DE62438C

DE62438C - Elektrische Maschine zur Erzeugung von gewöhnlichen oder mehrphasigen Wechselströmen

Info

Publication number: DE62438C
Application number: DENDAT62438D
Authority: DE
Original assignee: J. SOHLMAN in FYedrikshamn, Finland
Anticipated expiration: 1911-07-19

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bisher ist es noch nicht möglich gewesen, mit ein und derselben Wechselstrommaschine sowohl gewöhnliche, als auch mehrphasige Wechselströme je nach Bedürfnifs zu erzeugen und mit ein und derselben Maschine Drehstrommehrleitersysteme mit verschiedener Anzahl von Leitungen zu speisen. Es war demnach auch bei den bisherigen Hülfsmitteln bei der elektrischen Kraftübertragung mittelst eines Drehstrommehrleitersystems erforderlich, dafs die Wickelung des Elektricitätserzeugers der Wickelung der elektrischen Kraftmaschine entsprach, und aus diesem Grunde war für ein bestimmtes System von elektrischen Kraftmaschinen auch stets ein bestimmter Aufbau von Elektricitätserzeugern nöthig, und eine Abänderung der ersteren bedingte auch eine Abänderung der letzteren. ' .

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine .Wechselstrommaschine, mittelst deren je nach Bedürfnifs Zweileitersysteme für gewöhnliche Wechselströme, oder aber Mehrleitersysteme für Drehströme mit verschiedener Phasenanzahl betrieben werden können.

Dieser Zweck wird in einfacher Weise dadurch erreicht, dafs man (für den Fall einer Innenpolmaschine) zwei getrennte, gleich gestaltete Systeme von sternförmig angeordneten Polschuhen in einiger Entfernung von einander auf einer gemeinsamen Welle anbringt und um die letztere einen erregenden Gleichstrom in der Weise herumleitet, .dafs sämmtliche Pole auf der einen Seite Nordpole, die auf der anderen dagegen Südpole werden. Diesen beiden eine, gleiche Anzahl von Polen aufweisenden Systemen werden zwei Ankerringe gegenübergestellt, deren Polzahl unter einander gleich und auch gleich (oder ein vielfaches) derjenigen der inneren Polsysteme ist. Die beiden Ankerringe werden verstellbar in ein gleichzeitig den Schlufs der Kraftlinien vermittelndes eisernes Gehäuse eingesetzt und können derart gestellt werden, dafs sich die Pole der Ankerringe unter einander (in der Richtung der Maschinenachse gesehen) vollkommen decken und demnach sämmtlich in derselben relativen Lage zu den Polschuhen der inneren Polsysteme liegen. In diesem Falle werden natürlich sämmtliche Ankerspulen zu derselben Zeit in gleichem Sinne und gleich stark erregt, so dafs ein gewöhnlicher Wechselstrom entsteht. Wichtig ist hierbei, dafs die Pole des einen Ankerringes, nämlich desjenigen, welcher den inneren, sternförmig angeordneten Nordpolen gegenüberliegt, Südpole sind, während die anderen Nordpole sind, so dafs demnach beim Vorbeidrehen der inneren Polschuhe an den Ankerspulen nicht ein Ummagnetisiren, sondern eine abwechselnd stärkere und schwächere, die Induction bedingende Erregung stattfindet.

Werden dagegen die Ankerringe derart gegen einander verstellt, dafs die einzelnen Spulen sich — in der Richtung der Maschinenachse gesehen — nicht decken, so ist die Gröfse und der Sinn der elektrischen Induction in sämmtlichen Spulen ein und desselben Ankerringes derselbe, während die Stärke und Richtung des den beiden verschiedenen Ankerringen entnommenen Stromes zu gleichen Zeiten verschieden ist, was darin seinen Grund hat, dafs in diesem Falle die Spulen des einen Anker-

ringes eine andere relative Lage zu den ihnen gegenüberliegenden Magnetpolen bei derDrehung der letzteren einnehmen als die Spulen des anderen Ankerringes zu den dazugehörigen Polschuhen. Während beispielsweise an der einen Seite der Maschine die Spulen und Feldmagnete in der Annäherung an einander begriffen sind, können dieselben sich an der anderen Seite wieder von einander entfernen, und wenn hierbei im einen Ankerring ein negativer Strom entstehen würde, würde im anderen bereits ein positiver vorhanden sein. Es entstehen auf diese Weise Wechselströme von gegen einander verschobener Phase und die Gröfse dieser Phasenverschiebung ist abhängig von der Verschiebung der Ankerringe gegen einander. Beträgt beispielsweise der Winkel, welchen die Mittelachsen zweier benachbarter Magnetpole mit einander bilden, a°, so wird bei einer Verschiebung der beiden Ankerringe um Y₂ a°, Y₃ a°, Y₄ a° u. s. w. auch die Phasenverschiebung der beiden Wechselströme gegen einander Y₂, Y₃, ¹/_i u. s. w. sein.

Verbindet man bei einem Phasenunterschied von Y₃ = 120° zwei Leitungen mit einer gemeinsamen Klemme, so ergiebt sich, wie weiter unten erklärt, ein Drehstrom für Dreileitersysteme.

Die Fig. ι zeigt eine Vorderansicht der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Maschine, und zwar sind auf der rechten und linken Seite der Mittellinie je eine besondere Form von Ankerpolen und Feldmagneten dargestellt, während die Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie x-x der Fig. 1 veranschaulicht, wobei die Abmessungen der Pole nach der einen oder anderen der in der Fig. 1 dargestellten Art gewählt sein können.

Mit A ist der äufsere gufseiserne Mantel der Maschine bezeichnet, in welchem an beiden Seiten die ringförmigen, aus Eisenblech zusammengesetzten Anker B durch geeignete Verschraubungen beliebig verstellbar eingesetzt sind. Auf den einzelnen Polen b dieser Ankerringe befinden sich die Inductionswickelungen b^l, deren freie Enden zu den Polklemmen 1, 2, 3 an der Aufsenseite des Mantels A geführt sind (vorausgesetzt, da.fs ein zwei- oder dreiphasiger und durch drei Leitungen I, II, III zu vertheilender Drehstrom erzeugt werden soll).

Die Maschinenwelle W trägt innerhalb des Mantels A zwei Systeme D von aus einzelnen Blechen zusammengesetzten (oder massiven) Polschuhen, welche zweckmäßig in ihrer Breite so bemessen werden, dafs sie gleichzeitig die Hälfte von zwei Ankerpolen decken können. Der mittlere Theil der Welle W ist, um einen möglichst geringen magnetischen Widerstand zu erhalten, verstärkt und trägt die Erregerwickelung C, welche, wenn die Maschine besonders erregt wird, feststeht, während dieselbe, wenn die Maschine selbsterregend (mit Stromwender für die Erregerspule) gebaut wird, sich mit der Welle dreht.

Da nun beide Ankerringe B sowie auch die beiden Schuhe D eine gleiche Anzahl von Polen besitzen, so ist ersichtlich, dafs durch gegenseitige Verstellung entweder der Ankerpolschuhe oder der Feldmagnetpolschuhe gegen einander mit der vorstehend beschriebenen Maschine entweder ein gewöhnlicher oder ein zweiphasiger Wechselstrom erzeugt werden kann. Stellt man z. B. die beiden Ankerringe B derart ein, dafs ihre Polschuhe, in der Richtung der Maschinenachse gesehen, sich genau decken, und befestigt man ferner die Schuhe D derart, dafs auch ihre Pole in eine Linie zu liegen kommen, so werden beide Ringe gewissermafsen wie ein Ankerring wirken und einen gewöhnlichen Wechselstrom erzeugen. In diesem Falle können die beiden Anker entweder parallel oder hinter einander geschaltet werden. Verdreht man dagegen entweder die Ankerringe B etwas gegen einander, während die Schuhe D in der vorigen Lage erhalten bleiben, oder aber beläfst man die Ankerringe in der vorigen Lage und verstellt die Schuhe D gegen einander, so wird nunmehr, wenn man die freien Enden 11¹ an die Polklemme 2, die Leitungen I² I^s dagegen an die Klemmen 1 bezw. 3 anschliefst, ein zweiphasiger Wechselstrom erzeugt werden. Wenn man die Fernleitungen I und II, II und III durch Zweigleitungen mit einander verbindet, so entstehen in diesen Zweigen Wechselströme von verschiedenen Phasen.

Verbindet man aber im Vertheilungsnetz I mit II, II mit III und noch dazu I mit III, so wird hierdurch der zweiphasige Strom in drei Ströme von verschiedenen Phasen gespalten. Ist der Phasenunterschied des zweiphasigen Stromes 120⁰, so wird der Phasenunterschied der drei Ströme in den Zweigleitungen 60° und alle drei Ströme werden unter einander von gleicher Intensität. Bei Kraftübertragungen mit dreiphasigem Drehstrom werden deshalb die Ringe so gestellt, dafs der Phasenunterschied der elektromotorischen Kraft in den beiden Ringen 120° beträgt. Die Anzahl der Ankerringe B und ebenso die Anzahl der Schuhe D kann beliebig vermehrt werden, wenn Wechselströme mit mehr als drei Phasen erzeugt werden sollen.

Die Unveränderlichkeit des magnetischen Widerstandes wird dadurch erreicht, dafs die Magnetpole so breit sind, dafs hierdurch die Uebergangsfläche des Luftzwischenraumes gleichbleibend wird.

Man kann übrigens die Unveränderlichkeit des magnetischen Widerstandes noch zweckmäfsig dadurch erhöhen, dafs man die Pol-

Claims

schuhe der Ankerringe JS in der in der Fig. ι rechts unten angedeuteten Weise mit einander verbindet. In diesem Falle ist die Form der Feldmagnetpole von untergeordneter Bedeutung.

Aufserdem ist es auch möglich, die Erregerwickelung C anstatt auf der Welle W auf den Polschuhen selbst anzubringen, und kann man diese letzteren (also die Ringe JD) allenfalls auch als Anker benutzen und dann die Erregerspule auf der Welle oder auf dem Pol des Ringes B befestigen. In diesem Falle müfsten natürlich besondere Schleifringe vorhanden sein, mittelst deren der Strom von der Inductionswickelung abgenommen werden kann. Die Anzahl und Gröfse der Pole können zweckmäfsig geändert werden.

Die Ankerpole können auch nach beiden Seiten gerichtet werden. In diesem Falle können die beiden Ankerringe unmittelbar mit einander verbunden sein, und man hat alsdann eine Maschine mit nur einem Ring, aber mit zwei verschiedenen Polkränzen.

Pate ν τ-Anspruch:

Eine Wechselstrommaschine, welche durch die gegen einander verdrehte Einstellung entweder der zwei oder mehr Feldmagnete (D), welche durch die um die Maschinenwelle (W) gelagerte Wickelung (C) stetig erregt werden, oder der zwei oder mehr von einem gemeinsamen Gehäuse (A) umschlossenen, die im Kreise angeordneten Polschuhe (b) tragenden Ankerringe (B) es ermöglicht, je nach Bedürfnifs statt des gewöhnlichen Wechselstromes einen mehrphasigen zu erzeugen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.