DE63446C - Mehrphasenwechselstrommaschine mit durch Condensatoren bewirkter Phasenverschiebung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Maschine besteht aus einem

festen Ring A A

s. das Schema Fig. 1), in dessen Innern sich eine Trommel B B bewegen kann. Jeder dieser beiden Theile, der Ring sowohl wie die Trommel, ist mit zwei getrennten Stromkreisen versehen.

Jeder Stromkreis des Ringes ist von 2 η Spulen α, a₂ ... a„, Ci₁ ¹ α.,¹... a \ gebildet, welche denjenigen der Gramme'schen Ringe ähnlich und längs der Peripherie regelmäfsig angeordnet sind. Die Richtung der Drahtbewickelung ändert sich beim Uebergang von einer Spule zur folgenden desselben Stromkreises dergestalt, dafs ein in diesen Stromkreis gesendeter Strom in dem Ring 2 η abwechselnd positive und negative Pole entwickelt. Die beiden Stromkreise des Ringes sind in Bezug auf einander symmetrisch angeordnet.

Die Eintritts- und die Austrittspunkte dieser Stromkreise sind in dem Schema Fig. 1 mit den Buchstaben es, e¹ s^l bezeichnet.

Jeder Stromkreis der Trommel ist von 2 η Kupferstäben b_lb.₂ . . . b_n, b\ b\ . . . b^l _n gebildet, welche längs der Peripherie der Trommel regelmäfsig angeordnet sind. Diese Stäbe sind so unter sich verbunden, wie das Schema erkennen läfst. Die genannten Stäbe

können durch ebenso viele Gramme'sche oder Siemeηs'sehe Spulen ersetzt werden.

Die Eintritts- und die Austrittspunkte der beweglichen Stromkreise sind mit Scheiben in. Verbindung, wie dies in Fig. 2 bei e und s angedeutet ist. Diese Scheiben sind auf die Achse aufgekeilt und auf denselben schleifen feste Reiber.

Auf diese Weise kann man jeden der be-, weglichen Stromkreise auf einem veränderlichen äufseren Widerstand schliefsen, welchen man zwischen die festen Reiber, die auf den Scheiben e und s schleifen, einschalten wird.

Es ergiebt sich, dafs, wenn man in die beiden festen Stromkreise zwei Wechselströme von gleicher Wechselzahl, aber von solchen Schwingungen, dafs die Wellen des einen Stromes in Bezug auf diejenigen des anderen um ^J/₄ Welle im Rückstande sind, sendet, während die beiden beweglichen Stromkreise über Widerstände geschlossen sind, ein treibendes Kräftepaar auf der Achse der Maschine entwickelt wird, welches von der Drehgeschwindigkeit der Maschine unabhängig ist.

Um diese beiden Wechselströme von derselben mittleren Stärke, aber von verschiedenen Phasen zu erhalten, wenden wir die eine oder die andere der beiden folgenden Einrichtungen an.

Erste Einrichtung (s. das Schema Fig. 3). Die beiden festen Stromkreise sind im Nebenschlufs in die Linie eingeschaltet, aber jeder von ihnen ist durch einen Condensator von passender Capacität unterbrochen. Die Capacität der beiden Condensatoren ist verschieden.

In gewissen Fällen wird es rathsam sein, in jeden Stromkreis einen Condensator in Reihe einzuschalten. Diese beiden Condensatoren müssen von verschiedener Capacität sein.

Die beiden beweglichen Stromkreise sind über zwei getrennte Widerstandsregler R und R¹ geschlossen, deren Widerstände immer gleich' sein, aber mit der Geschwindigkeit der Ma-

schine sich ändern müssen. Diese beiden Widerstandsregler können durch eine und dieselbe Vorrichtung eingestellt werden.

Zweite Einrichtung (s. das Schema Fig. 4). Die beiden festen Stromkreise sind hinter einander in die Linie eingeschaltet. Der Strom tritt bei s in den ersten Stromkreis ein und bei e aus diesem Stromkreis aus, fliefst in den zweiten Stromkreis bei e¹ ein und verläfst diesen Stromkreis bei s¹.

Zwischen die Punkte e und e¹ der Hinleitung und einen beliebigen Punkt der Rückleitung ist ein Condensator C von passender Capacität im Nebenschlufs eingeschaltet.

Die beiden beweglichen Stromkreise sind wie im vorhergehenden Falle über zwei Wider-. Standsregler geschlossen, deren Widerstände veränderlich sind, aber unter sich gleich bleiben. Durch die Anwendung der einen der beiden oben beschriebenen Einrichtungen wird ein beliebiger, in die Linie gesendeter Wechselstrom in zwei Wechselströme von derselben mittleren Stärke zerlegt, deren Wellen aber einen Phasenunterschied von ^]/₄ Welle aufweisen.

Eine Ausführungsform der auf den eben dargelegten Grundgedanken beruhenden Maschine ist in den Fig. 7 und 8 veranschaulicht. Fig. 7 ist ein Längsschnitt und Fig. 8 eine Endansicht.

Auf der Welle XX sind gleichartige Blechscheiben angeordnet, welche von einander isolirt und, wie in Fig. 5 angegeben, ausgestanzt sind. Diese Blechscheiben sind von der Welle durch eine aus Ebonit oder einem anderen isolirenden Material bestehende Hülse MM isolirt und zwischen einem an der Welle angebrachten Bund e e und einer Mutter E E fest zusammengeprefst.

Durch diese Scheiben gehen eine Anzahl von Kupferbolzen AB hindurch, welche zur Bildung der beweglichen Stromkreise dienen. Diese Bolzen sind von der dieselben umgebenden Eisenmasse durch Ebonitröhren / / isolirt und gemäfs dem Schema Fig. 2 mit einander durch Kupferstücke CCC¹C¹ verbunden, welche von einander und von der Eisenmasse durch isolirende Scheiben ρ ρ isolirt sind.

Die Eintritts- und die Austrittspunkte der beiden von diesen Bolzen gebildeten Stromkreise sind durch Kupferbänder mit vier Metallringen R₁ R₁, -R₂-R₂, -R₃ -R₃, -R₄ -R₄ verbunden, welche auf diese Welle XX aufgekeilt und von dieser sowie von einander isolirt sind.

Auf diesen Ringen sind Metallkränze P₁ P₁, P₂ P₂, P₃ P₃, P₄ P₄ angeordnet, welche festgehalten werden und je durch eine Leitungsstange L₁ L₂ L₃ L₁ mit je einer von vier Klemmen verbunden sind. Die letzteren sind fortgelassen, um die Figur nicht undeutlich zu machen.

Zwischen diese Klemmen werden die beiden Widerstandsregler eingeschaltet, welche zum ■ richtigen Arbeiten der Maschine nöthig sind.

Der feste Ring ist von einer Anzahl Blechscheiben S S gebildet, welche, wie in Fig. 6 angegeben, ausgestanzt und durch Papierscheiben von einander isolirt sind. Sie sind mit einander durch zwei Wangen D D verbunden, welche durch isolirende Platten ff isolirt und durch Bolzen E F abgesteift sind. Diese Bolzen sind von allen dieselben umgebenden Metalltheilen durch Ebonitrohre g g und aus Vulcanfiber bestehende Scheiben m m sorgfältig isolirt.

In dem von den Blechscheiben gebildeten Ring sind eine gewisse Anzahl Lücken gelassen, um die Ventilation der Maschine zu erleichtern. Der Abstand der Scheibengruppen des Ringes wird durch isolirende Scheiben K K aufrecht erhalten.

In den Ausschnitten des Ringes sind Spulen HH, Fig. 8, untergebracht, welche wie Spulen des Gramme'sehen Ringes gewickelt sind und die Wangen D D umfassen.

Diese Spulen bilden die beiden festen Stromkreise, und die Eintritts- und die Austrittspunkte dieser Stromkreise sind mit Klemmen verbunden, welche in Fig. 8 dargestellt sind.

Der Ring wird von zwei Bronzeplatten G G getragen, welche durch die Bolzen EF gegen denselben geprefst sind. Die Bronzeplatten ruhen auf dem inneren Ende der Lager der Welle XX und werden durch zwei Vorstecker / / daran verhindert, sich zu drehen.

Die Platten G G sind mit Aussparungen versehen, um die Verbindungsstangen L₁ L₂ L₃ L₄ hindurchzulassen und die Circulation der Luft durch die Maschine zu gestatten.

Die Welle der Maschine trägt aufserdem noch an jedem Ende eine Riemscheibe. . Der Condensator und der Widerstandsregler haben die bekannte Einrichtung.

Die bewegliche Trommel kann durch einen dem äufseren Ring gleichen, aber kleineren Ring oder durch eine mit Siemens'scher Bewickelung versehene Trommel ersetzt werden. In beiden Fällen mufs die Anzahl der Spulen des beweglichen Theiles immer gleich der Anzahl der Spulen des äufseren Ringes sein, und ferner müssen die Spulen der Trommel oder des inneren Ringes zwei gleiche Stromkreise bilden, welche symmetrisch angeordnet sind. Die Eintritts- und die Austrittsenden dieser beiden Stromkreise werden immer mit vier Metallringen verbunden, welche auf der Welle befestigt sind und auf welchen vier feste Reiber schleifen.

Bei der eben beschriebenen Maschine müssen die Widerstandsregler so eingestellt werden, dafs die in die inducirten Ströme eingeführten Widerstände im Augenblick des Ingangsetzens am gröfsten sind und dann gemäfs der Zu-

nähme der Geschwindigkeit abnehmen. Diese Bedingung ist nöthig, um das treibende Kräftepaar von der Geschwindigkeit unabhängig zu machen. Man kann bemerken, dafs die Wechselzahl des inducirten Wechselstromes von der Drehgeschwindigkeit der Maschine abhängt und im Augenblick des Ingangsetzens den kleinsten Werth hat. Andererseits ist bekannt, dafs ein Leiter von grofsem Querschnitt dem Durchgang eines Wechselstromes einen um so gröfseren Widerstand darbietet, je kürzer die Periode des Wechselstromes ist, und dafs diese Erscheinung sich besonders in den eisernen Leitern wegen deren grofser magnetischer Durchlässigkeit bemerklich macht. Es ergiebt sich daraus, dafs, wenn wir den inducirten Stromkreis der beschriebenen Maschine durch einen eisernen Cylinder ersetzen, die in der Masse des letzteren inducirten Ströme einen um so gröfseren Widerstand überwinden müssen, je langsamer die Maschine geht. Unter diesen Bedingungen wird die Beständigkeit der Treibkraft sehr merklich gesichert.

Es ist alsdann aber viel einfacher, den Anker festzumachen und mit dem Maschinengestell aus einem Stück zu giefsen, wie in Fig. 9 im Längsschnitt und in. Fig. 10 im Grundrifs dargestellt ist.

Bei dieser Maschine ist der Feldmagnet Y ähnlich dem Anker der zuvor beschriebenen Maschine gebildet, nur sind die Kupferbolzen durch einen Draht ersetzt, dessen Querschnitt gemäfs der Stärke des Stromes, welcher die Maschine speisen soll, mehr oder weniger grofs ist. Die Art der Bewickelung ist dieselbe wie im vorigen Falle.

Bei der Maschine (Fig. 9 und 10) sind die Stromabnehmescheiben R und die festen Bürsten P aufserhalb des Gestelles angeordnet. Es sind drei Scheiben und drei Bürsten vorhanden; von diesen Scheiben gehen drei isoirrte Drähte durch die Welle X, von welchen Drähten der erste mit dem Anfang des ersten beweglichen Stromkreises, der zweite mit dem Anfang des zweiten beweglichen Stromkreises und der dritte mit den Enden der beiden be

weglichen Stromkreise verbunden ist. Der letztere Draht dient daher als gemeinsame Rückleitung.

Wir erwähnen schliefslich, dafs gewisse Vorrichtungen dieselben Eigenschaften wie die Condensatoren besitzen und die letzteren bei dem Gebrauch, welchen wir davon machen wollen, ersetzen können. Wir führen hauptsächlich die elektrischen Sammler und die thermoelektrischen Batterien an.

Es ist bekannt, dafs, wenn ein elektrischer Sammler nur eine sehr schwache Ladung erhalten hat, die elektromotorische Kraft desselben merklich proportional der Elektricitätsmenge ist, welche er erhalten hat. Wenn wir unsere Condensatoren also durch elektrische Sammler ersetzen, so gelangen wir zu demselben Ergebnifs.

Es ist ferner bekannt, dafs, wenn man einen Strom in eine thermoelektrische Batterie leitet, der Durchgang dieses Stromes Temperaturdifferenzen zwischen den verschiedenen Löthstellen zu Wege bringt, und dafs, wenn man die Batterie auf sich selbst schliefst, dieselbe einen dem ersten entgegengesetzt gerichteten Strom erzeugt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Mehrphasenwechselstrommaschine, deren Magnetfeld von zwei aus einem einzigen Wechselstrom erhaltenen Strömen so gebildet wird, dafs diese beiden Stromkreise in gleichen Abständen mit einander abwechselnde Spulen bilden, deren Polarität in jedem einzelnen Stromkreis von einer Spule zur anderen wechselt, wobei dieses Magnetfeld dadurch zu einem drehenden wird, dafs die beiden Ströme der Phase nach um annähernd V₄ Welle von einander verschieden sind, was dadurch erreicht wird, dafs entweder (Fig. 3) in die einzelnen Stromkreise Condensatoren verschiedener Capacität eingeschaltet werden, oder (Fig. 4) ein Condensator zwischen die Verbindung der hinter einander geschalteten zwei Stromkreise und die Rückleitung eingeschaltet wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.