DE72125C - Selbsterregende Drehstromerzeugermaschine - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Zur Erzeugung des auch für Wechselstrommaschinen nöthigen, möglichst gleichbleibenden magnetischen Feldes hat man sich bisher wesentlich zweier verschiedener Methoden bedient, indem man:

ι. eigene Gleichstrommaschinen verwendete, oder indem man

2. einen Theil des Wechselstromes in einen gleichgerichteten, aber unterbrochenen Strom verwandelte.

Die erste Art verwickelt stark den Bau der Wechselstrommaschinen, die zweite Art hat den Nachtheil einer heftigen und zerstörenden Funkenbildung am Stromwender. Sobald nämlich die Selbstinduction anfängt, eine bedeutende Rolle zu spielen — wie bei der Erregung von vielfach umwickelten starken Feldmagneten —, zeigt sich ihr Einfiufs, der nach dem bekannten L en ζ'sehen Gesetz ein nivellirender ist, indem eintretende Veränderungen verzögert und in ihrem Betrag verringert werden, auch in eigenthümlichen schädlichen Nebenwirkungen, deren Nachtheile nicht leicht zu beseitigen sind. Nach erfolgter Wendung eines Wechselstromes wird nämlich die elektromotorische Kraft im allgemeinen die Form einer gleichgerichteten sinusartigen Curve haben (Fig. 1). W⁷ährend nun im ersten Theil der Curve die elektromotorische Kraft einen wachsenden Strom zu erzeugen sucht, hat die Selbstinduction das Bestreben, die Stromzunahme durch einen entgegengesetzt gerichteten Strom zu verzögern; ebenso wird im zweiten Theil der Curve durch einen gleichgerichteten Strom ein gänzliches Abfallen des Stromes verhindert. Die Folge ist also, dafs die Stromwellen sich ebnen und unter Einwirkung einer sinusartigen, gleichgerichteten elektromotorischen Kraft eine Gestalt wie in Fig. 2 annehmen, wo die punktirt gezogene Linie die elektromotorische Kraft, die ausgezogenen Linien die Stromcurven bei vorhandener Selbstinduction darstellen, und zwar die wellenförmige Linie bei endlichem, die gerade Linie bei unendlich grofsem Selbstinduetionscoefficienten. Zur Wendung der elektromotorischen Kraft gebraucht man aber nothwendig einen zweitheiligen Stromwender. Unterbricht man also im Augenblick der Umkehrung einen Strom, so ist die Folge davon das Auftreten hoher elektromotorischer Kräfte, deren schädlichster Einfiufs in einer heftigen und zerstörenden Funkenbildung am Stromwender besteht (Oeffnungs- und Schliefsungsfunken).

Um nun diese Nachtheile für gewöhnliche Wechselstrommaschinen zu vermeiden, hat man bislang sehr verschiedene Mittel in Anwendung gebracht, die hier nicht besonders aufgeführt werden sollen. Für einen Drehstromerzeuger aber, der mehrere unter sich unabhängige und in der. Phase gleichmäfsig gegen einander verschobene Wechselströme liefert, kann man sich einer sehr einfachen Methode bedienen, die an der Fig. 3 erläutert werden soll.

Ein gewöhnlicher Ringanker sei mit sechs Spulen umwickelt, die in der gezeichneten Ausführung zu drei unabhängigen Leitungen verbunden sind, derart, dafs bei der Drehung zwischen zwei Magnetpolen in ihnen um je 6o° in der Phase gegen einander verschobene Wechselströme inducirt werden (Fig. 4). Nach Art der Nebenschlufsmaschinen wird nun von

jeder Leitung ein Nebenstrom abgezweigt und durch einen zweitheiligen Stromwender gleichgerichtet, so dafs die einzelnen Ströme sich in der in Fig. 5 angedeuteten Weise darstellen lassen. Führt man nun diese derartig gleichgerichteten Ströme von einander isolirt um die Magnetschenkel, so wird die Gesammtwirkung aller sehr nahe der Wirkung eines gleichgerichteten ununterbrochenen Stromes gleich kommen, wie auch in Fig. 5 graphisch dargestellt ist. Für die Wendung eines jeden gewinnt man aber den Vortheil, dafs diese fast vollständig funkenlos zu ermöglichen ist. Denn .ein Oeffnungs- und ein Schliefsungsfunken kann nur dann entstehen, wenn mit dem Oeffnen und Schliefsen eines Stromes eine erhebliche Aenderung in der Zahl der Kraftlinien verbunden ist. Solches ist aber bei der obigen Anordnung nur in sehr untergeordnetem Mafse der Fall. Während z. B. Strom 1 in O gewendet wird, fliefsen 2 und 3 ungehindert fort, so dafs die Wendung von 1 nur eine geringe Aenderung in der Zahl der Kraftlinien zur Folge hat, daher auch bei der Umkehrung von ι nur eine geringe Funkenbildung auftreten kann. Diese kann, wie man leicht einsieht, noch mehr beschränkt werden, wenn man die Schenkelmagnete unter der vereinigten Einwirkung der Ströme 2 und 3 stark sättigt, so dafs die Schwankungen im Strom 1 nur unbedeutende Aenderungen im magnetischen Feld hervorrufen können.

Genau so wie mit der Wendung von Strom ι verhält es sich auch mit der Wendung der Ströme 2 und 3. Der letzte Rest der Funkenbildung kann durch die Einschaltung eines Condensators beseitigt werden.

Eine Art der Ausführung für Dreiphasenstrom ist in Fig. 6 und 7 schematisch dargestellt. Der mit sechs Spulen bewickelte Anker ist, wie aus Fig. 6 ersichtlich, mit einer Grundplatte fest verbunden. Die Enden der Spulen I und IV, II und V, III und VI sind mit einander leitend verbunden, während die Anfänge der Spulen I bis VI mit den auf der Grundplatte isolirt befestigten Klemmschrauben I bis VI in Verbindung stehen. Von diesen Klemmschrauben, welche die drei Aufsenleitungen aufnehmen, zweigen sich Nebenleitungen nach den Bürstenhaltern α bis f ab (Fig. 7), so dafs die aufgenommenen Ströme durch Bürsten auf die drei Stromwender, von denen jeder aus zwei Ringhälften besteht, übergeleitet werden können. Die Stromwender sind von der Betriebswelle und unter sich isolirt. Die Isolationsschichten der Ringhälften je zweier Stromwender sind um 60 ° gegen einander versetzt. Die Ströme von den Bürstenhaltern abc führen auf die Stromwenderringhälften 1, 2, 3 und die Ströme von den Bürstenhaltern de/ auf die Stromwenderringhälften 4, 5, 6.. Mit den Ringhälften 1, 2, 3 ist je ein Draht verbunden. Diese drei Drähte umwickeln isolirt von einander die vier Schenkel des mit der Antriebswelle verbundenen Feldmagneten hinter einander so, dafs zwei auf einander folgende Schenkel einen Nordpol und die beiden anderen Schenkel einen Südpol bilden, wodurch ein zweipoliges magnetisches Feld hergestellt wird. Die Schenkelwickelungsdrähte führen zu den Ringhälften. 4, 5, 6 zurück. Die Bürsten liegen derartig an dem Stromwender an, dafs sie in dem Augenblick über die Trennungsstelle zwischen zwei Ringhälften schleifen, wenn die elektromotorischen Kräfte und damit auch sehr annähernd die Stromstärken der betreffenden Ströme den Werth Null annehmen.

Nach dem Vorhergehenden besteht also die Neuerung an dem Drehstromerzeuger in der eigentümlichen Art der Erregung des magnetischen Feldes. Es werden von jeder der äufseren Leitungen Nebenströme abgezweigt, durch einen Stromwender gleichgerichtet und dann unabhängig und isolirt von einander um die Feldmagnete geführt. Der Zweck der ganzen Anordnung ist möglichste Beschränkung der Funkenbildung am Stromwender und Herstellung eines möglichst gleichbleibenden magnetischen Feldes, als es durch die Wendung eines einfachen Wechselstromes möglich wäre.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Erzeugermaschine für unter sich unabhängige und in der Phase gleichmäfsig gegen einander verschobene Wechselströme (Drehstrom), bei welcher das magnetische Feld dadurch erzeugt wird, dafs von jeder der äufseren Leitungen Nebenströme abgezweigt, durch einen zweitheiligen Stromwender gleichgerichtet und unabhängig und isolirt von einander um die Feldmagnete geführt werden, so dafs sie bei gleicher Phasenverschiebung gegen einander in ihrer Gesammtheit eine ähnliche Wirkung ausüben, wie ein dauernd gleichbleibender Strom.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.