DE195852C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 195852 KLASSE 21 d. GRUPPE

WALTER SCHÄFFER in BERLIN.

für niedere Spannung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Dezember 1906 ab.

Umformermaschinen mit Spannungsteilschaltung zum Betriebe von Bogenlampen und Glühlampen mit niedriger Spannung müssen, dem doppelten Verwendungsgebiete entsprechend, in jedem der beiden Fälle besondere Anforderungen erfüllen.

Bei der Verwendung in Bogenlampenstromkreisen ist es für eine empfindliche Regulierung der Bogenlampen angezeigt, daß sich

ίο zwecks Erhaltung konstanter Stromstärke die Spannung" an den Klemmen der Lampen mögliehst dem Widerstände des Lichtbogens entsprechend ändere.

Bei der. Verwendung solcher Spannungsteilmaschinen für Zwecke .,der Glühlampenbeleuchtung (Metallfadenlampeii) ist es hingegen notwendig, daß. die Spannung bei wechselnder Belastung im Niederspannungsstromkreise möglichst konstant bleibe.

Diese beiden in vorstehendem dargelegten entgegengesetzten Anforderungen an die Wirkungsweise der Spannungsteilmascliinen lassen sich erreichen, wenn man Spannungsteilmaschinen verwendet, bei denen die Magnetwickhingen, welche die Motor- oder die Dynamowirkung verursachen, verschieden voneinander beeinflußt werden können.

Solche Maschinen, die gleichfalls auf dem Spannungsteilprinzip beruhen, aber nur mit einer Ankerwicklung und einem Kollektor versehen sind, haben bekanntlich als Ausgleichmaschinen für Dreileiteranlagen in der Art Verwendung gefunden, daß außer den beiden üblichen Bürsten eine dritte Bürste oder ev.

ein zweites Bürstenpaar auf denselben Kollektor aufgesetzt wird.

Bei dieser Verwendungsart herrscht zwischen einem Außenleiter und der Mittelbürste immer die halbe Außenspannung. Das Ansteigen der Spannung in der einen Netzhälfte hat dann zur Folge, daß die an ihr liegende Wicklungshälfte des Ankers infolge der Spannungsdifferenz ' als Motor angetrieben wird, und die andere Hälfte als Dynamomaschine Zusatzstrom in den ihr entsprechenden Netzteil sendet.

Aus dieser Verwendungsweise als Ausgleichmaschine für Dreileiteranlagen, ergibt sich, daß jede der,beiden Ankerhälften, sowohl als Motor als auch als Dynamo wirken kann jo und muß.

Um ein funkenfreies Aufliegen der dritten Bürste oder des zweiten Bürstenpaares zu ermöglichen, ist dabei die Verwendung von geteilten Polen erforderlich. Bei in solcher Weise geteilten Polen ist es aber wieder möglich, die Polteile verschieden zu erregen und dadurch die beiden Ankerhälften unabhängig voneinander magnetisch zu beeinflussen.

Dies vorausgeschickt, ergibt sich die Möglichkeit, solche Maschinen in entsprechender Veränderung für unsere Zwecke der Spannungsumformung zu verwenden.

Wenn man nämlich die dritte Bürste nicht auf die Mitte zwischen den Außenbürsten auflegt, sondern der einen nähert, so kann man zwischen der Mittelbürste und der näheren bzw. entfernteren Aiißenbürste eine kleinere

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bzw. größere Spannung als die halbe Netzspannung abnehmen. Hierbei ist nun analog dem für die Ausgleichmaschine Gesagten wieder eine Teilung der Pole vorzunehmen, und zwar naturgemäß so, daß dem größeren Ankerteil auch der entsprechend größere Polteil und umgekehrt gegenüber steht.

Soll bei gleichen Polteilen, und bei von beiden Außenbürsten gleich weit entfernt stehender Mittelbürste eine andere als die halbe Primärspannung abgenommen werden, so könnte das auch durch die verschiedene Erregung der gleichen Polteile bewirkt werden; die erforderliche Verschiedenheit der Induktionen in denselben könnte aber unter Umständen störende oder nachteilige Folgen haben.

Bei Verwendung einer solchen Maschine für die Spannungsumformung wirkt selbstverständlich immer ein und dieselbe Wicklung'sseite des Ankers als Motor, die andere als Dynamo.

Wenn man jetzt an eine derartige Maschine die Forderung stellt, daß sie zwecks Verwendung der Bogenlampenstromkreise eine möglichst hohe Spannungsänderung bei konstantem Strom gibt, so läßt sich dies z. B. dadurch erreichen, daß mittels Zusatzhauptstromwindungen auf den beiden Polteilen der die Dynamoseite des Ankers beeinflussende Polteil geschwächt und gleichzeitig der die Motorseite beeinflussende Polteil verstärkt wird, sobald eine Stromerhöhung auftritt.

Der umgekehrte Vorgang würde bei Stromerniedrigung erfolgen.

Beim Betriebe von Glühlampenstromkreisen ist es, wie erwähnt, erforderlich, daß bei wechselnder Belastung des Sekundärstromkreises die Spannung möglichst konstant bleibe. Auch dies läßt sich bei den hier in Frage kommenden Umformermaschinen mit Mittelbürste analog dem früheren Falle erreichen. Es muß jetzt aber bei Stromzunahme derjenige Polteil, der die Dynamowicklung . 45 des Ankers beeinflußt, verstärkt, der andere geschwächt werden. Diese Beeinflussung der Polteile kann z. B. wiederum durch einige zusätzliche vom Hauptstrom durchflossene Windungen auf den Polteilen erreicht werden.

Schließlich sei noch erwähnt, daß speziell für den letzteren Fall eine gegenseitige Erregung der Magnete brauchbar ist, und zwar so, daß die Polteile, welche die Motorwicklung beeinflussen, im Nebenschluß von der Dynamospannung und umgekehrt erregt werden.

Je nachdem die in der Erfindung beschriebene Umformermaschine mit drei Bürsten oder mit zwei Bürstenpaaren ausgestattet wird, ergeben sich zwei im wesentlichen nur äußerlieh verschiedene Ausführungen.

Dieselben sind in beiliegender Zeichnung Fig. ι und 2 dargestellt.

Fig. ι zeigt die Ausführung mit drei Bürsten 1,2 und 3. Hier ist die Teilung des Poles 4 nicht erforderlich, hingegen ist es notwendig, den anderen Pol in die Teile 5 und 6 zu zerlegen. Der umzuformende Strom wird den Bürsten 1 und 2 von der Stromquelle s zugeführt und der umgeformte von den Bürsten 3 und z. B. 2 abgenommen und zu den Nutzwiderständen η geleitet.

In Fig. 2 ist die Anordnung mit zwei Bürstenpaaren 8, 9 und 10, 11 dargestellt. Es müssen hierbei beide Pole in die Teile 12, 13 und 14, 15 zerlegt \verden. Der Strom wird bei den Bürsten 8 und 9 von der Stromquellen zugeführt und von dem kurzgeschlossenen Bürstenpaar 10, 11 und z. B. der Bürste 9 abgenommen und zu den Nutzwiderständen η ' geleitet. Bei den Anordnungen in Fig. 1 und 2 ist es physikalisch gleichgültig, ob die Magnetgestelle tatsächlich geteilt oder durch die punktiert gezeichneten Verbindungsstücke 7 und 16, 17 magnetisch leitend miteinander verbunden sind.·

Bis hierher waren die Magnetwicklungen fortgelassen worden; einige der verschiedenen anwendbaren Schaltungen seien nachstehend an Hand der Fig. 3 bis 5 unter Beziehung auf die in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsprinzipien erläutert.

In Fig. 3 wird von der Stromquelle 18 den Bürsten 19 und 20 Strom zugeführt. Die Nebenschlußmagnetwicklung 21 und 2i^a wird an dieselben Bürsten 19 und 20 angeschlossen. Der zu den Nutzwiderständen 22 führende Strom soll von den Bürsten 20 und 23 abgenommen werden und durch die Magnetwindungen 24 und 25 fließen.

Ihr Wicklungssinn muß so sein, daß sie den Polteil 26 stärken und 27 schwächen, wenn variable Spannung und umgekehrt, wenn konstante Spannung erzielt werden soll.

Fig. 4 zeigt die analoge Ausführung mit zwei Bürstenpaaren. Es wird von der Stromquelle 28 den Bürsten 29 und 30 Strom zugeführt. Die Nebenschlußmagnetwicklung 31, 31⁰· wird an dieselben Bürsten 29 und 30 angeschlossen. Der zu den Nutzwidefständen 32 gehende Strom soll von dem kurzgeschlossenen Bürstenpaare 33, 34 und Bürste 30 abgenommen werden und durch die Magnetwindungen 35, 35^a und 36, 36° fließen. Ihr W^Tindungssinn muß so sein, daß sie die Polteile 37, 37^a stärken und 38, 38"· schwächen, wenn variable Spannung, und umgekehrt, wenn konstante Spannung erzielt werden soll.

In Fig. 5 ist eine reine Nebenschlußerregung gezeigt. Der Strom wird von der Stromquelle 39 den Bürsten 40 und 41 zugeführt und

von dem kurzgeschlossenen Bürsten paar 42, 43 und Bürste 41 abgenommen und zu den Nutzwiderständen 48 geleitet. Wenn variable Spannung an den Nutzwiderständen erzielt werden soll, so sind die Magnetwicklungen 44 und 45 (wie auf der Zeichnung) an Bürste 40 und an das kurzgeschlossene Bürstenpaar 42,43, ferner die Magnetwicklungen 46,47 ebenfalls an das kurzgeschlossene Bürstenpaar 42, 43 und an Bürste 41 zu legen. Die Magnetwicklungen sind umgekehrt, also 44 und 45 an Bürsten 41 und 42, 43, ferner die Wicklungen 46, 47 an Bürsten 40 und 42, 43 zu legen, wenn man an den Klemmen des Nutzstromkreises konstante Spannung erzielen will.

Eine ähnliche, wenn auch nicht ebenso wirksame Schaltung läßt sich bei der Ausführungsart nach Fig. 1 anwenden. Es müssen dann die in Fig. 5 angedeuteten Wicklungen 45 und 47 gemeinsam um Pol 4 (Fig. 1) gelegt, und nur Windungen 44, 46 können getrennt auf den Polen 5 und 6 angeordnet werden.

Es lassen sich natürlich noch Kombinationen der angeführten Schaltungen ausführen — auch Anordnungen mit ausschließlicher Hauptstromwicklung —, auf die näher einzugehen hier nicht erforderlich erscheint.

Schließlich sei noch bemerkt, daß in betreff der Hauptstromerregung der Polteile diese

z. B. bei den Anordnungen nach Fig. 3 und 4 verschieden —· d. h. in verschiedenem Sinne — beeinflußt werden. Es ist jedoch klar, daß auch eine unabhängige Beeinflussung dadurch erreicht werden kann, daß ein Regulierwiderstand der Hauptstromwicklung auf einem (ev. ein zweiter Widerstand der Hauptstromwicklung auf dem andern) Polteil parallel geschaltet wird, oder daß nur ein Polteil mit Hauptstromwicklung versehen wird.

Bei sinngemäßer Übertragung läßt sich die unabhängige Erregung der Polteiie auch mit Hilfe der Nebenschlußwicklungen und Vorscharhviderstände erreichen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Einrichtung zum Betriebe von Bogenlampen- und Glühlampenstromkreisen für niedere Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung der gegebenen zu hohen Netzspannung nach dem Prinzip der Spannungsteilschaltung ausgeführte, mit nur einer Ankerwicklung und einem Kollektor versehene Umformermaschinen verwendet werden, bei denen der Anker wie auch entsprechend die Pole geteilt sind und die eine Ankerseite immer als Motor, die andere immer als Dynamo arbeitet, wobei die magnetischen Felder der auf die Ankerwindungen der Motorseite einerseits und der Dynamoseite andrerseits einwirkenden Polteiie in verschiedenem Sinne verändert werden können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.