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-Mit veränderlicher. Geschwindigkeit laufende, sich selbst regelnde
Dynamomaschine mit Hilfspolen. Gegenstand der Erfindung ist eine sich selbst segelnde
Dynamomaschine mit -veränderlicher Geschwindigkeit, die mit Hilfspolen und zwischen
Haupt- und Hilfsbürsten liegenden . Haupterregerwicklungen ausgestattet ist.
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Die Wicklungen der Hilfspole, die der durch die Ankerrückwirkung hervorgerufenen
Verzerrung des Feldes oder dem Vorrücken der neutralen Achse entgegenwirken, liegen
dabei an einem Widerstand des Verbrauchsstromkreises, zum Zweck, die Leistung der
Maschine ohne Beeinflussung des Batteriestromkreises für alle Geschwindigkeiten
jedesmal auf einem bestimmten Wert konstant zu halten, bis der Bedarf an Strom im
Verbrauchskreise infolge von Ein-und Ausschaltung von Verbrauchern wechselt.
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Wenn der Verbrauchsstromkreis nicht arbeitet, empfiehlt es sich, die
Hilfspolwin-Jungen über einen Widerstand im Batteriestromkreis zu schalten, wodurch
die Leistung der Dynamomaschine sich selbsttätig dem Bedürfnis des Batteriestromkreises
allein anpaßt.
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Die Haupterregerwicklung zwischen einer Hauptbürste und der Hilfsbürste
besitzt einen niedrigen Widerstand und wenig Windungen im Vergleich zu einer zweiten
zwischen der Hilfsbürste und der anderen Hauptbürste liegenden Hauptwicklung, so
daß infolge der Verrückung der neutralen Achse durch Feldverdrehung wegen der Ankerrückwirkung
die erstere Wicklung zuerst die zweite Wicklung in der Erregung kräftig unterstützt,
dann, wenn die Geschwindigkeit anwächst, schnell ihre Erregerkraft verliert und
gelegentlich -sogar entgegenarbeitet und .entmagnetisiert, während die Wirkung der
zweiten Haupterregerwicklung mit wechselnder Geschwindigkeit ständig wächst.
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Die. Erfindung ist insbesondere bei Anlagen für die Beleuchtung, Heizung
und Lüftung von Eisenbahnfahrzeugen oder für die Beleuchtung von Kraftwagen verwendbar.
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Auf der Zeichnung stellt Fig. i als schematisch eine Dynamomaschine
dar, deren Wicklungen in der angedeuteten Weise angeordnet sind; Fig.2 ist ein Diagramm
einer anderen Ausführungsform; die Fig. 3 und ,l. zeigen Abänderungen der Anordnung
nach Fig. a, wobei der Lichtschalter zur Herstellung gewisser Verbindungen benutzt
wird, wenn er in die Offenstellung gebracht wird; Fig. 5 ist eine weitere Abänderung
nach Fig. a; Fig. 6 ist ein Diagramm einer anderen Anordnung; bei der ein Batterieüberladungssehalter
zum Schutze der Batterie gegen überladen angewendet wird. Fig. 7 dient zur .Erläuterung
der Wirkungsweise.
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a ist der Anker; b sind die Hauptpole; d ist die positive Bürste und
d' die negative Bürste; e ist die positive und f die negative; g ist die Hilfsbürste
und o die Batterie.
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In Fig. i ist h eine Haupterregerw icklung für den einen Pol b; diese
Wicklung liegt
zwischen der Hauptbürste d und der Hilfsbürste g
; h' ist eine zweite zwischen den Bürsten g und d' liegende Haupterregerwicklung.
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Die Wicklungen h und h' sind so bemessen, daß trotz der Geschwindigkeitsänderung
und des festen Verhältnisses der Bürsten die Leistung oder Spannung selbsttätig
konstant erhalten oder nach Wunsch geregelt wird, und zwar für alle Geschwindigkeiten
zwischen der Höchst- und Niedrigstgrenze des Bereiches, innerhalb dessen Nutz- oder
Arbeitsstrom erzeugt wird.
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Die beiden Windungen h und h' wirken in folgender Weise
(s. Fig. 7).
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Wenn der Anker sich zu drehen beginnt, liegt die neutrale Achse normal,
so daß die Bürste d ein höheres Potential als die Bürste g hat. Infolgedessen fließt
Strom von der Bürste d durch die Windung h zur Bürste g und von letzterer
durch die Windung h' zur Bürste d'. Die Windungen h, h' sind so gewickelt,
daß sie zu dieser Zeit einander unterstützen, und infolgedessen baut die Dynamomaschine
ihr Feld sehr schnell auf, so daß sie vom Schalter s bei geringer Geschwindigkeit
eingeschaltet werden kann.
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Hierauf und. während weiterer Geschwindigkeitssteigerung erzeugt die
Ankerrückwirkung Feldverdrehung und Vorrücken der neutralem Achse in der Drehungsrichtung
gemäß dem Pfeil in Fig. 7.
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Infolge dieser ' Feldverdrehung werden Kraftlinien aus dem Raume zwischen
den Bürsten d und g in den Raum zwischen den Bürsten g und d' verlegt. Infolgedessen
sinkt der Potentialunterschied zwischen den Bürsten d und g, während er zwischen
den Bürsten g und d' wächst. Da dieGeschwindigkeit zunimmt und dementsprechend sich
die Verdrehung erhöht, wird schließlich ein Punkt erreicht, bei diem die neutrale
Achse zwischen den Bürsten d und g liegt, so daß zwischen ihnen ein Potentialunterschied
nicht besteht, d. h. der Strom in der Windung h hat vollkommen aufgehört.
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Wenn die neutrale Achse zwischen den Bürsten d und g liegt, so besagt
das, daß ein beträchtlicher Potentialunterschied zwischen den Bürsten g und d' besteht,
so daß die Windung h' die Magnetisierung des Feldes aufrecht erhält. Bei hohen Geschwindigkeiten
verdreht die Ankerrückwirkung das Feld derart, daß die neutrale Achse z. B. in die
Lage nach der strichpunktierten Linie in Fig. 7 vorrückt.
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Unter solchen Umständen würde ein zwisehen g und d' eingeschaltetes
Voltmeter höher stehen, als wenn es zwischen d und d'
läge. Infolgedessen
fließt dann ein Strom durch die Wicklung h in umgekehrter Richtung, so daß sie entmagnetisierend
wirkt. In der Windung h' dagegen fließt ein Strom erhöhter Stärke in gleicher Richtung
wie zuvor. Infolgedessen kann durch geeignete Beinessang der Arüperewicklungen der
Windungen h und h' jede gewünschte Selbstregelwirkung für Geschwindigkeitsänderungen
erzielt werden.
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Zweckmäßig wird die Wicklung h' aus viel dünnerem Draht als die. Wicklung
h genommen und weist ungefähr viermal soviel Windungen auf. In der. Wicklung h kann
z. B. zwischen niedriger und hoher Geschwindigkeit der Strom zwischen einen Höchstwert
von .l. Ampere in einer Richtung und 2 Ampere in entgegengesetzter Richtung schwanken,
während in der Wicklung h' der Strom bis auf il/, oder 2 Ampere steigen kann. Diese
Zahlen sind natürlich nur beispielsweise Angaben nach einer praktischen Maschine.
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3 und q. in Fig. i sind einstellbare Widerstände in den Stromkreisen
der Wicklungen h und h'.
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Die Wicklungen l der Regelpole c liegen im Nebenschluß zu einem Widerstand
in. in den durch Schalter q überwachten und Lampen p enthaltenden Stromkreis n.
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Der Hauptstromkreis wird bei richtiger Spannung oder Geschwindigkeit
von einem Schalter s geschlossen, der durch ein Solenoid t bedient wird. Der Widerstand
m kann durch den Selbstschlußhalter y kurzgeschlossen werden, wenn der Solenoidkern
v fällt und den Schalter s öffnet.
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Die Regelwirkung durch Verbindung der @eiclaungen l über den
Widerstand m erklärt sich am besten aus Fig. 2. In dieser fehlt die Wicklung- h',
und die Wicklung h ist auch mit der Hilfsbürste d' durch einen einstellbaren Widerstand
k verbunden. Der Klarheit wegen sind die Wicklungen l von den Regelpolen c abgenommen
dargestellt. Bei der einen Drehrichtung der Maschine sind die Wicklungen 1, wie
durch ausgezogene Linien gezeigt ist, verbunden. Bei umgekehrter Drehrichtung verändert
ein selbsttätiger Umkehrschalter die Verbindungen, wie die punktierten Linien andeuten,
weil für den Umkehrlauf die Hauptpole b ihre Polarität behalten, während die Hilfspole
c umgekehrt werden müssen.
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Wenn alle Lampen angedreht werden, so tritt in dem Widerstand in und
den Windungen l ein Höchststrom auf und die Regelpole erhalten eine Höchstmagnetisierung
und beeinflussen oder berichtigen zu einem Höchstbetrage die Verzerrungswirkungen
infolge der Ankerrückwirkung. Hierdurch wird die Leistung der Maschine dem Bedarfe
angepaßt, und infolge des Selbstregelungscharakters bleibt diese Leistung für' alle
Geschwindigkeiten so gut wie konstant, Wird die Hälfte
der Lampen
abgeschaltet, so wird der Strom in den Windungen l und dem Widerstand l-iz
entsprechend geschwächt, so daß die Hilfspole c dann eine größere Feldverzerrung
zulassen und die Leistung verringert wird, . urn sich dem Bedarf anzupassen.
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Für gewöhnlich kann der Widerstand 3 auf einen niedrigen Wert und
der Widerstand k auf einen hohen Wert eingestellt sein; wird ersterer aber erhöht
und letzterer verringert, so kann die Dynamomaschine so eingestellt werden, daß
sie in gewissem Sinne wie eine Nebenschlußmaschine wirkt, was manchmal nötig ist,
um die Batterie schnell zu laden. .
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Der Schalter y (Fig. 2) kann einen kleinen Widerstand w in Nebenschluß
mit dem Widerstand m verbinden, statt letzteren kurz zu schließen.
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Wie aus Fig. 3 zu ersehen, kann der Lampenschalter q, wenn er in öffnungsstellung
gebracht ist, die Wicklungen 1 und den Widerstand m mit dem negativen Hauptdraht
f durch einen Widerstand-zo verbinden, so daß die Pole c die Dynamomaschine in den
Stand setzen, die Batterie zu einem passenden Betrage zu laden, wenn keine Lampen
p eingeschaltet sind. Oder es kann (s. Fig. 4) der Schalter q in der einen Stellung
die in ausgezogenen Linien ersichtlichen Verbindungen herstellen, wodurch die Lampen
p angeschlossen und eine Kurzschlußverbindung eines Widerstandes :2 im Hauptstrang
e geschlossen wird. In der anderen Stellung schältet der Schalter q die Lampen p
ab und ergibt die punktierte Verbindung, wobei die Wicklungen 1 über die
Widerstände :2 und in, in Parallelschaltung verbunden werden.
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Oder es werden (s. Fig. 5) Widerstand 7n und Wicklungen 1 zwischen
dem negativen Hauptstrang f und den Lampen; verbunden, und der Widerstand k wird
mit dem positiven Ende der Wicklungen 1 verbunden. Selbst wenn der- Schalter q offen
ist, wird auf diese Weise Strom durch die Wicklungen L fließen, dessen Betrag von
der Größe des Widerstandes k abhängt.
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Die Schaltung nach Fig. 6 ist ähnlich derjenigen in Fig. i, nur liegt
die Bürste g auf der entgegengesetzten Seite des Kommutators. Ein Batterieüberladungsschalter
ist vorgesehen, der eine Spannungswicklung 5 besitzt, die, wenn die Lampen nicht
entzündet sind, :in ihrem Stromkreis einen Widerstand 6 hat. Dann fließt Strom von
der Hauptleitung e durch Draht 7, Windung 5, Draht 1o, Widerstand 6, Draht i i,
zur Hauptleitung f. Ist der Schalter q offen, so berührt er das Kontaktende 8 des
Drahtes g und schließt den Widerstand en kurz. Ist Schalter q geschlossen, so unterbricht
er den Kurzschluß und schaltet nicht nur die Lampen p an, sondern berührt auch den
Endkontakt 13 des Drahtes 12, so daß Strom von der Spule 5 nicht durch den hohen
Widerstand 6 zu treten braucht, sondern den Lampenstrom im Schalterliebel trifft.
Somit arbeitet die Spule 5 mit niedrigerer Spannung, Wenn die Lampen angedreht sind,
als wenn sie abgeschaltet sind. Die- Schalterbürste 16 auf dem Kern 15 wird gegen
die Kontakte 17 und 18 angehoben. Sie ist durch biegsamen Draht 1g mit der negativen
Hauptleitung f verbunden. Die Hauptstroinspule 14 ist für gewöhnlich durch den Schalter
21 kurz geschlossen, der von einer Stange 2o des Kerns 15 geöffnet wird, wenn der
letztere steigt. Ist die Batterie o voll aufgeladen, so saugt die Spule 5 den Kern
15 in sich ein; dann wird die Spule 14 wirksam und unterstützt die Spule 5. Die
Bürste 16 berührt jetzt den Kontakt 18, und der Widerstand 22 wird nunmehr in Nebenanschluß
mit der Batterie durch Draht 23, Bürste 16 und beweglichen Draht 1g verbunden: Die
Bürste 16 berührt auch Kontakt 17 und schließt einen veränderlichen Widerstand 26
in dem negativen Hauptdraht f durch die Drähte 27 und i i kurz.
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Wenn die Lampen abgeschaltet sind und der Widerstand m durch den offenen
Schalter q kurzgeschlossen ist, so teilt sich der von der Batterie zur Dynamo durch
den Hauptdraht f zurückkehrende Strom. Ein Teil fließt durch den Widerstand 26 und
der andere Teil durch die Windungen 1, so daß die Leistung der Maschine aufrecht
erhalten wird. Wenn die Wicklung 26 kurzgeschlossen wird, so strömt durch die Wicklungen
1 sehr wenig Strom und die Leistung wird verringert. Wenn in Fig. 6 der Schalter
s offen steht und der Schalter y sich schließen kann, so werden die Drähte 24 und
25 verbunden und stellen einen Nebenweg für den Strom an den Überladungsschalter
und den Widerstand m vorbei dar.