Titel: Ueber Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen).
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1886, Band 262 (S. 337–349)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj262/ar262117

Ueber Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen).

(Patentklasse 21. Fortsetzung des Berichtes S. 49 d. Bd.)

Mit Abbildungen im Texte und auf Tafel 22.

In der zu Buffalo abgehaltenen Versammlung der American Association for the Advancement of Science hat Prof. R. H. Thurston in Hoboken eingehendere Mittheilungen über die im Besitze der Cowles Electric Smelting and Aluminium Company in Lockport befindliche, von Ch. F. Brush construirte, gröſste Dynamomaschine der Welt (vgl. S. 189 d. Bd.) gemacht.

Das von E. und A. Cowles angegebene und unter Mitwirkung von Prof. Mabery in Cleveland, Ohio, vervollkommnete Verfahren zur Gewinnung von Aluminium und anderen Metallen aus ihren Erzen und der Darstellung von Legirungen derselben besteht bekanntlich (vgl. S. 189 d. Bd.) darin, daſs ein sehr kräftiger elektrischer Strom durch eine aus den zu reducirenden Erzen, aus Kohle und anderen Materialien zusammengesetzte Mischung geschickt wird. Die oben genannte Gesellschaft benutzte hierzu bisher Dynamomaschinen von etwa 2500k Gewicht, welche bei 900 Umdrehungen in der Minute einen Strom von 1575 Ampère mit 75 Volt Spannung lieferten. Die neueste, von der Brush Electric Company in Cleveland gebaute Maschine hat dagegen ein Gewicht von 9934k und soll bei 600 Umdrehungen in der Minute einen Strom von 3200 Ampère mit 80 Volt Spannung liefern. Der Anker derselben hat 1061mm Durchmesser und enthält 726k Eisen- und 378k Kupferdraht; der Anker besitzt 16 Spulen mit je 21 aus zwei neben einander liegenden Kupferdrähten von 8mm,9 Durchmesser hergestellten Wickelungen. Diese 16 Spulen sind parallel geschaltet, geben also 32 Stränge Kupferdraht von obigem Durchmesser und etwa 19m,8 Länge. Der elektrische Strom wird von diesen Spulen mit Hilfe von 16 Kupferstäben von 25mm,4 × 12mm,7 Querschnitt nach den beiden Stromsammlern geleitet, welche ebenfalls parallel geschaltet sind. Die 8 Feldmagnete haben etwa 2642k Kupferdraht; jeder derselben besteht aus einem guſseisernen Kerne von 279mm Durchmesser und 406mm Länge, auf welchen 30 Lagen 3mm,4 starken Kupferdrahtes in je 102 Windungen gewickelt sind. Diese 8 Drähte sind wieder parallel geschaltet und haben dann kalt einen Widerstand von etwa 1 Ohm. Die 8 Magnete sind zu beiden Seiten des Ankers gleichmäſsig vertheilt und an den Gestellwänden der Maschine befestigt. Die Polstücke dieser Magnete haben eine besondere Form und schlieſsen sich dem Anker von beiden Seiten möglichst dicht an.

Die von der Otis Company in New-York gelieferte stählerne Ankerwelle aus Siemens-Martinstahl hat 140mm Durchmesser in den Hauptlagern und 3m,96 Länge; die Welle trägt eine Antriebscheibe von 1016mm Durchmesser, auf welcher der 1118mm breite doppelte Antriebriemen liegt. Der Raum, den die Maschine einnimmt, ist 4m,57 lang, 1m,22 |338| breit und 1m,52 hoch. In Textfigur 1 ist diese gröſste und die kleinste Brush-Dynamomaschine abgebildet.

Wie oben bereits erwähnt wurde, ist diese Maschine darauf berechnet, 3200 Ampère bei 80 Volt elektromotorischer Kraft zu liefern; dabei sollen 600 Umdrehungen in der Minute nicht überschritten werden.

Fig. 1., Bd. 262, S. 338

Die verlangte volle Arbeit verrichtet die Maschine schon bei wenig über 400 Umdrehungen. Das kräftigste Feld wurde somit nur mit 2½ Procent des normalen Stromes (3200 Ampère) erreicht und dieser Betrag sinkt |339| auf 1 Proc. herab, wenn eine geringere elektromotorische Kraft genügt. Bei den Versuchen fand Thurston kaum merkliche Erwärmung. Der Riemen war neu und steif, rutschte daher bei Annäherung an die höchste Leistung der Maschine; dieser Fehler lieſs sich durch Erweichen des Riemens verbessern. Die höchste erreichte Leistung wurde zu 249000 Watt oder etwa 334 elektrische Pferd gemessen (mit 405 Umdrehungen, 3200 Ampère bei 83 Volt und 80 Volt in dem Nebenschlüsse durch die Feldelektromagnete), wobei die Dampfmaschine etwa 400 Pferd geleistet haben soll. Leider waren zur Messung der Leistung der letzteren keine Vorrichtungen angebracht; doch schien die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit erreicht zu sein, während die höchste, mit einer kräftigeren Dampfmaschine erreichbare Leistung der Dynamomaschine auf 300000 Watt geschätzt wurde; diese konnte jedoch nicht erreicht werden, weil sich einerseits die Leitungen, andererseits die zum Messen der gelieferten Kraft benutzten Widerstandspulen trotz fortwährenden Begieſsens mit Wasser zu sehr erhitzten. Der stärkste Strom, der gemessen wurde, betrug 3400 Ampère mit 68 Volt und 52 Volt im Nebenschlüsse, entsprechend 231000 Watt an den Klemmen. Wenn bei der Normalgeschwindigkeit (430 Umdrehungen) der Stromkreis unterbrochen war, betrug die elektromotorische Kraft 100 Volt.

Der erzeugte elektrische Strom wurde durch Seile von schwachem Kupferdraht oder durch mehrere starke Drähte nach dem Schmelzofen geleitet und hier mit den aus reinem Kupfer hergestellten Klemmschrauben von 57mm Durchmesser verbunden; an jede derselben schlössen sich 4 Kohlenstäbe von etwa demselben Durchmesser und 1m,22 Länge an. Zwischen diesen befand sich das zu reducirende Erz, vermischt mit Kohle und leitendem Material. Während der ganzen Arbeit wird sorgfältig darauf geachtet, daſs diese Masse keine Höhlungen bildet, sondern überall in inniger Berührung und in gleichmäſsigem Glühen bleibt. Es handelt sich bei diesem Prozesse eben um ein Glühen, nicht um Erzeugung groſser Hitze durch die Volta'schen Bogen, wie sie u.a. C. W. Siemens (vgl. 1882 246 * 462) verwendete.

Die Cowles Company soll nach dem Engineering and Mining Journal, 1886 Bd. 42 * S. 184 mit Hilfe dieser kräftigen Maschine die Herstellungskosten ihrer Erzeugnisse bedeutend zu ermäſsigen vermögen.

Eine Dynamomaschine für Gleichstrom, welche ebenfalls eine hohe Leistung besitzt, hat C. E. L. Brown, Vorstand der elektrotechnischen Abtheilung in der Maschinenfabrik Oerlikon bei Zürich entworfen. Ueber diese Maschine finden sich im Centralblatt für Elektrotechnik, 1886 S. 151 folgende Angaben:

Gesammtes Eisengewicht der Maschine k 192
Kupfergewicht auf den Elektromagneten k 18,5
Kupfergewicht des Ankers k 3,1
Widerstand der Elektromagnete Ohm 14,5
Widerstand des Ankers 0,016
Umlaufzahl 1200
|340|
Leistung der Maschine nach 5 stündigem Betriebe 120 Ampère und 55 Volt
oder Volt-Ampère 6600
Leistung der Maschine für 1k Kupfer 305
Leistung der Maschine für 1k des Gesammtgewichtes 30
Verlust im Anker 248
Verlust im Nebenschlüsse 209
Gesammtverlust 457
Gesammtes elektrisches Güteverhältniſs ungefähr Proc. 94

Die Spannung schwankt bei einer Beanspruchung der Maschine mit 0 bis 120 Ampère um 5 Proc.; in der Maschine ist daher sehr annähernd stets dasselbe Potential vorhanden. Ein weiterer Vortheil der Maschine ist, daſs sie funkenlos läuft, obwohl der Stromsammler verhältniſsmäſsig klein ist. Die äuſseren Abmessungen der ganzen Maschine sind: Länge 700mm, Breite 450mm und Höhe 520mm.

Die Bain Electric Company in Chicago (* D. R. P. Kr. 30010 vom 30. Oktober 1883) beansprucht als neu bei Aufbau von Dynamomaschinen die Anwendung eines die halbkreisförmigen Kopfplatten der Elektromagnetkerne umfassenden Ringes, durch welchen die Elektromagnetkerne mit der Grundplatte verbunden werden. Die Elektromagnete I haben, wie in Fig. 1 und 2 Taf. 22 durch punktirte Linien angegeben, einen Querschnitt von der Form eines Kreisabschnittes und enden auf beiden Seiten in halbkreisförmigen Kopfplatten A, welche in der Richtung des lothrechten Durchmessers zusammengepaſst sind und im Mittelpunkte eine zweitheilige Büchse für das Lager der Ankerwelle D bilden. In eine am Umfange der Kopfplatten concentrisch ausgedrehte Vertiefung wird der Ring H eingelegt, welcher unten mit zwei Lappen auf den Ansatz der Füſse oder auf der Grundplatte E aufgepaſst und durch Bolzen J an diesen befestigt ist, wodurch zugleich die beiden Elektromagnete I zusammengepreſst werden. Auf diese Weise wird eine innigere Verbindung der Polstücke unter einander erreicht, als dies sonst der Fall ist. In der Mitte zwischen beiden Kopfplatten ist jeder Magnet mit einer trogförmigen Erweiterung i (vgl. Fig. 2) versehen, die genau concentrisch zur Welle D ausgebohrt ist und den Anker aufnimmt. Dieser besteht aus dem Sterne K, dessen Arme in schmale Lappen o auslaufen, die zur Aufnahme des aus Drahtwickelungen bestehenden Kranzes L dienen. Auf diesen sind die Spulen M gewickelt; die Leitungsdrähte von diesen nach dem Stromsammler werden in Vertiefungen der Welle D geführt und in den Lagerstellen durch eine übergeschobene Büchse vor der Einwirkung des Oeles geschützt.

Ein von derselben Gesellschaft (* D. R. P. Nr. 29897 vom 8. Januar 1884) angegebener Regulator für dynamo- oder magneto-elektrische Maschinen soll durch selbstthätige Verstellung der Bürsten, welche theils durch die mechanische Triebkraft der Maschine, theils durch den Arbeitstrom oder durch einen Zweigstrom bewirkt wird, eine der Arbeitsleistung des Stromes entsprechende Vergleichmäſsigung der Strommenge erzielen.

Auf der Ankerwelle A (Fig. 3 und 4 Taf. 22) sitzt neben dem Stromsammler D lose der Bürstenhalter B, der mittels der isolirten Zapfen C die Bürsten E trägt; dagegen ist die Scheibe F, auf welcher der nicht geschlossene, |341| mit den beiden Armen G1 und G2 versehene Bremsring G von weichem Eisen liegt, fest aufgekeilt. Der Arm G1 ist am unteren Ende rechtwinkelig nach dem anderen Arme G2 hin umgebogen und trägt auf diesem Winkel die Drahtspule H, welche hier einerseits durch den Draht d mit der einen Klemmschraube der Maschine, andererseits aber durch den Draht c mit dem einen Bürstenhalter verbunden, also unmittelbar in die Hauptleitung eingeschaltet ist. Die Drahtspule H kann aber auch von feinem Draht hergestellt und in einen Zweigstrom eingeschaltet sein. Beim Stromdurchgange wird also das umgebogene Ende des Armes G1 magnetisirt und zieht den anderen Arm G2 an, an welch letzterem ein Gewicht I oder eine Feder angebracht ist; dadurch entsteht das Bestreben, den Bremsring G und mithin auch den mit ihm durch den Stift b verbundenen Bürstenhalter B stets in der normalen Lage zu erhalten. Zwischen den beiden Armen G1 und G2 ist noch über der Stellschraube K eine Feder J angebracht, die in Verbindung mit K dazu dient, sowohl die Anfangsreibung des Ringes G auf der Scheibe F zu bestimmen, als auch den Anker G2 in die richtige Entfernung zu dem Elektromagnete G1 H einzustellen. Der Bürstenhalter ist endlich noch mit einer Flüssigkeitsbremse f oder einer sonst geeigneten Vorrichtung verbunden, um jede zu plötzliche Verstellung der Bürsten zu vermeiden.

Die Wirkungsweise des Regulators ist nun folgende: Im Ruhezustände hängt die Gabel G1 G G2 vermöge ihres Gewichtes senkrecht, wie in Fig. 3 gezeichnet, und dabei befinden sich die Bürsten in derjenigen Stellung am Stromsammler, wo sie die gröſste Strommenge ableiten. Sobald aber die Ankerwelle sich dreht und der erzeugte Strom die gewünschte Stärke erreicht hat, wird der Bremsring G durch die Reibung auf der Scheibe F soweit mitgenommen, bis Reibung und Schwerkraft sich das Gleichgewicht halten; die ganze Vorrichtung nimmt etwa die in Fig. 3 punktirt angegebene Stellung ein und die Bürsten befinden sich in einer solchen Lage auf dem Stromsammler, daſs sie gerade die für die Arbeitsleistung erforderliche Strommenge ableiten. Aendert sich nun die Geschwindigkeit der Ankerwelle, etwa in Folge einer Schwankung der Betriebskraft, so daſs die Bürsten beispielsweise einen stärkeren Strom, als erforderlich, ableiten, so wird durch diesen Strom auch der Elektromagnet G1 H verstärkt und in Folge dessen der Schenkel G2 kräftiger angezogen, mithin auch der Bremsring G stärker zusammengedrückt und veranlaſst die so vermehrte Reibung auf der Scheibe F ein weiteres Mitnehmen des Bürstenhalters. Die Bürsten selbst kommen hierdurch den neutralen Punkten des Stromsammlers näher und der Arbeitstrom wird auf seiner normalen Stärke erhalten. Dieselbe Wirkung tritt ein, sobald der Arbeitstrom selbst eine Aenderung erleidet, weil dadurch die Anziehungskraft des Elektromagnetes G1 H, mithin auch die Reibung des Bremsringes und demnach die Stellung der Bürsten auf dem Stromsammler so geändert wird, daſs alsbald der |342| der jedesmaligen Arbeit entsprechende Strom von den Bürsten aufgenommen wird.

Fig. 5 Taf. 22 zeigt noch eine Abänderung dieser Vorrichtung. Auf der Ankerwelle ist eine mit dem Bürstenhalter verbundene Reibungsrolle M befestigt, gegen welche eine zweite in dem um Q schwingenden Hebel P gelagerte Rolle N entsprechend der Stärke des durch das Solenoid O geschickten Stromes angedrückt wird. Von dem Bürstenhalter geht eine Schnur aus, welche um eine mit der Rolle N verbundene Trommel geschlungen ist, während der Bürstenhalter selbst wiederum mit einem Gegengewichte W oder einer Gegenfeder in Verbindung steht.

Will. Hochhausen in New-York (* D. R. P. Nr. 31976 vom 14. September 1883) erstrebt (vgl. auch 1885 258 * 256) die Nutzbarmachung des Faraday'schen Stromes, welcher in einer zwischen den Polen eines Magnetes sich drehenden Platte oder Scheibe entsteht und je nach der Drehungsrichtung sich vom Mittelpunkte nach dem Umfange der Scheibe, oder umgekehrt, bewegt.

Fig. 2., Bd. 262, S. 342
Fig. 8 Taf. 22 zeigt einen mittleren Querschnitt der nach diesem Grundsatze entworfenen Dynamomaschine. An den beiden kreisförmigen Seitenplatten sind in zwei zur Anker welle concentrischen Kreisen die sich nach der Mitte der Maschine hin erstreckenden Elektromagnetkerne C so angebracht, daſs sowohl die auf einander folgenden, als auch die einander gegenüber stehenden Pole entgegengesetzte Polarität haben. Auf der in der einen Gestellwand und in einem besonderen Bocke gelagerten Ankerwelle a ist eine Anzahl dünner Metallplatten aufgesetzt, welche zickzackförmig ausgestanzt sind, so daſs sie aus den radialen Theilen c bestehen, welche innen durch die Stücke e, auſsen aber durch die zur Welle a concentrischen Stücke d verbunden sind. An einem der inneren Theile, z.B. bei f4, ist die Platte aufgeschnitten, die Enden sind nach beiden Seiten aus der Plattenebene gebogen und an die rechts und links benachbarte Platte angelöthet. Auf diese Weise erhält man, wie in Textfig. 2 schematisch dargestellt ist, eine ununterbrochene Leitung durch alle Platten.

Die beiden äuſsersten oder Endplatten haben nach innen jede eine Verlängerung g, an welche die nach dem Stromsammler führenden, sich gegenüber liegenden Leitungen f angesetzt sind. Die Platten sind, auſser an den Löthstellen, völlig von einander isolirt, auſsen durch die ebenfalls isolirten Bolzen m (Fig. 8) unter sich, innen aber durch ebenfalls isolirte Bolzen m mit den beiden Scheiben D verbunden, von denen die eine mit Nabe versehen und auf die Welle a gekeilt ist. Da auf derselben Seite des Ankers die Entfernung je zweier Plattentheile c von einander dieselbe ist wie die von den Mitten zweier benachbarter erregender Magnete und da die Magnetpole in der oben angegebenen Aufeinanderfolge angeordnet sind, so ist der Strom in einem beliebigen radialen Theile |343| zu den in den beiden benachbarten radialen Theilen auftretenden Strömen entgegengesetzt gerichtet. Die so erzeugten und durch die Verbindung der Platten unter einander weiter geleiteten Ströme summiren sich also und werden mit Hilfe der Leiter f1 und f2 sowie des Stromsammlers in einen ununterbrochenen Strom umgewandelt, oder auch als Wechselströme abgeleitet.

Die Stromerzeugung findet nur in den radialen Theilen c der Platten statt; daher haben die inneren und äuſseren Verbindungen e und d einen bedeutend gröſseren Querschnitt, um ihren schädlichen Widerstand möglichst zu vermindern.

Fig. 3., Bd. 262, S. 343
Bei einer Abänderung dieser Anordnung sind die, ebenso wie bei der vorher beschriebenen Maschine gestalteten, einzelnen Ankerplatten von einander getrennt, so daſs zwischen je zwei derselben eine concentrische Folge von Elektromagneten angebracht werden kann; ebenso sind die beiden Endplatten an ihren äuſseren Seiten durch Elektromagnete gedeckt. Diese Elektromagnete sind am inneren Umfange des cylindrischen Gehäuses so befestigt, daſs sowohl die in Richtung der Welle neben einander liegenden, als auch die einander radial gegenüber stehenden Polstücke von entgegengesetzter Polarität sind. Am inneren Theile sind die Platten durch isolirende Zwischenstücke getrennt und dann, wie dies in Textfig. 3 veranschaulicht ist, durch die Drähte i unter einander und mit f1 und f2 leitend verbunden. Bei dieser Anordnung der Maschine können die einzelnen Platten stärker sein, die Elektromagnete N und S stehen einander näher, so daſs die Platten einer kräftigeren magnetischen Wirkung unterliegen, als dies bei der erst beschriebenen Einrichtung der Maschine der Fall ist.

Die von Siemens und Halske in Berlin (* D. R. P. Nr. 30 729 vom 9. Juli 1884) angegebene Maschine (vgl. auch 1884 254 * 478) ist im Allgemeinen für gleichgerichteten, beständigen Strom bestimmt und kann sowohl als Stromerzeuger, wie auch als Motor benutzt werden. Die Eigenthümlichkeiten liegen in der Anordnung des Ankers, des Stromabführers und des erregenden Magnetsystemes, welch letzteres entgegen den sonst gebräuchlichen Dynamomaschinen in Umdrehung versetzt wird, während der Anker, in welchem der Strom erzeugt wird, feststeht.

Das erregende Magnetsystem besteht aus 2 doppel-T-förmigen Eisenkernen mit zur Längenachse parallelen Drahtwindungen, also zwei gewöhnlichen Siemens'schen Cylinderinductoren. Diese beiden Magnetkerne A (Fig. 9 Taf. 22) mit den Wickelungen B und ihren Nordpolen N bezieh. Südpolen S sind in geringer Entfernung von einander drehbar gelagert, während in dem feststehenden, durch die Wickelungen 1, 2 bis 16 bezeichneten Drahtsysteme der Anker, in welchem der Strom erzeugt wird, dargestellt ist. Da die gegenseitige Stellung der drehbaren |344| Eisenkerne nebst ihren Wickelungen während der Umdrehung stets eine symmetrische bleiben muſs, so sind dieselben durch zwei gleiche Zahnräder gekuppelt. Der magnetisirende Strom wird den Drahtwickelungen der Kerne A während der Umdrehung stets in solchem Sinne zugeführt, daſs die Polarität in den Eisenkernen sich nicht verändert und daſs gleichartige Pole sich nähern und sich wieder von einander entfernen.

Diese erregenden Magnetsysteme sind mit leichten, durchbrochenen Gestellen G umgeben, welche zur Entstehung nachtheiliger Inductionsströme möglichst geringen Anlaſs bieten dürfen und als Träger des feststehenden Ankers dienen. Jedes Paar der Drahtabtheilungen dieser Anker, also 1, 1 und 16, 16, 2, 2 und 15, 15 u.s.w. wird durch Wickelung der erforderlichen Drahtmenge auf einem besonderen Rahmen in gewöhnlich rechteckiger Form hergestellt und es entsprechen die einzelnen Rahmen in ihrer Breite der Stelle, welche sie als Theile des Ankers einnehmen; dagegen erhalten die einzelnen Drahtwickelungen verschiedene, von 8, 8 nach 1, 1 hin stufenweise wachsende Länge, wodurch auſser einer übersichtlicheren Anordnung noch der Vortheil erreicht wird, daſs man ungefähr gleiche Widerstände der einzelnen Lagen erhält. Die obere Hälfte liegt in dem Schnitte Fig. 9 rechts von der senkrechten Mittellinie. Der inducirenden Wirkung der sich drehenden Eisenkerne sind alle parallel liegenden Drahtwickelungen des Ankers ausgesetzt, wogegen die dazu rechtwinkeligen Theile als Widerstände wirken. Es erhalten nun weiter die Doppel-T-Eisenkerne eine solche Länge, daſs die ihrer inducirenden Wirkung ausgesetzten Lagen der Ankerwickelung von möglichst gleicher Länge sind. Die Eisenkerne sind daher nur etwas länger als der die Wickelung des Ankers umgebende Mantel M, welcher zur Verstärkung des magnetischen Feldes dient und aus einzelnen durch Luftschichten isolirten, parallelen Eisenplatten besteht. Die breiteste und kürzeste Wickelung 8, 8 ragt beiderseits nur wenig über den Mantel M vor. Bei der Drehung der beiden Magnete AB werden nun in den einzelnen Lagen der Ankerwickelung Inductionsströme erzeugt, welche bei jedem halben Umgange der Maschine ihre Richtung wechseln. Bei der in Fig. 9 gezeichneten Stellung der Magnete sind die Ströme in den über den beiden Wagerechten l1 l1 und l2 l2 liegenden Abtheilungen jeder Ankerwickelung von oben nach unten (senkrecht zur Zeichnungsebene gesehen) gerichtet, während sie in den beiden unteren Hälften die entgegengesetzte Richtung haben. Die so erzeugten Ströme könnten nun ohne weiteres als Wechselströme in die Leitung geschickt werden; doch würden dabei statt der doppel-T-förmigen Magnete solche mit mehreren Polen angewendet werden müssen, um einen schnell auf einander folgenden Stromwechsel zu erlangen. Bei gleicher Anzahl der Lagen und Pole sind dann erstere abwechselnd in entgegengesetzter Richtung gewickelt und zu einem Stromkreise verbunden, dessen beide Endpunkte mit der äuſseren Leitung in Verbindung stehen.

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Fig. 9 bezieht sich jedoch auf eine Maschine mit beständig gleich gerichtetem Strome und ist deren Stromschema in Fig. 13 Taf. 22 besonders dargestellt.

Da die Linien l1, l1 und l2, l2 (Fig. 9) die Grenzlinien sind, welche, wie erwähnt, die entgegengesetzten Stromrichtungen in der Ankerwickelung scheiden, und da die 16 Leitungen zu einem Stromkreise verbunden sind, so kann, wie bei der Siemens'schen Trommelmaschine oder der Gramme'schen Maschine, der Strom an zwei gegenüber liegenden Punkten der Linien l1 und l2 abgeleitet werden, also in Fig. 9 zwischen 4 und 5 bezieh. 12 und 13. Während der Drehung ändert sich aber die Lage der Linien l1 und l2 beständig, weil sie senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Pole stehen. Die Stromabführung könnte nun mittels umlaufender Bürsten geschehen; doch ziehen die Patentinhaber, wegen der mancherlei Nachtheile solcher Bürsten einen besonders construirten Stromabführer vor.

Dieser Stromabführer besteht im Wesentlichen aus einer Anzahl isolirter in zwei gegenüber stehenden Reihen aufgestellter Bürsten. Zwischen je zwei solchen Bürsten liegt immer ein Ring σ (vgl. Fig. 13); dieselben sind auf der Welle des einen Elektromagnetes isolirt befestigt und ihre Oberfläche besteht theils aus leitendem, theils aus nicht leitendem Material; erstere Theile sind mit einem der beiden Schleifringe s leitend verbunden. Aus Fig. 13 ergibt sich, wie der Strom aus den Wickelungen des Ankers zu den Schleifringen s gelangt. Die Lagen der Wickelung sind durch Spiralen 1 bis 16 angedeutet; je zwei derselben sind in leitender Verbindung mit je einer der Bürsten, deren also ebenfalls 16 vorhanden sind. Da nun der Strom stets an zwei gegenüber liegenden, mit der Drehung fortschreitenden Punkten der Wickelung abgeleitet werden muſs, so müssen die Schleifringe zuerst mit den Bürsten 16 bis 1 und 9 bis 8, dann mit 2 bis 1 und 10 bis 9, dann mit 3 bis 2 und 11 bis 10 u.s.w. in Verbindung sein. Indem nun die gemeinschaftlich thätigen Bürsten 16 bis 1 und 9 bis 8, oder 2 bis 1 und 10 bis 9 u.s.w. einander gegenüber gestellt sind, wird der Strom jedesmal durch einen der zwischen je zwei zusammen gehörenden Bürsten sich drehenden Sammelringe abgeleitet. Die leitend mit den Schleifringen s verbundenen gleich groſsen Metallstücke der 8 Stromsammelringe σ sind so gegen einander versetzt angeordnet, daſs sie auf der Oberfläche des Stromsammlers zwei parallele Schraubengänge von gleicher Steigung darstellen, die in allen Punkten 180° von einander entfernt liegen. Um zu vermeiden, daſs beim Uebergange von einem Bürstenpaare zum anderen die Leitung sofort unterbrochen wird, ist es nothwendig, daſs die Spiralen gleichzeitig zwei oder drei Bürstenpaare berühren und dann sind die zwischen liegenden Theile der Wickelung während dieser Berührung kurz geschlossen.

In Fig. 13 ist die leitende Verbindung dieser Spiralen unter sich und mit den Schleifringen s durch strichpunktirte Linien dargestellt.

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Fig. 11 und 12 Taf. 22 stellen zwei andere Arten der Verbindung der Lagen mit der Stromableitung dar; doch ist, der Einfachheit halber, der Stromsammlercylinder nur für 8 Lagen eingerichtet. Je zwei einander gegenüber liegende Lagen, z.B. 1 und 5, 2 und 6, sind mit je einem Ende unmittelbar verbunden, die beiden frei gebliebenen Enden aber mit je einer Bürste. Während an Lage 1 der Nordpol der Magnete vorüber geht, geht der Südpol an Lage 5 vorüber, so daſs beide Lagen dauernd hinter einander geschaltet sind. Bei jedem halben Umgange der Anker wechselt die Stromrichtung in einem solchen Lagenpaar; der Strom hört auf, sobald die Verbindungslinie der Pole um 90° von dem Lagenpaare entfernt ist; dieses wird dann mit Hilfe eines isolirten Theiles der Oberfläche des Stromsammlerringes a ausgeschaltet.

In Fig. 12 sind die Lagenpaare so angeordnet, daſs je 2 Paare, also 1 bis 5 und 2 bis 6, 3 bis 7 und 4 bis 8 parallel, die so gebildeten Doppelpaare aber hinter einander geschaltet sind. Diese Parallelschaltung soll verhüten, daſs der Strom unterbrochen wird, wenn eines der Einzelpaare aus dem Stromkreise ausgeschlossen ist. In Fig. 11 sind sämmtliche Lagenpaare parallel angeordnet. Es ist zweckmäſsig, die Lagenpaare nur so lange stromerzeugend wirksam zu belassen, so lange sie annähernd dieselbe elektromotorische Kraft erzeugen.

Anstatt den Stromsammler aus einzelnen Ringen herzustellen, kann derselbe auch aus einer entsprechenden Anzahl spiralförmig gebogener Längsstücke von geeigneter Länge hergestellt werden, die so zu einem Cylinder verbunden sind, daſs zwischen denselben genügende Luftisolirung stattfindet. Durch 2 Endscheiben werden diese Stücke zusammen gehalten. Besteht der Stromsammler aus acht solchen Längsstücken, so sind bei der Schaltungsweise Fig. 13 beispielsweise zwei gegenüber liegende Längsstücke mit den Schleifringen s verbunden, während die übrigen nur als Zwischenstücke dienen. Bei der Schaltung Fig. 12 können zwei dieser Längsstücke isolirt sein, während von den übrigen drei zur Hälfte mit dem einen Schleifringe s, die anderen drei aber mit dem zweiten Schleifringe s verbunden sind. In Fig. 11 endlich, wo alle Lagenpaare parallel geschaltet erscheinen, sind vier von den Längsstücken isolirt, während die anderen vier in geeigneter Weise mit den Schleifringen s verbunden sind.

Ein derartiger Stromabnehmer bietet den Vortheil, daſs wegen der geringen Zahl der Längsstücke eine gute Luftisolation herzustellen ist, was für hochgespannte Ströme sehr nützlich ist; auſserdem lassen sich Ausbesserungen sehr leicht ausführen, ohne an den Drahtverbindungen des Ankers etwas zu ändern. Ebenso sind auch die Drahtwickelungen des Ankers leicht auszuwechseln, da jede für sich gewickelt ist; auch besteht das Gestell, auf dem die Ankerwickelung ruht, aus zwei aus einander zu nehmenden Theilen, so daſs auch die Magnete AB leicht zugänglich sind. Ebenso besteht der oben beschriebene Eisenmantel M |347| aus zwei auf einander gesetzten Theilen. Auſserdem gestattet die ganze Anordnung eine sehr gute Luftströmung.

Eine weitere Eigenthümlichkeit dieser Maschine liegt darin, daſs der Strom, welcher die Lagen durchflieſst, nicht magnetisirend auf den Eisenmantel einzuwirken vermag, während bei der Siemens'schen Trommel- oder der Gramme'schen Maschine der innere Eisenkern, welcher dem Mantel der vorliegenden Maschine entspricht, in doppelter Weise magnetisirend beeinfluſst wird, indem der Magnetismus einerseits durch Induction der feststehenden Magnete, andererseits durch den die Wickelung durchflieſsenden Strom hervorgerufen wird. Durch diese in verschiedenem Sinne erfolgende Magnetisirung wird eine Verschiebung der die Pole verbindenden Linie bewirkt, die je nach dem Verhältnisse jener beiden Kräfte und der Beanspruchung der Maschine verschieden ist. Von der Stellung dieser Linien hängt aber die Bürstenstellung ab, so daſs dieselbe stets verändert werden muſs, um ein funkenloses Arbeiten der Maschine zu ermöglichen. Bei der vorliegenden Maschine fällt dieser Uebelstand fort, da im Eisenmantel nur der Magnetismus auftritt, der von den sich drehenden Magneten inducirt wird; die Bürsten behalten also stets dieselbe Stellung, gleichviel welche Leistung die Maschine ausübt. Durch diese Eigenschaft der Maschine fallen auch jene schädlichen Inductionsströme fort, die z.B. bei Kurzschluſs der Lagen (Schaltung Fig. 13) durch die plötzlich stark magnetisirende Kraft auftreten, oder wenn bei Ausschaltung einer Lage aus dem Stromkreise (Fig. 11 und 12) der Magnetismus vermindert wird.

Um aber trotzdem die Bürsten auch während des Ganges einstellen zu können, ist die in Fig. 10 Taf. 22 dargestellte Einrichtung getroffen. Im Inneren des hohlen Stromsammlercylinders C ist eine spiralförmige Nuth N angebracht, in welche ein mit dem Cylinder C umlaufender Stift p eingreift. Dieser Stift kann mittels der runden Zahnstange k und des Zahnbogens H in Richtung der Achse verschoben werden; bei dieser Verschiebung wird die Stellung des Cylinders C zu den Magneten verändert, was gleichbedeutend ist mit Drehung der Bürsten bei anderen Maschinen.

Die in Fig. 12 dargestellte Parallelschaltung aller Lagen und Lagenpaare gewährt auſserdem den Vortheil, daſs beim Versagen einer Lage oder einer Bürste die Thätigkeit der anderen Theile nicht nachtheilig beeinfluſst wird; vielmehr wird nur durch die dauernde Ausschaltung einer Lage die Leistung der Maschine beeinfluſst. Ebenso kann man auch, verschiedenen Arbeitsleistungen entsprechend, die Leistung der Maschine dadurch abändern, daſs man eine oder mehrere Lagen aus dem Stromkreise ausschaltet, oder dadurch, daſs man jedes Lagenpaar aus zwei oder mehreren Abtheilungen herstellt, welche an demselben Bürstenpaare befestigt sind. Man kann dann ein oder mehrere Abtheilungen in dem Lagenpaare ausschalten und zwar gleichzeitig bei |348| allen Paaren, oder in irgend einer Reihenfolge. Diese theilweisen Ausschaltungen sind leicht ausführbar, da alle dabei in Frage kommenden Theile des Ankers an der Drehung nicht theilnehmen; es ist also nur nöthig, die leitende Verbindung der auszuschaltenden Theile des Ankers mit den zugehörenden Bürsten oder Federn zu unterbrechen.

Bei gröſseren Anlagen für elektrische Beleuchtung wie für elektrische Arbeitsübertragung hat man in gleicher Weise, wie man galvanische Elemente parallel schaltet, versucht, auch Dynamomaschinen gemeinsam in einem Stromkreise arbeiten zu lassen. Es ist bekannt, daſs, wenn die elektromotorische Kraft bei den Maschinen eine ungleiche ist, eine Maschine die andere stört. Um solchen Schwierigkeiten zu begegnen, hat man bisher diejenige Dynamomaschine, welche beispielshalber in den schon betriebenen Glühlampenstromkreis aufgenommen werden soll, ihren Strom zuerst in eine sogen. Ersatzlampenbatterie bezieh. einen entsprechenden Widerstand senden lassen; darauf hat man ihre Spannung der des Glühlampenstromkreises gleich gemacht und die Maschine auſserdem mit der Ersatzbatterie in den Stromkreis eingeschaltet, welcher bereits von dem die Glühlampen speisenden Strome durchflössen wird. Jetzt wurde die Ersatzbatterie allmählich ausgeschaltet und die dadurch gesteigerte Spannung in bekannter Weise wieder vermindert.

Ein neues Verfahren, Dynamomaschinen elektrisch zu verbinden, haben Siemens und Halske in Berlin (* D. R. P. Nr. 36 865 vom 15. November 1885) angegeben. Zur Erläuterung desselben sei eine Glühlampenanlage vorausgesetzt. Es ist bekanntlich möglich, die elektromotorische Kraft der Maschinen mit gemischter Wickelung oder mit Nebenschluſs, welche zum Betriebe der Glühlampen dienen, durch einen sogen. Regulirwiderstand oder durch Verändern der Umdrehungsgeschwindigkeit zu regeln. Die neu einzuschaltende Maschine wird nun, ohne eine Ersatzbatterie oder entsprechenden Widerstand zu benutzen, derart regulirt, daſs bei offenem äuſserem Stromkreise ihre elektromotorische Kraft gleich ist der Spannung an den Glühlampen, in deren Stromkreis die Maschine aufgenommen werden soll. Darauf wird die Maschine eingeschaltet und keinen Strom senden, aber auch keinen Rückstrom empfangen, so daſs die Dampfmaschine leer läuft. Wird nun die elektromotorische Kraft gesteigert, so wird die Maschine anfangen, Strom zu geben, während die Dampfmaschine belastet wird.

L. Vissière in Paris (* D. R. P. Nr. 36189 vom 30. November 1884) will die Elektromagnete mit den Polschuhen mittels Stahl- bezieh. magnetischen Bolzen verbinden, um eine möglichst rasche Erregung dynamo-elektrischer Maschinen beim Antriebe zu erreichen.

In Fig. 6 und 7 Taf. 22 ist eine mit solcher Pol- und Schenkelverbindung versehene Maschine dargestellt. Die Erregungsschenkel bestehen aus je drei Magneten A, B, B1 , welche so mit je ihrem Polschuh C |349| verbunden sind, daſs sie ihre Inductionswirkung auf den Anker in normaler Richtung ausüben. Die erregenden Elektromagnete haben die Gestalt von rechteckigen, abgestumpften Pyramiden und sind hohl, so daſs ihre magnetische Wirkung bei möglichst geringer Masse und geringem Gewichte doch eine groſse ist.

Die äuſseren Schenkel sind mittels Stahlschraubenbolzen H an den Polschuhen befestigt. Die Bolzen selbst werden vor ihrer Verwendung magnetisirt, so daſs sie stetige Magnete bilden, zu dem Zwecke, stets genügend remanenten Magnetismus zu behalten, um eine rasche Erregung der Maschine herbeiführen zu können. Aus demselben Grunde können auf die Bolzen H noch besondere röhrenförmige Feldmagnete H1 aufgeschoben werden.

Bei der elektrischen Beleuchtung der Städte Bellegarde-sur-Valserine und Roche-sur-Foron haben die von A. de Meuron und Cuénod ausgeführten Dynamomaschinen (vgl. * S. 61 d. Bd.) Anwendung gefunden. Wie der Revue industrielle, 1886 * S. 361 zu entnehmen ist, rührt die Construction der Maschine von Thury her. Diese Dynamomaschinen werden in 4 Gröſsen von 100 Volt Spannung gebaut, welche bei gewöhnlichem Gange bezieh. 20, 30, 60 und 100 Pferd, bei den Umlaufszahlen des Ankers von 600, 450, 350 bezieh. 250 beanspruchen; der gelieferte Strom hat eine Stärke von 150, 225, 450 und 750 Ampère und die Maschinen besitzen einen inneren Widerstand von 0,034, 0,02, 0,009 und 0,004 Ohm. Die beiden groſsen Maschinen können einen Strom zur Versorgung von 600 bezieh. 1000 Glühlampen erzeugen.

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