DE105545C - - Google Patents

Description

LICHES

PATENTAMT.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Anordnung zur Erregung von Dynamomaschinen, welche bewirkt, dafs das resultirende Feld in Richtung und Stärke constant bleibt, wenn auch der Strom des Ankers als Erzeuger und als Kraftmaschine sich zwischen weiten Grenzen verändert. Dadurch wird erreicht, dafs der Anker bei gleichbleibender Umlaufsgeschwindigkeit constante Spannung liefert und, mit constanter Spannung gespeist, gleichmäfsige Geschwindigkeit erhält; ferner, dafs bei einer bestimmten Lage der Sammelbürsten die Funken am Stromwender vermieden werden.

Der Feldmagnet wird nach dieser Anordnung in Mantel- oder Cylinderform (für Aufsen- bezw. Innenpolmaschinen) mit gleichmäfsiger Vertheilung des Eisens und gleichem Abstande vom Anker am ganzen Umfange, ähnlich wie bei Wechselstrom-Inductionsmotoren, hergestellt, jedoch ist es für Gleichstromerregung nicht nothwendig, den Eisenkern lamellirt auszuführen. Polschuhe oder besonders ausgebildete Polstücke sind nicht vorhanden; vielmehr sind — im Gegensatze zu den gewöhnlichen Feldmagneten — für den magnetischen Kraftflufs Eisenquerschnitt und Luftwiderstand am ganzen Umfange gleich.

Die dem Anker zugewendete Fläche des Feldmagneten wird nach der bekannten Art der Ring- oder Trommelwickelung durch Rinnen, Nutheri oder Löcher in zwei verschiedenen Spulengruppen bewickelt. Nach Fig. ι ist beispielsweise der Feldmagnet F (Aufsenpolanordnung) in Mantelform mit Ringwickelung versehen. A ist der Anker, C der Stromwender und B B sind die Bürsten. Die Spulen S₁ S₁ bilden in der Reihe a-b-c-d die eine Wickelung und liegen im Nebenschlufs zur Bürstenspannung, eigentlich zur Spannung der Aufsenleitungen LL. Die Spulen S₂S₂, welche die zweite Wickelung e-f-g-h bilden, sind mit dem Anker in Reihe geschaltet. Beide Spulengruppen sind zweipolig angeordnet, jedoch so, dafs die Polmitten der einen Gruppe zu jenen der anderen Gruppe um eine halbe Poldistanz verschoben sind, ahnlich wie bei einer zweiphasigen Bewickelung von Inductionsapparaten. Die Drahtlagen beider Wickelungen können neben einander oder auf einander angebracht werden.

Die Windungszahl der Spulen S.₂ S₉ ist unabhängig von derjenigen der Nebenschlufsspulen; es ist am zweckmäßigsten, sie gleich oder annähernd gleich zu machen mit der Zahl der wirksamen Ankerwindungen. Beide Spulengruppen bewirken gemeinschaftlich die Felderregung und bringen ein Feld hervor, dessen Achse mit derjenigen des im Nebenschlufs erzeugten Feldes X₁ X₁ zusammenfällt, wenn in S₂ S₂ kein Strom fliefst, jedoch gegen die Achse X₁ X₁ nach einer oder der anderen Seite mit einem gewissen Winkel geneigt ist, je nach der Richtung und Stärke des in S₂ S₂ fliefsenden Stromes. Die Spulen S₂ S₂ werden in den Hauptstromkreis so eingeschaltet, dafs das in der Feldarmatur erregte Feld mit dem Ankerfelde x_a x_a (in beiden die Richtung des magnetischen Kraftflusses betrachtet) einen

stumpfen Winkel bildet, gleichgültig, ob der Anker als Stromerzeuger oder Kraftmaschine arbeitet.

In dem Diagramm Fig. 2 stellt in Gröfse und Richtung die Gerade ~ö~ä das durch den Nebenschluss erregte Feld/_x und Tb, das durch die Ausgleichswiekelung .S₂ S₂ erregte Feld/, dar, welche beide infolge ihrer gegenseitigen Lage sich als rechtwinklige Componenten zu dem Felde f₃ zusammensetzen. f₃ ist als das durch die sämmtlichen Erregerspulen des Feldmagneten hervorgebrachte Feld zu betrachten. Dieses setzt sich nun mit dem Ankerfeld f_a (durch die Gerade Tc dargestellt) zum resultirenden Felde zusammen, d. i. zu dem totalen Felde der Dynamomaschine, welches für die Induction der rotirenden Ankerwindungen mafsgebend ist. Wählt man die Windungszahl der Ausgleichswickelung gleich der Zahl der wirksamen Ankerwindungen, dann wird, indem sich der Strom in beiden stets in gleicher Weise ändert (wie in Fig. 2), öT = — ~ab und folglich das totale, resultirende Feld stets gleich f_x sein, wie immer auch der Strom des Ankers seine Stärke und Richtung verändert.

Durch Widerstände im Stromkreise der Nebenschlufsspulen kann man die Stärke des resultirenden Feldes nach Bedarf verändern. Das solcher Art verstärkte oder geschwächte Feld bleibt dann immer noch unabhängig von den Aenderungen des Ankerstromes.

Ebenso wie die resultirende Feldachse wird infolge dieser Anordnung selbstverständlich auch die neutrale Zone, d. i. die Zone, in welcher eine Induction auf die Ankerwindungen nicht ausgeübt wird, keine Verschiebung erfahren; es ist daher die wesentlichste Ursache der Funkenbildung am Stromwender beseitigt, und selbst bei grofsen Veränderungen des Ankerstromes werden die Bürsten in unveränderter Lage funkenlos sein.

Zur Neutralisirung des Querfeldes bezw. der Ankerrückwirkung wurde von verschiedener Seite vorgeschlagen, sogenannte Compensationswindungen anzubringen, welche dem Ankerfeld entgegenwirken sollen. Bei den bisher bekannten Einrichtungen wurden jedoch diese Windungen entweder an der Polfläche der Hauptfelder so angeordnet, dafs sie zum Schaden der Leistungsfähigkeit der Maschine eine Vergrößerung des Luftabstandes verursachen, wodurch der wichtigste Vortheil der Compensation wieder verloren ging; oder es wurden zum Zwecke der Unterbringung der Hülfswindüngen in den Polstücken schwierige Constructionen hergestellt und complicirte Wickelungen angeordnet (Ryan), oder es wur-. den nebst den eigentlichen Feldmagneten besondere Nebenmagnete als zusätzlicher Bestandtheil der Maschine hergestellt, welche den Bau der Maschine umständlich und verwickelt gestalteten und überdies durch magnetische Nebenschlüsse die Gesammtwirkung beeinträchtigten (Thompson), wobei behufs Ausbildung der Nebenmagnete die Eisenquerschnitte für den Hauptkraftflufs verringert wurden (Ferranti), was die Erregung der Dynamomaschine unvortheilhaft machte.

Bei vorliegender Anordnung hingegen werden die Schwierigkeiten und Nachtheile, welche die Neutralisirung des Querfeldes zur Folge hat, beseitigt und der angestrebte Zweck durch eine sehr einfache Construction erreicht. Es werden nämlich die Eisenmassen um den Anker gleichmäfsig vertheilt und die Windungen der Ausgleichsspulen (Compensationswindungen) in ■ eben solcher Weise um den Feldmagrieten gewickelt, d.h. in einer gleichwerthigen Lage angebracht, wie die Windungen der zur Haupterregung dienenden Nebenschlufsspulen. Bei dieser Anordnung giebt es keine besonders ausgebildeten Polstücke, weder für die Haupt-, noch für die Nebenmagnetpole. Der Feldmagnet ist ein Rotationskörper in Form eines Mantels oder Cylinders, welcher den Anker am ganzen Umfange mit kleinstem Luftabstande gleichförmig umgiebt und an welchem die zur Aufnahme der Drahtwickelungen bestimmten Löcher, Schlitze und Nuthen gleichfalls am ganzen Umfange gleichmäfsig angeordnet sind. Beide Wickelungen, sowohl die Spulen für die Haupterregung, als auch für die Ausgleichung, sind gleichartig aufgewickelt und umfassen die gleichen Eisenquerschnitte. Es wird somit gleichzeitig die Wirksamkeit sowohl der Haupterregung, wie auch der Ausgleichung bei kleinstem Luftabstande und günstigsten Eisenquerschnitten auf das höchste Mafs gebracht. Infolge der gleichartigen Anordnung der beiden Wickelungen bildet die durch die Ausgleichsspulen bewirkte Erregung der Magnetfelder eine Componente der Haupterregung; durch beide wird ein in Richtung und Gröfse veränderliches Feld hervorgebracht, so zwar, dafs dieses Feld mit dem Ankerfeld sich zu einem in der Richtung constanten, resultirenden Feld zusammensetzt. Die Erregung der Ausgleichsspulen addirt sich stets mit positivem Werth zur Haupterregung, d. h. sie verstärkt das Feld sowohl im Stromerzeuger, als auch in der Kraftmaschine; die Wirkung der Ausgleichsspulen ist daher auch ähnlich der Wirkung von Zusatzspulen bei Dynamomaschinen mit gemischter Magneterregung, unterscheidet sich jedoch von letzterer dadurch, dafs durch die .Ausgleichsspulen das Feld stets verstärkt und niemals geschwächt wird·. Durch letzteren Umstand ist es bei dieser Anordnung möglich, Accumulatoren mit ausgeglichener Ankerspannung zu laden, ohne eine Umkehrung der Pole befürchten zu müssen. Es ist ferner möglich, unter gleich vortheilhaften Arbeitsbedingungen

die Umlaufsrichtung des Elektromotors umzukehren , ohne die Bürsten verstellen zu müssen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nur auf die Felderregung und ist bei Dynamomaschinen von beliebiger Bauart und beliebiger Polzahl anwendbar. Für die sonstige Anordnung der Maschine und ihrer Bestandtheile sind die beim Bau von Dynamomaschinen und insbesondere auch von Inductionsmotoren geltenden Regeln mafsgebend.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch.■

   Anordnung zur Magneterregung von Dynamomaschinen, gekennzeichnet durch eine Feldarmatur , deren Eisen am ganzen Umfang gleichmä'fsig vertheilt und in gleichem Abstande vom Anker angebracht ist und die nebst einer Nebenschlufswickelung noch mit einer zweiten, im Hauptstromkreise befindlichen Wickelung versehen ist, welch letztere rücksichtlich der Lage der Windungen am Eisenkerne der Feldarmatur und rücksichtlich der Anzahl der Folgepole mit der Nebenschlufswickelung gleich ist, deren Poleintheilung jedoch um eine halbe Poldistanz gegen jene verschoben und deren Windungszahl und Schaltung durch die Zahl und Schaltung der wirksamen Ankerwindungen bedingt ist, so dafs beide Gruppen von Wickelungen zusammenwirkend ein Feld erregen, welches sich mit dem Ankerfelde zu einem in Gröfse und Richtung constanten oder annähernd constanten resultirenden Felde zusammensetzt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.