DE78833C - Wechselstrom maschine mit Stromwender, in deren einzelne Ankerspulen Nutzwiderstände geschaltet sind - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

Patentamt.

PATENTSCHRIFT

f 78835*"

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

■^::*^; ' MAURICE HUTIN^n PARIS

geschaltet -sind.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 2g. Juni i8<}3 ab.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Wechselstrommaschine mit Stromwender, die sich besonders für den Betrieb des durch das Patent Nr. 76814 geschützten. Stromwandlers eignet.

Um die Erklärung der Erfindung zu erleichtern, soll gezeigt werden, wie die Erfindung sich auf eine Abänderung der Gramm eschen Gleichstrommaschine zurückführen läfst. - Die kennzeichnende Eigenschaft einer solchen Maschine ist die, dafs keine Selbstinductionswirkung auftritt. Man macht die Maschine zur Erzeugung eines Gleichstromes nutzbar, indem man zwischen ihre Bürsten A und B, Fig. 1, einen Widerstand oder beliebige Stromverbraucher, wie z. B. Lampen,, Motoren u. s. w., einschaltet. Bezeichnet man mit ς den inneren Widerstand des Ringes, zwischen den Bürsten genommen, mit R den Widerstand des äufseren Stromkreises der Maschine und mit I die Stärke des von der Maschine erzeugten Stromes, so wird die in der Maschine ohne Nutzen verbrauchte Energiemenge gleich ς¹/² und die nutzbar gemachte Energiemenge gleich R I².

In diesem Falle wird, wenn man die Anzahl der Abtheilungen des Ringes ,'mit 2 η bezeichnet, der Widerstand jeder dieser Abtheilungen

2 η

sein.

Nimmt man jetzt an, dafs man, anstatt, in den äufseren Stromkreis zwischen den Bürsten einen Widerstand R einzuschalten, die Bürsten kurz schliefse, und dafs der Widerstand jeder

der Abtheilungen gleich

werde,

in in

so wird der Widerstand der hinter einander geschalteten 2 η - Abtheilungen gleich

AC A. R \

— 1— = 4 ς + 4 R und der

in in ) τ 5 ι τ .

zwischen den Bürsten genommene Widerstand gleich Y₄ des eben genannten Werthes, d. h. gleich ς 4- R, ferner wird die in dem Ring verzehrte Energie gleich (ς -4- R) /² und die in idem äufseren Stromkreis verzehrte Energie gleich Null. Es. ist aufserdem klar, dafs an der Wirkungsweise des Stromwenders nichts geändert worden ist, und dafs die auf diese Art gebildete und in sich kurz geschlossene Gramme-Maschine fortfahren.wird zu arbeiten, oHne dafs die Erscheinungen der Selbstinduction in; Wirksamkeit treten.

: Die einzige Abänderung, welche die Erfinder an der Maschine getroffen haben, besteht darin, dafs sie in jede Abtheilung einen Widerstand

■4 .R

— eingeschaltet haben. Nichts hindert aber

in

anzunehmen, dafs. 'diese Abtheilung ihren ursprünglichen Widerstand —-— bewahrt habe,

und dafs in Reihe mit ihr ein Widerstand

gleich

4*

2 η geschaltet sei, so wie man dies

aus Fig. 2 ersehen kann. In dieser Figur sind .die Abtheilungen beib und die zusätzlichen"

Widerstände bei r dargestellt; die Bürsten A und B sind durch einen Leiter m kurz geschlossen.

Andererseits werden bei einer so abgeänderten Gramme-Maschine die 2 «-Spulen des. Ringes und folglich die 2 η -Widerstände r von einem Strom gleichbleibender Stärke durchflossen, der seine Richtung in jeder Spule in dem Augenblick wechselt, wo sie unter einer der Bürsten hinweggeht. Der Abstand zwischen den Zeitpunkten des Richtungswechsels des

Stromes in zwei benachbarten Spulen ist >

2 π

wenn T die Zeit bezeichnet, die der Anker zur Ausführung einer Umdrehung braucht.

Dies ist durch die Fig. 2 a versinnlicht, wo die Curven I und II die Aenderungen der elektromotorischen Kräfte in zwei benachbarten Spulen darstellen. Diese Curven sind dadurch erhalten, dafs man die Werthe der Zeit, gerechnet von t = 0 bis t=T, als Abscissen und die entsprechenden elektromotorischen Kräfte als Ordinaten aufgetragen hat.

Man erkennt also, dafs. man diese Maschine einer Mehrphasenerzeugermaschine mit 2 η verschobenen Strömen vergleichen kann, unter der Bedingung jedoch, dafs die Widerstände r solche Widerstände sind, die Arbeit nützlich verzehren können, oder dafs man die Widerstände r durch Stromkreise ersetzt hat, welche Sitze gegenelektromotorischer Kräfte sind, deren Wirkung derjenigen dieser Widerstände gleichwerthig sind.

Alle Eigenschaften des Gramme-Ringes gelten auch für die in Fig. 2 dargestellte Maschine, denn der Grundgedanke, auf dem das Arbeiten der Gramme-Maschine beruht, ist in Nichts beeinflufst durch die Aenderung, welche die Erfinder an der Maschine getroffen haben und die, wie gesagt wurde, darin besteht, unter die verschiedenen Abtheilungen des Ankers die Widerstände oder die gegenelektromotorischen Kräfte gleichmäfsig zu vertheilen, die man gewohnt war, zwischen die Bürsten zu schalten. Es ist also klar, dafs diese Aenderung an allen zweipoligen oder vielpoligen Gleichstrommaschinen der Gramme'schen oder Siemensschen Art getroffen werden kann.

Um den von dieser Maschine gelieferten Strom nutzbar zu machen, verbindet man die Maschine mit dem Wechselzahl- und Spannungsumwandler, der in der Patentschrift Nr. 76814 beschrieben ist, indem man die Widerstände r, von denen bisher gesprochen wurde, von den Spulen mit Sinuswickelung bildet, die den einen der beiden Umwandlerstromkreise des Apparates und in diesem Falle den primären Stromkreis bilden. Es ist aus der genannten Patentschrift bekannt, dafs in diesen Spulen die Stromstärke gleichbleibend sein und die Stromrichtung periodisch umgekehrt werden mufs. Die Zeitpunkte dieser Richtungsumkehrungen sind durch

Zeitabstände getrennt, die gleich

2 η

sind, sobald man von einer Spule zur folgenden übergeht. Unter diesen Bedingungen wird in jeder dieser Spulen eine elektromotorische Kraft erzeugt, die zwar merklich gleich derjenigen ist, die in der mit ihr in Reihe geschalteten Abtheilung des Ankers entwickelt wird, aber ungleiches Vorzeichen hat.

. Man kann auf diese Art die Ströme, die durch die vorliegende Maschine mit Stromwender erzeugt werden, in zwei, drei oder mehr regelmäfsig verschobene Wechselströme beliebiger Spannung umwandeln, die in äufseren Stromkreisen nutzbar gemacht werden.

Die vorliegende Maschine mit Stromwender kann als Empfangsmaschine benutzt werden, unter der Bedingung, dafs sie Ströme empfängt, die denjenigen ähnlich sind, welche sie hervorbringt, wenn sie als Erzeuger läuft. Man erhält dieses Ergebnifs dadurch, dafs man der Maschine einen Stromwandler, der gleich dem durch das Patent Nr. 76814 geschützten ist, beigesellt und diesen mit zwei, drei oder mehr regelmäfsig verschobenen Wechselströmen von beliebiger Spannung speist.

Beschreibung eines Maschinenmodelles.

Die Fig. 4 und 5 geben Ansichten der Maschine und Fig. 3 zeigt das Schema der Verbindungen.

Wenn man die Fig. 2 betrachtet, so sieht man, dafs, da der Ring / beweglich ist und die Nutzstromkreise r fest sind, es nöthig wird, die Verbindungen zwischen den Enden von r, den Spulen b und den Stegen des Sammlers mittelst Ringe und Reiber herzustellen. In den Fig. 3 und 4 sind die Ringe bei / und die Reiber bei f dargestellt; die Nutzstromkreise werden bei r, Fig. 3, zwischen die Reiber// eingeschaltet; die Verbindungen sind in der Weise hergestellt, dafs immer ein Nutzstromkreis zwischen das Austrittsende einer Spule b und das Eintrittsende der folgenden eingeschaltet ist. Das Schema Fig. 3 ist nur eine Wiederholung der Fig. 2 mit Hinzufügung der Ringe und der Reiber, die zur Vereinigung der festen und der beweglichen Theile nöthig sind.

Bei der Ausführungsform Fig. 4 ist jeder Reiber f mit einer Klemme K verbunden und zwischen diese Klemmen sind die Stromkreise r eingeschaltet.

Die dargestellte Maschine hat zwei Pole, aber sie kann mehr als zwei Pole haben und mit einer beliebigen Gramme- oder Siemens-Wickelung ausgerüstet sein.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine mit Stromwender ausgestattete Wechselstrommaschine, deren inducirende Pole durch einen Gleichstrom erregt werden, gekennzeichnet durch einen inducirten Ring, der ebenso wie ein Gramme- oder Siemens-Ring mit einer Reihe Abtheilungen bewickelt ist, in deren jede ein äufserer Stromkreis (besonders die Spulen mit Sinuswickelung des durch das Patent Nr. 76814 geschützten Wechselzahl- und Spannungsumwandlers) eingeschaltet ist, wobei die auf dem Stromwender schleifenden Bürsten von verschiedener Polarität kurz oder über einen Widerstand geschlossen sind, so dafs die genannten a'ufseren Stromkreise der Sitz von elektromotorischen Kräften werden, die der Maschine, je nachdem sie als Erzeuger oder als Empfänger benutzt wird, Energie entnehmen oder mittheilen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.