DE260102C

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Publication number: DE260102C
Application number: DENDAT260102D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 260102 KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. Oktober 1912 ab.

Zur Erzeugung unsymmetrischen Wechsel-

■ stromes dient zur Zeit vorwiegend immer noch der Transformator mit offenem Eisenkern samt Unterbrecher. Verschiedene andere An-

5 Ordnungen zur Erzeugung der Wellenform A (Fig. i) sind in verschiedenen Patentschriften und Veröffentlichungen niedergelegt, jedoch leiden sie bisher alle an dem Ubelstand, daß außer dem wirksamen Eisen im induzierten

ίο Teile zur Herstellung eines allseitig mög- ^: liehst gleichförmigen magnetischen Widerstandes Eisenmassen erforderlich sind, deren Gegenwart zu beträchtlichen Verlusten einerseits und Baukosten andererseits Anlaß gibt.

Gleichzeitig stimmen alle diese Anordnungen darin überein, daß nicht bloß die Rückwirkung sehr groß ist, sondern auch die Rückwirkung ; verzerrend wirkt, so daß die ursprünglich ideale Kurveriform, welche derartige Maschinen liefern, bei Belastung tätsächlich nicht vorhanden ist, indem der wirksame Teil, d. h. die positive Spitze, vermindert, die negative Welle jedoch erhöht wird, so daß bei Röntgenbetrieb wieder erhebliches »Schließungslicht« auftritt.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Ubelstände und kann an Fig. 2 erklärt werden. In dieser Figur möge unter K der Eisenkern eines gewöhnlichen Induktors erblickt werden, welcher jedoch im vorliegenden Falle nur mit der Hochspannungswicklung versehen .zu sein braucht. Die Niederspannungswicklung ist entbehrlich. Dieser Kern K ist nun mit Vorsprüngen A und B versehen, zwischen welchen ein Erregeranker, Magnetkreuz M, welches in diesem Falle zweipolig ist, sich dreht. Die Vorsprünge A und B endigen in ziemlich scharfen Spitzen, welche einen verhältnismäßig kleinen Bruchteil der Polteilung umfassen.

Würde man nun das Mägnetkreuz M in der üblichen Weise mit Gleichstrom erregen, so würde sich eine Kurve nach Fig. 3 ergeben. Es ist leicht ersichtlich, daß in der gezeichneten Stellung das Magnetkreuz zwar Magnetismus im Kern, jedoch keine Spannung in dessen Windungen induziert, da während des Weges 1-2, Welchen der Anker gegenüber dem Vorsprunge A zurücklegt, eine Änderung der Kraftlinien im Kern nicht auftritt. Erst in dem Augenblick, wo sich die Spitze 2 des Südpoles am Vorsprunge A in der Pfeilrichtung weiterbewegt, so daß ihre Stellung im nächsten Augenblick von der Spitze 3 des Nordpoles eingenommen wird, geht ein plötzlicher Kraftlinienwechsel im Kern K vor, und es muß eine ■ positive Spannung I (Fig. 3) in diesem induziert werden. Bewegt sich nun der Nordpol am Vorsprunge A von 3 nach 4 und von dort weiter, so daß die Spitze 5 des Nordpoles unter den Vorsprung A gelangt, so ist während dieses Weges abermals ein Wechsel der Kraftlinien im Kern K nicht aufgetreten. Infolgedessen ist auf der Kurve (Fig. 3) die Spannung zwischen den Punkten 3 und 5 Null geblieben. Nun . wechselt aber beim Weitervorschreiten des Ankers von Punkt 5 nach 6 hin der Magnetismus im Versprunge A abermals um die ,volle Kraftlinienzahl, es wird also innerhalb dieser Zeit die Spannung II (Fig. 3) auftreten.

Es ist nun aber klar, daß die Spannungen I und II entgegengesetztes Vorzeichen haben müssen, da beim Wechsel von 2 nach 3 die Kraftlinien' von Süd nach Nord sich geändert hatten, während die Richtung des Feldes zwischen '5 und 6 sich umgekehrt von Nord auf Süd änderte. Eine solche Spannungskurve nach Fig. 3 ist jedoch im allgemeinen nicht verwendbar. Es muß also ein Mittel gefunden werden, um die Spannung II in ihren entgegengesetzten Wert zu verwandeln. Dies kann in einfacher Weise dadurch geschehen, daß . innerhalb der Zeit von 3 bis 5 der Erregerstrom seine Richtung ändert, und zwar in einer mögliehst geraden Linie. In dem Moment, wo 5 unter den Vorsprung A gelangt ist, wird alsdann sich der Nordpol des Magnetkreuzes in einen Südpol verwandelt haben, und umgekehrt der Südpol in einen Nordpol. Es wird also abermals, wie im Anfang, der Kern beim Übergang von Spitze 5 nach Spitze 6 plötzlich seine Kraftlinien in derselben Richtung umkehren wie beim Übergang von Spitze 2 nach Spitze 3, so daß auf diese Weise die Kurve der Fig. 1 entsteht. Diese Bedingung wird gemäß der Erfindung am besten durch eine synchrone Wechselstromerregung erfüllt, deren Verlauf in Kurve B der Fig. 1 dargestellt ist. Bei sinusförmigem Verlauf dieses Wechselstromes wird annähernd in dem -Zeitintervall zwischen 3 bis 5 der Strom sich nach einer geraden Linie ändern. Infolgedessen wird jetzt zwar die negative Spannung nicht Null werden wie in Fig. 3, jedoch nur verhältnismäßig klein bleiben, da die Zeitdauer, innerhalb welcher dieser Stromwechsel stattfindet, verhältnismäßig lang ist..

Zur Erzeugung der erforderlichen synchronen Wechselstromerregung kann zweckmäßig ein direkt gekuppelter kleiner Wechselstromgenerator verwendet werden, dessen Pole gegenüber der Lage der Verbindungslinie A B (Fig. 2) eine solche Stellung einnehmen, daß die Erregung gerade in dem Moment ein Maximum wird, wo die Polspitzen 2, 3 bzw. 5, 6 an den Vorsprüngen A B sich vorbeibewegen. Um diese Stellung bei etwa auftretender Phasenverschiebung in der Wicklung des Kernes K genau einstellen zu können, ist es zweckmäßig, entweder den Kern K um den Mittelpunkt des Magnetkreuzes M drehbar anzuordnen oder den Magneten des Wechselstromgenerators gegenüber dem Anker einstellbar einzurichten. Durch Änderung der Gleichstromerregung des kleinen Wechselstromgenerators selbst wird alsdann die erforderliche Spannung eingestellt. Die Gleichstromerregung kann hierbei entweder von einer äußeren Stromquelle oder von einer ebenfalls auf der Achse sitzenden kleinen Gleichstrom-Erregermaschine geliefert werden. Ist es erwünscht, vorhandenen Wechselstrom zu benutzen, so ist es natürlich erforderlich, als Antriebsmotor eine synchrone Maschine zu verwenden, und zwar von derselben Polzahl wie das Magnetkreuz der Fig. 2, welche im allgemeinen am besten zweipolig sein wird. Die gegenseitige Einstellung auf den günstigsten Moment der Erregung des Kernes K würde alsdann entweder ebenfalls durch Verstellung des Magnetkreuzes des synchronen Motors oder im vorliegenden Falle besser durch Verstellung des Kernes K erreicht werden. Die veränderliche Erregung im Magnetkreuz M (Fig. 2) würde alsdann durch Änderung der Spannung des zugeführten Wechselstromes zu erzielen sein.

Außer der mechanischen Verstellung des Kernes K bzw. des Magneten des Wechselstromgenerators können natürlich zur Einstellung der richtigen Phase des Erregerstromes auch alle anderen Mittel dienen, welche sonst zur Phasenverschiebung von Wechselstrom benutzt werden, d. h. Einschaltung von Selbstinduktion bzw. Kapazität oder andere Mittel, mit deren Hilfe die Phasenverschiebung geregelt werden kann.

Die in der Wicklung des Kernes K erzeugte Spannung kann sowohl für Hochspannungsais auch für Niederspannungszwecke ausgenutzt werden und in allen denjenigen Fällen Verwendung finden, wo es auf ständig gleichgerichtete, unterbrochene Stromstöße ankommt, wie z. B. in der Röntgentechnik, in der drahtlosen Telegraphie, in der Elektrolyse u. dgl. m.

Selbstverständlich ist es auch möglich; statt der Bewegung des Magnetkreuzes M den Kern K sich drehen zu lassen, welcher alsdann die Form eines unbewickelten, geraden Stabes, der nur in der Mitte eine Bohrung für die Achse besitzt, annehmen würde. Die relative Ver-Schiebung des Magnetkreuzes der Maschine selbst gegenüber dem Magneten des Wechselstromgenerators würde dann in der gleichen Weise wie früher ausgeführt werden können.

Das Wesentliche der vorliegenden Erfindung ist die Erregung des Magnetkreuzes durch einen synchronen Wechselstrom und Ausführung des induzierten Kernes in der Weise, daß er nur einen kleinen Abschnitt der Polteilung des Magnetkreuzes bedeckt, endlich auch die Ausbildung des Magnetkreuzes in der Weise, daß seine Polspitzen so nahe aneinandergebracht werden, als es die Streuverhältnisse irgendwie erlauben, um die Zeitdauer, innerhalb welcher der Wechsel des Magnetismus im Kern stattfindet, möglichst abzukürzen.

Sind die Polspitzen des Magnetkreuzes unendlich nahe benachbart, so ist das Verhältnis des Maximums der wirksamen positiven Welle zum Maximum der negativen Welle gleich der Polteilung, dividiert durch die tangentiale Breite des induzierten Eisenkernes.

Claims

PaTENT-An SPRUCH Ε:

ι. Elektromagnetische Maschine zur Erzeugung unsymmetrischen Wechselstromes, bei welcher die Polspitzen zweier benachbarter Pole des Magnetkreuzes einander möglichst nahegerückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisen einer induzierten Spule nur einen Bruchteil der

ίο Polteilung bedeckt/ während der übrige Teil des Umfanges entweder von Eisen unbedeckt bleibt oder zur Aufnahme des Eisens weiterer induzierter Spulen ausgenutzt wird.
2. Elektromagnetische Maschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetkreuz mit Wechselstrom derjenigen Schwingungszahl erregt wird, die der Wechselstrom haben würde, welcher

ao durch dasselbe Magnetkreuz bei Gleichstromerregung und bei der gleichen Drehgeschwindigkeit erzeugt werden würde.
3. Elektromagnetische Maschine nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils feststehende Teil um einen gewissen Winkel verdrehbar angeordnet ist, um entsprechend der Phase des Erregerstromes das Maximum der Erregung dann eintreten zu lassen, wenn die neutralen Zonen des Magnetkreuzes vom Eisen des induzierten Teiles bedeckt werden.
4. Elektromagnetische! Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Teil der mit ihr gekuppelten Erregermaschine gegenüber dem feststehenden Teile des Hauptmaschine selbst drehbar angeordnet wird, um, wie in Anspruch 3, das Maximum der Erregung dann eintreten zu lassen, wenn die neutralen Zonen des Magnetkreuzes vom Eisen des induzierten Teiles bedeckt werden.
5. Elektromagnetische Maschine 'nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß, im Falle ihr Antrieb durch einen synchronen Motor erfolgt und die Wechselstromerregung für das Magnetkreuz von . demselben Netz entnommen wird, welches den synchronen Motor speist, der feststehende Teil dieses Antriebsmotors gegenüber dem feststehenden Teil der Hauptmaschine selbst um einen einstellbaren Winkel verdrehbar angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.