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Einrichtung zum Laden von Stromsammlern durch eine mit veränderlicher
Geschwindigkeit laufende Dynamomaschine. Um elektrische Generatoren veränderlicher
Geschwindigkeit auf konstante E. M. K. zu regeln, wird in manchen Fällen das Feld
des Hauptgenerators durch eine Batterie erregt, die durch diesen geladen werden
kann und einer besonderen Nebenschluß- oder Verbundmaschine auf der Welle des Generators
entgegenwirkt. In anderen Fällen hat man nur eine einzige dynamoelektrische Maschine
verwendet, deren Feldwicklung im Nebenschluß liegt und zwischen eine der Hauptbürsten,
sowie eine oder mehrere Hilfsbürsten eingeschaltet ist. Dabei dient die, der Feldwicklung
durch die Hilfsbürste oder die Hilfsbürsten zugeführte E. M. K. bisweilen dazu,
das Feld zu verstärken, und auch manchmal dazu, es zu schwächen.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Laden einer Batterie mit
einem nahezu konstanten Strom, so daß von dem Primärmotor eine, im wesentlichen
konstante Leistung abgegeben wird. Außer der, einen wesentlichen Bestandteil bildenden
Batterie, enthält die Einrichtung Motor- und Generatorelemente mit Reihenwicklung,
d. h. Wicklungen von ganz niedrigem Widerstand. Die Generator- 'und Motorelemente
können als getrennte Maschinen auf derselben Welle sitzen oder in anderer Weise
derart mechanisch gekuppelt sein, daß sie mit den entsprechenden Geschwindigkeiten
umlaufen. Die Feldwicklung des Generators liegt in Reihe mit der Feld- und Ankerwicklung
des Motors; sowie mit der Batterie, so daß beide Felder durch letztere erregt werden,
wobei die Batterie der. Gegen-E. M. K. des Motors entgegenwirkt. Die Ankerwicklung
des Generators liegt in Brücke zu der Batterie.
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Wenn erwünscht, können jedoch die Generator- und Motorelemente auch
einen geineinsamen Eisenkörper erhalten, indem man diesen z. B. mit zwei Ankerwicklungen
und zwei Stromwendern versieht. Ferner läßt sich eine einzige Anker- und Feldwicklung
benutzen, wobei letztere zwischen eine der Hauptbürsten und eine benachbarte Hilfsbürste
geschaltet wird. In diesem Falle kann die ganze Ankerwicklung als Generatorwicklung
betrachtet werden, und der größere Teil der Wicklung von der Hilfsbürste bis zu
der weiter entfernten Hauptbürste kann als Motorwicklung aufgefaßt werden. Die Verbindungen
sind in diesem Falle die gleichen, wie bei der Verwendung von zwei getrennten Maschinen.
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Auf den Zeichnungen ist in Fig. r eine Einrichtung mit zwei, und in
Fig. z eine Einrichtung mit einer einzigen Maschine schematisch dargestellt.
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In Fig. z ist der Anker des Generators
mit i, der
des -Motors mit 2, und die zii ladende Batterie mit 3 bezeichnet. Die Feldwicklung
.4 des Generators, sowie die Feldwicklung 5 des -Motors liegen in Reihe mit der
Ankerwicklung 2 und Batterie 3. Wie bereits angegeben, sind alle Wicklungen als
Reihenwicklungen ausgeführt, haben also ganz niedrigen Widerstand. Das Eisen der
Feldmagnete darf bei der niedrigsten Geschwindigkeit, bei welcher das System noch
arbeiten soll, nicht gesättigt sein.
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Läuft der das System antreibende Primärinotor nicht von selbst an,
so läßt sich der .Motor :2 zum Anlassen benutzen. In diesem Falle wird die Batterie
3 zunächst mit. den Feldwicklungen .a. und 5, sowie der Anker--Itln-2 verbunden,
bevor inan die Anker-W 'iC1, kn
wicklung i anschaltet. Ist der Priniärtnotor
in Wirksamkeit getreten und eine hinreichende Geschwindigkeit erreicht, so wird
die Verbindung zwischen der Batterie 3 und der Ankerwicklung i hergestellt.
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Die beiden elektrischen Maschinen sind so eingerichtet, daß die Gegen-E.
M. K. des Motors etwas niedriger ist, als die E. --M. K. des Generators. Benutzt
man für beide Maschinen genau die gleiche Type, so kann diese Verschiedenheit durch
die Verwendung eines besonderen Nebenschlußwiderstandes C hervorgerufen werden,
den man parallel zu der Feldwicklung des Motors legt.
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Benutzt man diese Einrichtung zum Laden einer Batterie, die vorher
nahezu vollständig entladen war, so kann unter Umständen ein Pendeln des Stromes
eintreten. Aus diesem Grunde ist es besser, den Nebenschluß G nicht unmittelbar
und allein die Feldwicklung 5, sondern außerdem noch einen Widerstand 7 überbrücken
zu lasen, der mit der Feldwicklung 5 in Reihe liegt. Das Pendeln läßt sich ferner
in der Hauptsache auch durch richtige Einstellung der Bürsten, z. B. des Generators,
verhindern. Die Bürstenverstellung läßt sich ferner gut verwenden, um das Verhältnis
der beiden Maschinen etwas zu ändern.
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Bisweilen empfiehlt sich ein Beruhigungswiderstand 8, der in Reihe
finit der Ankerwicklung 1 geschaltet und sowohl von dein Lade-, wie dem Erregerstrom
für die Feldwicklungen durchflossen wird.
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Arbeiten die beiden -Maschinen innerhalb verschiedener Teile ihrer
Charakteristiken, so kann es weiter erforderlich sein, einen Widerstand c9 als Nebenschluß
zu dem Motor 2, 5 vorzusehen, so däß ein Teil des Erregerstroms für den Generator
1, d. von dem -Motor unabhängig ist.
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Die Einrichtung gemäß Fig. i läßt sich natürlich auch mit einem gemeinsamen
Eisengestell für beide Maschinen ausführen. In diesem Fall sind zwei Ankerwicklungen
mit getrennten Stromwendern vorzusehen, von denen die eine (Hilfsankerwicklung)
in (Zeihe mit der Feldwicklung zwischen die Hauptbürsten gelegt, und die andere
unmittelbar mit den Hauptbürsten verbunden wird. Die erste Ankerwicklung ist so
einzurichten, claß sie hei einer gegebenen Geschwindigkeit eine etwas niedrigere
E. M. K. erzeugt, als die andere. -Sodann läßt sich gleichfalls die Einrichtung
gemäß Fig.2 verwenden, bei der auf dem Feldeisen 16 nur eine Erregerwicklung 13,
und auf dein Ankereisen i i ebenso nur eine Wicklung vorhanden ist. Hier enthält
jedoch der Stromwender in der Nähe der einen Hauptbürste io eine oder zwei Hilfsbürsten.
Zweckmäßig verwendet man zwei Hilfsbürsten 1d., 15, die zu der Hauptbürste io symmetrisch
stehen. Die Wicklungen sind wieder Reihenwicklungen. Die Feldwicklung 13 liegt zwischen
den kurzgeschlossenen Hilfsbürsten 1d., 15 und der benachbarten Hauptbürste io,
während die beiden Hauptbürsten mit der Batterie 12 verbunden sind.
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Eine kurze Überlegung zeigt, daß diese Einrichtung derjenigen gemäß
Fig. i durchaus entspricht. Der Teil der Ankerwicklung zwischen der Bürste 14 und
der entfernteren Hauptbürste io kann als die Ankerwicklung eines Motors aufgefaßt
werden und bildet in Verbindung mit der Feldwicklung einen Reilienschlußmotor. Dieser
erzeugt eine Gegen-E. M. I., die in dem Erregerstromkreise der Klerninenspannung
des Generators entgegenwirkt. Da der Feldwiderstand vernachlässigt werden darf,
entspricht die E. M. K. zwischen der rechts gezeichneten Hauptbürste io und den
Hilfsbürsten 14., 15 stets der E. M. K. der Batterie, und zwar ohne Rücksicht auf
die Drehzahl. Infolgedessen ist die E. M. K. zwischen den Bürsten io stets etwas
höher, als die E. M. K. der Batterie, so daß die Maschine die Batterie laden kann.
Der Teil der Ankerwicklung zwischen den Hilfsbürsten 1d., 15 und der rechts gezeichneten
Hauptbürste io führt einen schwächeren Strom, als der Teil zwischen den Bürsten
1d., 15 und der benachbarten Hauptbürste io. Die Differenz ist gleich dem Erregerstrom.
Die Wirkung ist also. dieselbe, als wenn die ganze Ankerwicklung den gesamten Strom
führte und dieser von der links gezeichneten Bürste io abgenommen würde, während
zugleich der größte Teil der Ankerwicklung einen entgegengesetzten oder Motorstrom
führte, der ebenso stark ist, wie der Erregerstrom. Es ist für die Erfindung von
wesentlicher Bedeutung, daß der Feldwiderstand ganz besonders klein bemessen wird,
da notwendigerweise die E. M. K. zwischen den Hilfsbürsten 1q., 15 und der rechts
gezeichneten Hauptbürste io
itiimer praktisch gleich der Spannung
der Batterie sein muß.
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Wenn erwünscht, kann man auch hier einen, dein Widerstande 8 in Fig.
i entsprechenden Beruhigungswiderstand benutzen, der sowohl von dein Anker- wie
dem Erregerstr oin durchflossen wird. Ferner läßt sich hier das Motorelement der
Maschine wiederum zuin Anlassen des Primärmotors benutzen.
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Es ist darauf zu verweisen, daß die Hilfsbürsten ganz nahe der einen
Hauptbürste stehen imd nicht etwa in der Mitte des Feldes oder in der Nähe der Achse
dieses Feldes angeordnet sind. Obwohl sich die Feldachse .unter der Einwirkung der
quermagnetisierenden Wirkung des Ankers etwas verschieben kann, so verschiebt sie
sich doch nie über die Hilfsbürsten hinaus. Infolgedessen wechselt das Vorzeichen
der E. M. K., die den Feldwicklungen zugeführt wird, unter keinen Umständen bei
Veränderungen der Belastung, noch wird ihre Größe in nennenswertem Maße von der
Belastung abhängig. Die neue'Einrichtung ist mithin von den Generatoren zur Erzeugung
einer konstanten Spannung wesentlich verschieden, bei denen die Regelung der Spannung
auf der Ankerrückwirkung beruht. In der Praxis unterscheidet sich die neue Einrichtung
von derartigen Maschinen durch die Tatsache, daß sie ohne eine Batterie keine konstante
Spannung ergibt, während sie mit einer Batterie ohne Rücksicht auf den Drehsinn
und ohne jede Verschiebung der Bürsten die dargelegte Wirkung ergibt. 1:s macht
auch nichts aus, ob die Spannung der Batterie verschieden ist, solange diese nur
nicht so hoch ist, daß das Feldeisen gesättigt wird. Bei den Maschinen, die mit
der Ankerrückwirkung arbeiten, muß man im all- 40 gemeinen die Hilfsbürsten verstellen,
wenn der Drehsinn wechselt.