zwar lediglich unter Benutzung des Ohm - Kirchhoff'sehen Gesetzes , die Abhängigkeit der Sumnie der Amperewindungen einer Zweiwickelungsmaschine vom äufseren Widerstand in eine Gleichung bringen, welche als Bedingungsgleichung für die Unveränderlichkeit jener ersten Gröfse, somit der elektromotorischen Kraft, dienen kann. In dieser Weise erhält man dann als Ergebnifs, dafs die Unveränderlichkeit der elektromotorischen Kraft einer Zweiwickelungsmaschine, von den Rückwirkungen des Ankerstromes u. dergl. abgesehen, in der That mathematisch genau erzielt werden kann, und zwar ergiebt sich für das hierzu erforder-. liehe Verhältnifs der Windungszahl it der directen Wickelung zur Windungszahl ν der Nebenschlufswickelung:

a) bei der Ausführungsform mit sogen, kurzem Nebenschlufs (parallel zum Anker):

d:v — A:(A + NJ;

b) bei der Ausführungsform mit sogen, langem Nebenschlufs (parallel zum äufseren Stromkreis):

&:v = (A + D):N.

Hierin sind die Widerstände des Ankers, der directen und der Nebenschlufswickelung durch die Buchstaben A, D, N bezeichnet.

Endlich läfst sich mittelst genau desselben Rechnungsganges auch noch nachweisen, dafs auf die Unveränderlich keit der elektromotorichen Kraft bei obigem Regelungsverfahren auch irgend eine im Aufsenkreis wirksame elektromotorische Gegenkraft beliebiger Gröfse, selbst wenn sie die Stromrichtung ändert, ohne Einflufs ist. Man erhält nämlich, wenn man bei Ableitung der oben erwähnten Bestimmungsgleichung jene Gegenkraft berücksichtigt, sowie die Möglichkeit der Stromumkehr durch ein doppeltes Vorzeichen für den Aufsenstrom in Rechnung setzt, in jener Gleichung noch ein von der Gegenkraft abhängiges Glied, welches jedoch = ο .wird, sobald man dem Verhältnifs der Windungszahlen den unter a) bezw. b) ermittelten Werth giebt. Dafs auch die Stromumkehr nicht etwa die magnetische Polarität der Maschine ändert, gleichbleibende Drehrtchtung und Geschwindigkeit vorausgesetzt, erklärt sich aufserdem daraus, dafs jetzt .die auf den Nebenschlufs wirkende Spannung gröfser ist als die unveränderliche elektromotorische Kraft, so dafs der stärkere Nebenschlufsstrom die nun entgegengerichtete Wirkung der directen Wickelung ausgleicht, und jetzt der Unterschied der Amperewindungen beider Wickelungen den unveränderlichen Werth ihrer Gesammtwirkung hat. Natürlich giebt aber in diesem Fall die betreffende Maschine Arbeit an ihre Antriebswelle ab.

Die geschilderte Bewickelungsart läfst sich in der Ausführung auch noch dahin abändern, dafs man die Windungszahl δ ganz beliebig wählt, nur gröfser als nach dem Obigen.erforderlich, und dafs man aufserdem zur directen Wickelung einen nicht magnetisch erregenden Nebenschlufs anordnet. Denn es kommt offenbar hinsichtlich der Wirkung der directen Wickelung nicht sowohl auf die Windungszahl an sich, als auf ihr Product in die durchfliefsende Stromstärke an. Wählt man also die Windungszahl η-mal so grofs, läfst aber nur den w-ten Theil des Stromes hindurchfliefsen, indem man einen entsprechenden Nebenschlufs anbringt, so wird der Betrag der Amperewindungen gegenüber der früheren Anordnung nicht geändert, welches auch immer die Belastung der Maschine sei.

Diese Abänderung nun ermöglicht nicht blos die dauernde oder vorübergehende Anwendung der beschriebenen Bewickelungsart auf eine beliebige Zweiwickelungsmaschine, z. B. auf eine Gleichspannungsmaschine, ohne dafs man deren Wickelung zu verändern brauchte, sondern sie gestattet auch eine genaue Regelung der wirksamen Windungszahl $ auf beliebige Bruchtheile, sofern man nun den Widerstandswerth des nicht erregenden Nebenschlusses veränderlich macht. Hierdurch zugleich gewährt endlich der letztere die Möglichkeit, die bei dem angedeuteten Rechnungsgange nicht mit zu berücksichtigenden verschiedenartigen Betriebseinflüsse (Rückwirkung des Ankerstromes, Erwärmung, Bürstenverstellung etc.) durch Nachhülfe während des Betriebes auszugleichen, ebenso wie ohne Anwendung des veränderlichen Nebenschlusses zu demselben Zwecke eine geringe Vergröfserung der Windungszahl # über den rechnungsmäfsigen Betrag hinaus wird eintreten können.

Uebrigens ist die Zunahme der Maschinenwiderstände durch Erwärmung bei der geschilderten Bewickelungsart nach Angabe des Erfinders ohne Einflufs, wenn sich sämmtliche Widerstände (A, D, N) in demselben Verhältnifs ändern, da die Wirkung der Schaltung nach den obigen Ermittelungen nicht von dem absoluten Betrag jener Widerstände, sondern nur von deren Verhältnifs zu einander abhängt.

Claims (2)

Patent-Ansprüche: Bei Dynamomaschinen zu dem Zwecke, die elektromotorische Kraft desselben bei allen Belastungen wie elektromotorischen Gegenkräften unveränderlich zu'erhalten:

1. Die Anordnung einer gemischten Bewickelung der Feldmagnete, bestehend aus einer sogen. Nebenschlufswickelung und einer in gleichem Sinne magnetisirend wirkenden sogen, directen Wickelung, deren Windungszahl sich zu der Windungszahl der Nebenschlufswickelung verhält:

a) bei der Ausführungsform mit sogen, kurzem Nebenschlufs wie der Widerstand des Ankers zur Summe der Widerstände des Ankers und der Nebenschlufswickelung,

b) bei der Ausführungsform mit sogen, langem Nebenschlufs wie die Summe der Widerstände des Ankers und der directen Wickelung zum Widerstand der Nebenschlufswickelung.

2. An Stelle der directen Wickelung von den vorbestimmten verhältnifsmäfsigen Abmessungen die Anwendung einer directen Wickelung beliebiger Abmessungen in Verbindung mit einem nicht erregenden Nebenschlufs zu derselben.