PATENT-ANSPRUCH :
Einrichtung zur Regelung von Wechselstrom-Kommutatormaschinen mit Kurzschluss- und Erregerbürsten, welch letztere im normalen Lauf zur Erregung des Motors in Neben- schlussschaltung dienen, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlauf mit Reihenschlussschaltung über den halben Anker erfolgt, während für den normalen Lauf als Nebenschlussmotor der
Erregerstrom unter Beibehaltung der für den Anlauf angegebenen Schaltung ausserdem zwei senkrecht zur Kurzschlussachse liegenden Bürsten zugeführt wird.
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Motorgenerator mit Reihenschaltung von Motor und Generator zur teilweisen Umformung von Netzstrom.
Es ist bekannt, dass man zur Vermeidung von energieverzehrenden Vorschaltwiderständen Stromkreise mit stark veränderlichem Widerstand, wie z. B. Bogenlampen, mit Hilfe eines Motorgenerators an ein Netz konstanter Spannung anschliessen kann. Die dabei gebrauchte Sparschaltung ist ähnlich der bei Wechselstromkreisen angewendeten Kompensatorschaltung.
Der Kreis wechselnden Widerstandes und der Generator sind untereinander parallel und mit dem Motor hintereinander ans Netz angeschlossen. Bei dieser Anordnung hat man bisher als Generatoren gewöhnliche Nebenschlussmaschinen oder Verbundmaschinen mit Differentialwicklung vorgeschlagen.
Eine ganz besondere Wirkung ergibt sich nun, wenn man statt dieser bisher verwendeten Maschinen die von Rosenberg in der E. T. Z. 1905, S. 393 ff. und 1906, S. 1035 ff. beschriebene, fremd-oder selbsterregte Maschine mit kurzgeschlossenen, an der gewöhnlichen Stelle sitzenden Erregerbürsten und mit verschobenen, annähernd in der Polschuhmitte sitzenden Nutzbürsten verwendet. Man kann dann die Spannungscharakteristik für den Kreis veränderlichen Widerstandes so gestalten, wie es sich weder mit den bekannten Motorgeneratoren noch mit einer un- abhängig angetriebenen Rosenberg'schen Maschine erzielen lässt.
Fig. 1 gibt ein Ausführungsbeispiel dieser Schaltung. 1, 1 sind die Zuleitungen, ? der Motoranker, 3 die Magnetwicklung des Motors, die hier an die volle Spannung angeschlossdi ist. 4 ist
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Magnetwicklung 7 des Generators ist in Reihe mit dem Magnetregler 8 an die Netzspannung angeschlossen. Der Stromkreis mit wechselndem Widerstand ist durch die Bogenlampe 9 ver-
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Kurzschluss des Kreises 9 am Motoranker 2 die volle Spannung E herrschen und d. r Motor mit einer dieser Spannung entsprechenden Umlaufszahl n laufen. Die Dynamomaschine wird bei
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Widerstände notwendig ist.
Der Motor wird daher einen Strom In aufnehmen, der lediglich die Leerlaufsverluste des Aggregates und Joule'schen Verluste im kurzgeschlossenen Dynamoankcr
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wo no die Drehzahl bei Kurzschluss des Generators bedeutet. Beim Generator wirkt die Verringerung der Umdrehungszahl und die Vergrösserung das äusseren Widerstandes zusammen, um den Nttzstrom zu verkleinern. Der Motor anderseits nimmt einen grösseren Strom als früher auf, und zwar aus zwei Ursachen : 1. muss die nutzbare Energie, die der Generator abgibt, vom Motoranker aufgebracht werden, 2. entspricht der sonach vorhandenen grösseren Energieaufnahme eine kleinere Spannung am Motoranker.
Es ist nun möglich, durch geeignete Bemessung von Motor und Generator die entgegengesetzt gerichteten Änderungen von Motor-und Gencrator- strom derart miteinander in Einklang zu bringen, dass für den äusseren Stromkreis irgendeine gewünschte Charakteristik erzielt Wird, z. B. eine praktisch horizontale, bei welcher innerhalb der praktischen Grenzen jeder Spannung der gleiche Strom entspricht, oder eine solche, bei der mit steigender Spannung der Strom mässig sinkt, oder sogar eine solche, bei der mit steigender Spannung der Strom steigt. Diese Charakteristiken lassen sich hier sogar mit besonders geringem Materialaufwand und besonders gutem Wirkungsgrad erzielen.
Es ist zweckmässig, zur Klarstellung dieser Verhältnisse ein Zahlenbeispiel durchzurechnen.
Wir wollen z. B. als Generator eine Rosenberg'sche Maschine mit Fremderregung wählen, deren Charakteristiken für zwei verschiedene Drehzahlen in der E. T. Z. 1906, S. 1036, Abbild 2, dargestellt und in Fig. 7 wiedergegeben sind. Angenommen, es sei die Normalspannung der Lampe 50 Volt. Die Maschine liefere 150 Volt 47 Ampere und laufe mit einer Drehzahl, der die untere Charakteristik entspricht. Der Generator sei mit einem geeigneten Motor hintereinander an
110 Volt angeschlossen und der Wirkungsgrad des Motorgenerators an sich sei 60 Prozent. Die Dynamoleistung beträgt 2350 Watt, der Motor wird also etwa 3900 Watt, d. i. 60 Volt 65 Ampere. aufnehmen.
Die Lampe wird mit 50 Volt 112 brennen. Der Gesamtwirkungsgrad der
Schaltung ist als Quotient von Lampenenergie zu der dem Netz entnommenen Energie gleich.
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Wird nun die Lampe völlig kurzgeschlossen, so steigt entsprechend der vorerwähnten Charakteristik der Generatorstrom auf 57 Ampere, und zwar ist die Umlaufszahl dabei gleichgültig. Angenommen, es würde der Motorstrom auf ein Drittel des Normale entes fallen, so würde der Lampenstrom bei Kurzschluss 79 Ampere betragen, also erheblich kleiner sein als der Normalstrom.
Durch andere Wahl der Verhältnisse ist es aber ohne weiteres möglich, anstatt einer mit der Spannung fallenden Stromstärke auch gleichbleibende Stromstärke oder eine mit der Spannung steigende Stromstärke zu erhalten.
Ein sehr einfaches Mittel, um bei Verwendung der gleichen Maschinen eine andere Charakteristik zu erhalten, wäre z. B. die in Fig. 2 dargestellte Schaltung, die sich von Fig. l lediglich dadurch unterscheidet, dass die Erregung der Dynamomaschine nicht an die Netz- spannung E, sondern an die Motorspannung ei angelegt wird. Hierdurch steigt bei Kurzschluss der Lampe mit steigender Motorspannung auch die Dynamoerregung und dadurch der Kurz- schlussstrom.
Angenommen, es habe der verwendete Generator geringe Streuung, so dass der Kurzschlussstrom proportional der Erregung gesetzt werden kann, so würde der Kurzschluss-
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strom über 130 Ampere betragen, also grösser als der Normalstrom von 112 Ampere sein.
Es ist ersichtlich, dass diese Verhältnisse, sei es durch eine andere Wahl des Arbeitsbereiches in der Charakteristik, sei es durch andere Verteilung von Motor-und Dynamospannung, beliebig geändert werden können.
Eine Schaltung wie die letztgenannte wird sich z. B. dort empfehlen, wo der Stromkreis veränderlichen Widerstandes durch eine Akkumulatorenbatterie dargestellt ist. In Fig. 3 ist dieser Fall gezeichnet. Die Fig. 3 unterscheidet sich von Fig. 2 nur dadurch, dass die Lampe 9
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Dynamo vergrössern, die Motorspannung el, daher auch die Erregung der Wicklung 7 verringern und somit die Ladestromstärke abnehmen.
Es ist natürlich auch zulässig, die Motorerregung an eine veränderliche anstatt konstante Spannung anzuschliessen. Schliesst man die Feldwicklung des Motors an den Motoranker an, so wird die Umdrehungszahl sich weniger verändern als sonst. Schliesst man hingegen-die Motorerregung an die Dynamo an, so wird eine viel stärkere Änderung der Umlaufzahl stattfinden, und es wäre auch ein Kurzschliessen des Dynamoankers dann unzulässig.
Wenn man die Dynamomaschine als Reihenmaschine ausführt mit Hauptstromspulen 11 (Fig. 4), so besteht von vornherein die Neigung zur erheblichen Vergrösserung des Nutzstromes
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bei Kurzschluss, so dass eine solche Schaltung statt der in Fig. 2 dargestellten verwendet werden kann, selbst wenn man-um die Motordrehzahl möglichst konstant zu halten, wie in Fig. 4 dargestellt-die Magnetspulen des Motors 3 von seinem Anker 2 aus erregt.
Es lässt sich aber auch mit Verwendung der Reihenmaschine erzielen, dass mit abnehmender Lampenspannung der Lampenstrom fällt, indem man beispielsweise nach Fig. 5 die l'eihe : i- wicklung 11 nicht in den Lampenstromkreis, sondern in den Netzstromkreis schaltet. Die Erregerwicklung wird dann vom Netz-oder Motorstrom durchflossen.
Diese Anordnung bewirkt, dass bei verringerter Lampenspannung die Erregung des Generators, daher auch der von ihm abgegebene Strom sinkt.
Man kann natürlich die Maschine mit Nebenschluss. und Hauptstromwicklung versehen und etwa nach Fig. 6 die Nebenschlusswicklung 7 an die Netzspannung anschliessen, die Hauptstromwicklullg 11 in Reihe mit dem Generatoranker, schalten.
In der Beschreibung war von einem Stromkreise veränderlichen Widerstandes die Rede.
Schon die gewählten Beispiele, Bogenlampe und Sammelbatterie, zeigen, dass darunter auch Veränderung des scheinbaren Widerstandes zufolge Veränderung einer gegenelektromotorischen Kraft mitverstanden ist. Wenn sich an Stelle der gegenelektromotorischen Kraft mitverstanden ist. Wenn sich an Stelle der gegenelektromotorischen Kraft des zu speisenden Kreises die Netz- spannung E in umgekehrtem Sinne ändert, so bleibt die Wirkungsweise des Motorgenerators die gleiche.
PENT ANSPRÜCHE : l.) Motorgcnerator mit Reihenschaltung von Motor und Generator zur teilweisen Umformung von Netzstrom, dadurch gekennzeichnet, dass als Generator eine Maschine mit kurzgeschlossenen, an der gewöhnlichen Stelle sitzenden Erregerbürsten und mit verschobenen, annähernd in der Polschuhmitte sitzenden Nutzbürsten verwendet wird, zum Zwecke, eine besondere Charakteristik für den zu speisenden Stromkreis hervorzubringen.
2.) Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspulen des Generators im Nebenschluss zum Netz liegen, zum Zwecke, bei sinkendem Widerstand des äusseren, an die Generatorklemmen angeschlossenen Kreises den Strom in diesem Kreise zu verringern oder im wesentlichen konstant zu halten (Fig. 1).
3. ) Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspulen des Generators im Nebenschluss zum Motoranker liegen, zum Zwecke, bei sinkendem Widerstand des äusseren Stromkreises den Strom darin zu erhöhen oder im wesentlichen konstant zu halten (Fig. 2, 3).
4. ) Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator mit Hauptstromwicklung versehen und diese in Reihe mit seinem Anker geschaltet wird (Fig. 4).
5. ) Motorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator mit Hauptstromwicklung versehen und diese in Reihe mit dem Netz geschaltet wird (Fig. 5).