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Anordnung zur Verminderung der Ankerrückwirkung bei elektrischen Maschinen
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Verminderung der Ankerrückwirkung
bei elektrischen Maschinen, bei denen der Anker in der Art eines Transformatorkerns
ausgebildet ist, auf den Primär-und Sekundärwicklungen aufgebracht sind.
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Eine elektrische Maschine, die einen in der Art eines Transformatorkerns
ausgebildeten Anker hat, auf dem Primär und Sekundärwicklungen angeordnet sind,
ist an sich schon bekannt. Hierbei- wird die auf dem Anker sitzende Primärwicklung
kurzgeschlossen, und es werden dafür die auf dem gleichen Anker befindlichen Sekundärwicklungen
als Nutzwicklungen verwendet. Dies ist nachteilig. Die elektrische Energie rnuß
dabei nämlich von der kurzgeschlossenen Primärwicklung über den Eisenweg auf die
Sekundärwicklungen übertragen werden, wodurch Verluste entstehen.
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Die der Erfindung entsprechende Maschine zeichnet sich demgegenüber
dadurch aus, daß bei ihr die in den Sekundärwicklungen erzeugten Ströme erfindungsgemäß
zur zusätzlichen Erregung der Elektromagnete, die als Feldmagnete dienen, herangezogen
werden. Dadurch ergibt sich eine Nutzbarmachung der in den Sekundärwicklungen hervorgerufenen
Ströme für die zusätzliche Erregung der Feldmagnete.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform einer solchen Maschine
ergibt sich bei Verwendung eines Ankers, bei welchem seine vom Erregerfeld induzierten
Wicklungen je von einem Kern getragen sind, welcher einen in sich geschlossenen
Eisenweg besitzt und auf seinem Gegenschenkel eine von der induzierten Ankerwicklung
elektrisch getrennte Zweitwicklung trägt. Hierbei liefert die erwähnte Sekundärwicklung
in einem eigenen Stromkreis nicht den eigentlichen Verbraucherstrom, sondern diese
Wicklung selbst erregt die Maschine noch zusätzlich.
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Die der Erfindung gemäße Nutzbarmachung der Anker-Sekundärwicklung
schafft besonders günstige Verhältnisse. Messungen haben ergeben, daß schon allein
bei Kurzschluß dieser Wicklung bzw. Wicklungen die Leistung der Maschine sich unter
sonst gleichbleibenden Verhältnissen um etwa 30 % erhöht. Außerdem hat sich gezeigt,
daß eine der Erfindung entsprechend ausgeführte Innenpolmaschine noch vorteilhaftere
Betriebseigenschaften hat, wenn sie als Lichtbogenmaschine gebraucht wird. Dies
ist darauf zurückzuführen, daß die Stromstärke der Sekundärspulen abhängig ist von
der Stromstärke der eigentlichen Induktionsspulen. Da die Ströme der Sekundärspulen
die Feldmagnete zusätzlich erregen, wird die ; Maschine vollautomatisch immer stärker
-erregt, je mehr Energie verbraucht wird, bis sie magnetisch gesättigt ist.
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Die Zeichnungen veranschaulichen eine beispielsweise Ausführungsform
des Erfindungsgegenstands, angewendet bei einem Einphasengenerator. Es ist darauf
hinzuweisen, daß die Erfindung aber auch bei jeder anderen Maschine und auch bei
Motoren analoge Anwendung finden kann und auch bei Gleichstrommaschinen, wenn man
in üblicher Weise einen Kollektor vorsieht. Es zeigt Fig.1 einen Längsschnitt durch
die dargestellte Maschine, Fig.2 einen Querschnitt nach der in Fig. 1 eingezeichneten
Schnittlinie II-II; Fig. 3 veranschaulicht das Schaltschema der Maschine.
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Der Anker der dargestellten Maschine weist ein unbewegliches Gestell
auf, das ein Lager für die Welle der Feldmagnete trägt. Im Beispiel nach Fig. 1
sitzt der Anker mit dem Ankergestell 3 auf der Grundplatte 1 und ist durch Winkelansätze
2 mit dieser verbunden. Bei Großanlagen besteht die Möglichkeit, das Ankergestell
aus Beton oder Mauerwerk auszuführen. Die Nabe 4 dient zur Aufnahme der auf Kugellagern
9 sitzenden Welle 10, die einerseits durch Keile 12 befestigte Scheiben 13, 13a
trägt und andererseits die Riemenscheibe 11 aufweist, die durch Keil 25 festsitzt.
Die Scheiben 13 und 13 a tragen die Feldpole, bestehend aus Weicheisenkernen 14
und 14a und Spulen 15 und 15 a. Auf dem Ankergestell 3 sind einem Kerntransformator
ähnliche Eisenrahmen 5 mit Spulen 8 und 19 auf den Schenkeln 6 und 7 radial angeordnet
(Fig. 1). Die Wicklung der Spulen 8 ist durch die Leitung 20 an den Klemmen 21 und
22 der Maschine angeschlossen. Die Spulen 19 wirken gegenüber den Spulen 8 als Sekundärwicklungen.
Beim
Umlauf der Welle 10 dreht sich das Magnetfeld und induziert in den Spulen der Eisenrahmen
5 Wechselströme. Dadurch entsteht ein magnetisches Wechselfeld, das bei den bekannten
Konstruktionen auf die Pole der Feldmagnete rückwirkt und diese schwächt. Hier beim
Ausführungsbeispiel aber erzeugen die Spulen 19 magnetische Gegenflüsse im Eisenrahmen
5, die die Wirkung der vorerwähnten schädlichen Ströme aufheben bzw. kompensieren.
Der in den Spulen 19 entstehende Wechselstrom kann über einen Gleichrichter zwecks
zusätzlicher Erregung des Generators den Feldmagneten zugeleitet werden. Indem die
Stärke der Ströme in den Spulen 19 von der Stromstärke der Spulen 8 abhängig ist,
kann durch diese Schaltung die zusätzliche Erregung der Feldmagnete ideal gesteuert
werden. Besonders für Lichtbogen-Stromerzeuger(Schweißmaschinen) sind Schleifringe
16, 16 a angeordnet, und eine Leitung 23 verbindet diese mit der Masse 24 (s. Fig.
3), damit man mit nur zwei Schleifringen auskommt, nachdem sie in Windungen 15 um
die Weicheisenkerne 14 gelegt worden ist und dann noch die Windungen 15a um die
Weicheisenkerne 14a bildet. Die auf der Grundplatte 1 befestigten Haltevorrichtungen
17, 17a tragen Bürsten 18, 18a, welche die entsprechenden Schleifringe 16, 16a berühren
und so einen Stromkreis bilden, der an den Klemmen einer Gleichstromquelle 26 durch
den Schalter 27 geschlossen ist. Damit werden die Weicheisenkerne 14, 14c, magnetisch,
wodurch ein induktives magnetisches Feld entsteht. Mit der Drebung der Welle 10
mittels der Riemenscheibe 11 beginnt auch das magnetische Feld sich zu drehen und
auf die Spulen 8 einzuwirken. Durch Veränderung des Kraftstroms dieses induktiven
Felds in den Spulen 8 entsteht in diesen eine Spannung, die bei Schließung des an
die Ausgangsklemmen 21 und 22 angeschlossenen Stromkreises einen Strom erzeugt,
der sowohl durch die Windungen 8 als auch durch diesen Stromkreis fließt. Der durch
diesen Strom im Rahmen 5 erzeugte Fluß wird durch den von der Spule 19 erzeugten
Fluß in entgegengesetzter Richtung zum Teil kompensiert.
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Ähnlich wie im beschriebenen Einphasengenerator können die kompensierenden
Spulen 19 am Ankereisen anderer Generatortypen vorgesehen werden, beispielsweise
von Innenpolgeneratoren, ohne daß dadurch von dem der Erfindung zugrunde gelegten
Grundprinzip abgewichen wird.