Titel: | Ueber Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen). |
Fundstelle: | Band 262, Jahrgang 1886, S. 49 |
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Ueber Neuerungen an Elektromotoren
(Dynamomaschinen).
(Patentklasse 21. Fortsetzung des Berichtes Bd.
261 S. 497.)
Mit Abbildungen im Texte und auf Tafel 4.
Ueber Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen).
Alb. Spörel in Breslau (* D. D. P. Nr. 28952 vom 28.
März 1884) bezweckt in dynamo-elektrischen bezieh. magnet-elektrischen Maschinen die
Nutzbarmachung der Foucault'schen Ströme, welche entstehen, wenn eine Kupferscheibe
zwischen entgegengesetzten Magnetpolen sich dreht, und die bisher nicht nutzbar
gemacht werden konnten, da sich immer Kreisströme bildeten.
Der in einer Scheibe i (Fig. 1 und 2 Taf. 4) spiralförmig
über einander gewickelte Draht, dessen Windungen ähnlich den Foucault'schen Stromwegen gewählt sind, soll zwischen zwei sich gegenüber
liegenden, entgegengesetzten Magnetpolen hindurchgeführt werden, um die dabei in
demselben inducirten Ströme zu gewinnen. Die Scheibe i
besteht aus zwei oder mehreren, aus übersponnenem Kupferbande von rechteckigem
Querschnitte hergestellten Spiralen. Die Mitte der Spiralen bleibt frei oder wird
aus Hartgummi gebildet. Diese Spiralen sind unter einander verbunden und so
gewickelt, daſs immer nur ein Strom entstehen kann. Die
Spiralen werden durch den eisernen Ring a zusammen
gehalten und mit Hilfe der 3 Scheiben b, c und d auf der Achse e
befestigt; b und d sitzen
mit Nuth und Feder auf der Achse, während c lose auf
derselben, aber durch 4 Stellschrauben fest an die Spiralen gedrückt ist. Die
Scheibe i ist in einem eisernen Gestelle gelagert und
oben und unten von den Schenkeln je eines hufeisenförmigen Stahl- oder
Elektromagnetes möglichst eng umschlossen. Diese Magnete bestehen aus hufeisenförmig
gebogenen, reihenweise über einander gelegten, in Schuhen befestigten Stahldrähten.
Jeder Schuh trägt auf der inneren Seite eine kreisabschnittförmige Platte, welche so
angeordnet ist, daſs sie bei jeder Umdrehung der Scheibe i die Mitte jeder Spirale 2 mal bedeckt. Die Pole der beiden über einander
liegenden Magnete sind entgegengesetzt und die beiden Pole eines jeden Magnetes
stehen so dicht an einander, daſs sich die Scheibe i
noch frei dazwischen bewegen kann. Auf der Achse e
befindet sich noch auſser der Antriebscheibe der getheilte Ring m (Fig. 2) mit zwei
Schleiffedern. Je nachdem die beiden Enden der Spirale an zwei Ringe mit
Schleiffedern oder an einen getheilten Ring mit Schleiffedern greifen, entstehen bei
Drehung der Scheibe i entweder Wechsel- oder
gleichgerichtete Ströme.
Der von L W. Stockwell in Cleveland, Nordamerika (* D.
R. P. Nr. 28925 vom 9. Januar 1884) angegebene Elektromotor soll die gröſste
Leistung bei einer gegebenen elektromotorischen Kraft liefern; es wird bei demselben
die Drehung der Ankerwelle durch beständige, gleichartige
Einwirkung der feststehenden Magnete auf den Anker hervorgebracht, nicht
durch abwechselnde Anziehung und Abstoſsung. Auſserdem kann man den Anker in beliebiger Richtung umlaufen lassen und denselben
anhalten, indem man den Anker stromlos macht, wo dann die feststehenden Magnete als
Bremsen wirken.
Die feststehenden, im Querschnitte kreisförmigen Magnete A (Fig.
3 und 4 Taf. 4) werden von Bodenscheiben b des
Gehäuses B getragen; ihre Pole a ragen nach einwärts. Die Verbindung mit dem Gehäuse erfolgt mit Hilfe
der Endstücke a1 (Fig. 3), welche
mit den Endscheiben b verbolzt sind; auſserdem wird der
Magnet durch die nichtmagnetischen Stangen a2 gestützt, welche den Magnetpolen gegenüber mit dem
Magnete und dem Gehäuse verbunden sind. Die Polschuhe a
treten beiderseits etwas über die in gewöhnlicher Weise um den Kern des
feststehenden Magnetes ausgeführte Wickelung C hervor;
ein Ende dieser Drahtspule ist mit der am Gehäuse sitzenden Klemmschraube D verbunden, zu welcher der Draht vom positiven Pole
der den Strom für den Elektromotor liefernden Batterie oder sonstigen Stromquelle
führt; das andere Ende jener Spule ist dagegen mit der Klemmschraube E an der vorderen Gehäusewand verbunden. An letzterer
befindet sich eine zweite Klemmschraube F, welche den
vom negativen Pole der Batterie kommenden Draht aufnimmt. Sämmtliche Klemmschrauben
sind vom Gehäuse isolirt. Die vordere Bodenscheibe b
des Gehäuses trägt eine nach auſsen vorspringende Nabe b1 , welche sowohl als Lager für die
Motorachse, als auch für die drehbare Umschalterplatte G dient, die an ihren beiden gegenüber stehenden Enden mittels der
isolirten Bolzen oder Schrauben I (Fig. 6 und 7 Taf. 4) die
Contactknöpfe H trägt. Diese Bolzen treten durch
gekrümmte Schlitze in der Bodenscheibe b nach innen und
tragen hier die Contactbürsten. Die isolirten Klemmschrauben E und F tragen die halbkreisförmigen
Contactplatten K und L.
Die Enden der Contactplatten K und L liegen so dicht bei einander, daſs, wenn die
Umschalterplatte G derart gedreht wird, daſs die
Contactknöpfe H zwischen die Enden der Contactplatten
kommen, diese Platten an beiden Enden gegen die Knöpfe drücken. In dieser Stellung
geht dann der Strom durch die Spulen der festen Magnete auf folgendem Wege: Von der
positiven Klemme D durch die Spulen der festen Magnete
zur Klemme E, durch die Contactplatte K, den Knopf H zu der
anderen Contactplatte L, zur Klemmschraube F und zum negativen Pole der Batterie. Bei dieser
Stellung wird der Strom natürlich von den Bürsten abgelenkt, es geht kein Strom
durch die Ankerspulen und der Motor steht still.
Die Ankerachse S, welche sich innerhalb des von den
radialen Polschuhen der festen Magnete gebildeten Kreises dreht, trägt nahe an einem
Ende, gerade innerhalb des Endstückes b, einen Ring M aus Vulkanit, auf welchem die leitenden
Stromsammlerstücke m und n
(Fig. 3)
angeordnet sind. Von diesem Ringe M wird überdies an
seinem den Ankerspulen zugewendeten Ende eine isolirende Flansche N getragen. Die Bürsten oder Federn o und p, welche an dem
isolirten, durch die Bodenscheibe b hindurchragenden, die Contactknöpfe
H tragenden Bolzen I
befestigt sind, schleifen auf dem Sammelringe. Die Welle S trägt zwei Ankermagnete Q und R, deren Kerne senkrecht auf der Achse und auf einander
stehen und mit ihrer gröſsten Breite parallel zur Achse bezieh. zur Längenrichtung
der Kerne der festen Magnete liegen. Die Pole dieser Ankermagnete sind so
verbreitert, daſs sie im Querschnitte einen Kreisbogen bilden und sich dicht an den
ebenso gebogenen Polschuhen a der festen Magnete
vorüber bewegen. Die Ankermagnete Q und R sind in gewöhnlicher Weise gewickelt; die Enden der
Wickelungsdrähte des ersteren gehen nach den Sammelstücken n, die des letzteren nach den gleichen Stücken m.
Dreht man die die Bolzen I tragende Umschalterplatte G, so kommen die Bürsten o
und p in die der Figur 3 entgegengesetzte
Lage zu den Sammelstücken, wodurch gleichzeitig der Contact der Knöpfe H und der Platten K und
L gewechselt wird. Hierdurch wird die Polarität der
Ankermagnete Q und R, also
auch die Umdrehungsrichtung des Motors umgekehrt. In der Mittelstellung dagegen, wo
die Knöpfe H mit den Platten K und L in Berührung treten, wird der Strom
von den Ankerspulen abgeleitet, geht aber doch noch durch die Wickelung der festen
Magnete, so daſs derselbe hemmend auf den magnetischen Anker einwirkt und diesen zum
Stillstande bringt.
Wie aus Fig. 3
ersichtlich, sind die Bürsten o gerade, die Bürsten p dagegen an ihren Enden so gebogen, daſs sie an o vorbeigehen. Hierdurch entstehen zwei
Berührungspunkte jedes Bürstenpaares, wodurch während einer Umdrehung eine
gleichmäſsige Einwirkung der festen Magnete auf die beiden Ankermagnete erzielt
wird. Wenn nämlich beispielsweise, wie in Fig. 3 und 4 angenommen, die Pole des
Ankermagnetes Q den Polen des festen Magnetes gegenüber
stehen, so ist die Spule des ersteren vollständig ausgeschaltet, weil zwischen den
Bürsten o, p und den Stücken n keine Berührung stattfindet. Der Ankermagnet Q setzt demnach der Einwirkung des festen Magnetes auf den zweiten
Ankermagnet R den geringsten Widerstand entgegen und
dieser empfängt den ganzen Strom. Dreht sich aber der Anker um etwa 25° weiter, so
kommen die Bürsten p in Berührung mit den Stücken w, während die Bürsten o
noch mit m in Berührung sind. Der Strom wird getheilt,
geht durch die Spulen beider Ankermagnete, welche nun der gleichzeitigen Einwirkung
der festen Magnete ausgesetzt sind, so daſs die gröſste Leistung erzielt wird. Geht
der Anker noch weiter, so kommen die Pole des Magnetes R den festen Magneten gegenüber, die Bürsten o gehen von m auf n über, der Magnet R ist ausgeschaltet, so
daſs der ganze Strom durch den anderen Ankermagnet Q
geht.
Eine eigentümliche, in Fig. 5 Taf. 4 dargestellte
Form der Bürsten ist noch zu erwähnen. Die Bürsten
bestehen aus dem quadratischen oder cylindrischen, in den isolirenden Haltern U sitzenden Schafte T,
mit den gabelförmigen
Köpfen t, welche an dem Sammelringe schleifen und durch
Spiralfedern, wie bei T1, oder elliptische Federn, wie bei T2, gegen denselben gedrückt werden. Um jeden Theil
einer Bürste genau einstellen zu können, empfiehlt es sich, den Schaft derselben in
der Längenrichtung zu trennen, wie auf der rechten Seite der Figur 5 angedeutet
ist.
Die European Electric Company in New-York (* D. R. P.
Nr. 20515 vom 18. Januar 1882) will behufs Erhöhung der Leistung den feststehenden
Magnetkern und den kreisenden Inductorkern so anordnen,
daſs sämmtliche Drahtwickelungen des letzteren während
ihrer Drehung zwischen den feststehenden Elektromagneten gleichmäſsig wirksam werden. Die neue Dynamomaschine soll nach Wunsch Wechselströme oder gleichgerichtete Ströme erzeugen.
Bei Hervorbringung der ersteren ist die leitende Verbindung zwischen den
Drahtwickelungen der feststehenden, durch einen Batteriestrom von auſsen erregten
Elektromagnete und denen des Inductors unterbrochen; während bei Erzeugung gleich
gerichteter Ströme diese beiden Drahtwickelungen in leitender Verbindung stehen,
wogegen die Verbindung der feststehenden Elektromagnete mit der äuſseren Batterie
aufgehoben ist. Dieser doppelte Zweck wird durch Verschiebung der mit dem
Stromwender in Verbindung stehenden Contact- oder Schleiffedern und der dieser
Verbindung entsprechenden Umschaltung des Stromes erreicht. Fig. 12 Taf. 4 bietet
eine schematische Skizze des Stromlaufes mit der Stellung der Schleiffedern für
eingeschalteten Stromwender, nebst punktirt gezeichneten Schleiffedern für
ausgeschalteten Stromwender.
Der Kern A des feststehenden Elektromagnetes besteht am
besten aus einem einzigen Stücke Schmied- oder Guſseisen und ist in 20 durch die
inneren Verbindungstücke a1 zusammenhängende Abtheilungen a2 getheilt, welche auf diese Weise die Kerne von
ebenso viel Elektromagneten bilden, deren Wickelung überall in demselben Sinne
durchgeführt ist. Die inneren und äuſseren Enden jeder dieser Spiralen sind so mit
einander verbunden, daſs ein dieselben durchlaufender Strom seine Richtung bei jedem
folgenden Drahtbündel wechselt. So ist z.B. das äuſsere Ende der Wickelung b1 mit dem äuſseren
Ende der benachbarten Wickelung b2 und das innere Ende der letzteren mit dem inneren
Ende der folgenden Wickelung b3 verbunden. Das äuſsere Ende von b3 aber ist wieder mit
dem äuſseren Ende von b4 verbunden u.s.f. bis zu der neben b1 liegenden letzten Wickelung b20. Die inneren Enden
der Wickelungen b1 und
b20 gehen nach den
auf den Ständern sitzenden Klemmschrauben B. Bei dieser
Art der Verbindung besitzen die mit ungeraden Zahlen bezeichneten Wickelungen alle
dieselbe Stromrichtung, während die mit geraden Zahlen bezeichneten die
entgegengesetzte Stromrichtung haben. In Folge dieses Stromlaufes bilden die
einzelnen, mit Draht umwickelten Abtheilungen des feststehenden Kernes A mit ihren nach innen gekehrten Sehenkeln ebenso viele
Elektromagnete, deren gleichnamige Pole in den Schenkeln dicht neben einander liegen
und durch das Polstück a1 verbunden sind. Der elektrische Strom geht durch den einen Draht b in die Spiralen des feststehenden Kernes und tritt,
nachdem er dieselben alle durchlaufen hat, durch den anderen Draht b wieder aus. Je nachdem die Spiralen nach der einen
oder anderen Richtung um den Kern A gewickelt und die
Enden derselben mit einander verbunden werden, wird dieselben der elektrische Strom
in der einen oder in der anderen Richtung durchlaufen. Dieser so gebildete
feststehende Magnet wird von zwei auf der Grundplatte befestigten Ständern getragen;
die Klemmschrauben B sind von letzteren isolirt.
Im Inneren dieses feststehenden Elektromagnetes kreist der Inductor C, dessen Kern ebenfalls 20 Abtheilungen enthält,
welche aus den nach auſsen gerichteten radialen Schenkeln c2 mit den inneren Verbindungsstücken c1 bestehen. Ueber
letztere ist nun wieder zwischen den Schenkeln c2 die Drahtwickelung gelegt und zwar überall in
derselben Richtung; die inneren und äuſseren Enden dieser Spiralen sind in derselben
Weise verbunden wie beim feststehenden äuſseren Magnete A. Es bildet daher dieser Inductor ebenfalls 20 Elektromagnete, deren
gleichnamige Schenkel c2 an einander liegen und durch die Polstücke c1 verbunden sind. Natürlich wechselt die
Polarität dieser Elektromagnete während der Drehung des Inductors beständig. Der
eine Draht d geht vom inneren Ende der Wickelung d1 nach einem auf der
Inductorachse sitzenden Metallringe D, während das
innere Ende der Wickelung d20 mit einem zweiten auf dieser Achse sitzenden Metallringe D1 durch den anderen
Draht d verbunden ist. Die beiden Ringe D und D1 sind sowohl von einander, als auch gegen die Achse
isolirt; auf denselben ruhen die von metallenen Stützen gehaltenen Schleiffedern
oder Bürsten E und E1 , welche mit den Drähten e verbunden sind. Diese Stützen sind von den die Lager der Achse bildenden
Armen des feststehenden Elektromagnetes isolirt. Die Drähte d führen weiter von den Ringen D und D1 nach einer der
beiden Metallplatten des auf der Achse sitzenden Stromwenders H. Diese beiden Platten sind kammförmig ausgestanzt und
greifen mit ihren Zinken oder Fingern in einander; doch sind dieselben sowohl von
einander, als auch gegen die Achse und von den Ringen D
und D1 isolirt. Jede
Platte hat halb soviel Finger, als der Ankerring Abtheilungen besitzt. Die
Schleiffedern E und E1 können bis zur Berührung mit den Stromwendern,
also in die Lage J bezieh. J1 gebracht werden. Der Kern des
Inductorringes wird aus einer groſsen Anzahl dünner, von einander isolirter
Eisenblechscheiben gebildet, welche durch Bolzen zusammen gehalten werden und mit
Hilfe einer Nabe, deren Arme in die Zwischenräume der Schenkel c2 eingepaſst sind, auf
der Achse von C befestigt werden. In Folge der
Zusammensetzung des Inductorkernes aus dünnen Scheiben, im Gegensatze zu dem aus dem
Ganzen hergestellten feststehenden Kerne, wird ersterer sehr leicht magnetisirt und entmagnetisirt, was
besonders wesentlich ist, wenn die Maschine als Motor benutzt wird, weil der im
Kerne des feststehenden Elektromagnetes verbleibende, wenn auch nur geringe
remanente Magnetismus, sofort einen schwachen Inductionsstrom in den Spiralen
erzeugt, sobald sich der Anker in Bewegung setzt.
Um einen fortdauernd gleichgerichteten Strom zu liefern, müssen die Umschalter M und M1 den Stromkreis schlieſsen, während K und K1 geöffnet sind. Der in den Spulen des Inductors
erzeugte elektrische Strom geht dann mit Hilfe der Drähte d nach den beiden Platten des Stromwenders H,
welcher die Wechselströme in einen Gleichstrom umwandelt. Der Strom geht dann durch
die Bürste J, den Draht h,
den Umschalter M, die Drähte g und b nach den Spulen des feststehenden
Elektromagnetes; nachdem der Strom dieselben durchlaufen hat, geht derselbe durch
Draht g1, Umschalter
M1 und Draht i in die Leitung o, deren
anderes Ende durch den Draht j mit der Bürste J1 in Verbindung steht.
Durch die Drähte N und mittels der Klemmschrauben B wird ein besonderer Batteriestrom in die Windungen
des feststehenden Elektromagnetes geleitet, so daſs bei Drehung des Inductors in
seinen Spiralen Inductionsströme entstehen. Führt man dagegen bei derselben Stellung
der Umschalter M und M1 den äuſseren Batteriestrom durch die Leitung o ein, so kann die Maschine als Motor benutzt werden.
Um Wechselströme zu erzeugen, bringt man die Bürsten aus der Stellung J bezieh. J1 in die punktirt gezeichneten Stellungen E und E1, d.h. man schaltet den Stromwender H aus, die Ringe D und D1 dagegen ein. Dazu
öffnet man die Umschalter M und M1 und schlieſst durch Drehung von K und K1 den Strom zwischen e,
f und e1, f1. Durch die Drähte
N wird der Batteriestrom in die Wickelungen des
feststehenden Magnetes geleitet. Die in den Spulen des Inductors erregten Ströme
gehen dann durch die Drähte d, die Ringe D und D1, die Bürsten E und
E1, die Drähte e und e1, durch die Umschalter K und K1
sowie die Klemmschrauben L und L1 in die Leitungen o zur beliebigen Verwendung.
Hopkinson's Verbesserungen der Edison'schen Dynamomaschine beziehen sich nach dem Scientific American Supplement, 1884 * S. 6929 einerseits auf die Elektromagnete, andererseits auf den Anker. Bei den ersteren ist es namentlich die Anwendung
eines groſsen starken Eisenkernes für jeden
Schenkel, statt der früher benutzten zwei oder drei runden Eisenstäbe, deren jeder
mit Draht umwickelt war. Die Maschine erhält dadurch die bereits in D. p. J. 1884 254 * 469
skizzirte mehr gedrungene Form. Zugleich führte Hopkinson die Umwickelung der Magnete mit Draht von quadratischem
Querschnitte ein, wodurch der Wickelungsraum besser ausgenutzt wird als bei rundem
Drahte. Bei der Construction des Ankerkernes sind die die einzelnen Eisenscheiben
desselben zusammenhaltenden Längsbolzen beseitigt und durch groſse Muttern ersetzt,
welche auf die Welle
aufgeschraubt sind. Die früher verwendeten Bolzen und Endscheiben bildeten einen
besonderen Stromkreis, in welchem schädliche, nur eine nachtheilige Erhitzung
herbeiführende Nebenströme kreisten. Ferner werden die Mittellöcher in den
Eisenscheiben des Ankerkernes möglichst klein gemacht, um bei demselben Durchmesser
mehr Eisen im Kerne zu haben. Durch diese Verbesserungen ist es möglich geworden,
daſs z.B. die frühere 150 Lampen-Maschine jetzt für 250 Lampen ausreicht. Das neue
Modell der letzteren Gröſse hat einen Anker von 255mm Durchmesser mit 0,02 Ohm Widerstand kalt und 17 Ohm Widerstand in den
Magneten.
R. J. Gülcher in Biala (vgl. 1882 245 283. 1884 254 466) verbesserte besonders
die Wickelung der Feldmagnete, um eine gleichbleibende
Spannung an den Klemmschrauben zu sichern. In seiner 4poligen Maschine sind 8
Magnetkerne zu wickeln. Jeder derselben erhält eine Nebenschluſsspule von dünnem
Drahte und über dieser eine Hauptspule von starkem Drahte. Die ersteren 8 Spulen
sind dann hinter einander geschaltet und als Nebenschluſs zu den Polklemmen, wogegen
die 8 Hauptspulen parallel geschaltet sind. Der beabsichtigte Zweck wurde namentlich
bei kleineren Maschinen sehr gut erreicht, indem z.B. eine solche auf 65 Volt
berechnete Maschine bei einem äuſseren Strome von 36 bis 88 Ampère genau 65 Volt,
bei 105 Ampère 64 Volt und bei 130 Ampère 63,5 Volt ergab. Gröſsere Maschinen
lieferten nicht so befriedigende Ergebnisse.
Gülcher's Dynamomaschine für galvanoplastische Zwecke unterscheidet sich von den für
Beleuchtungsanlagen besonders durch den Anker. Derselbe besteht, wie in Fig. 9 bis 11 Taf. 4
veranschaulicht ist, aus einem aus mehreren Theilen verleimten flachen Holzringe als
Kern, der an beiden Seiten mit mehreren schwachen, von einander isolirten Ringen von
Holzkohlenblech bekleidet ist, welche letztere mittels durchgehender Nieten mit dem
Holzkerne verbunden sind. Der hölzerne Kern springt jedoch sowohl nach innen, als
auch nach auſsen über die Eisenringe vor und diese vorstehenden Theile sind mit
einer gröſseren Anzahl Ausschnitten versehen, in welche die aus Fig. 9 und 10 ersichtlichen
Kupferstäbe eingelegt sind. Je zwei dieser Kupferstangen A und B bilden zusammen eine Spule; das
innere Ende der Stange A ist an einem in den Holzkern
eingelassenen Kupferstücke befestigt, welches bis B
reicht. Die Stange A ist nun 2 mal in der Richtung von
links nach rechts um den Holzkern gewickelt; das innere Ende der Stange B schlieſst sich ebenfalls an das erwähnte Kupfer stück
an; doch ist die Stange B selbst von rechts nach links,
aber ebenfalls 2 mal um den Holzkern gewickelt. Die äuſseren Enden der beiden
Stangen sind mit dem Stromsammler C verbunden, der nach
Fig. 11
innerhalb der Ständer der Maschine liegt. In den so gebildeten beiden Theilen der
Spule hat der Strom dieselbe Richtung. Der so hergestellte Anker wird durch 2
Scheiben getragen, von
denen die eine auf der Welle festgekeilt ist, während die zweite durch Schrauben mit
dieser verbunden wird. Durch die Kegelform des äuſseren Randes dieser Scheiben wird
der Ankerring selbst festgehalten. Es sind 8 Magnetspulen E vorhanden, welche mit Hilfe eines Umschalters entweder sämmtlich hinter
einander, oder in zwei gleichen Gruppen parallel geschaltet werden können. Bei der
ersten Schaltungsweise lieferte die Maschine, welche sich s. Z. nach Engineering, 1884 Bd. 38 * S. 423 auf der Londoner
Gesundheitsausstellung 1884 befand, bei 800 Umgängen in der Minute einen Strom von
1700 Ampère und 5 Volt. Jede Spule hatte 80 Windungen Draht von 8mm Dicke mit 0,1 Ohm Widerstand; der Strom geht
durch dieselben in Reihen von 50 Ampère. Sind die Spulen zu zwei Stromkreisen
vereinigt, so geht durch jeden derselben der doppelte Betrag vom Strom.
Fig. 1., Bd. 262, S. 56Die Victoria-Dynamomaschine der Anglo-American Electric Light Corporation ist eine von
Mordey abgeänderte Schuckert'sche Flachringmaschine, weiche sich
namentlich durch die Polstücke von den früheren Maschinen dieser Art unterscheidet
und sowohl mit 4, als auch mit 8 Polen ausgeführt wird. Entsprechend den von Prof.
S. Thompson an älteren Maschinen gemachten
Beobachtungen, daſs die weit umfassenden Polstücke derselben zu falscher Induction
Veranlassung geben, hat Mordey jedes der Polstücke auf
etwa 30° des Umfanges beschränkt, während dieselben sich in radialer Richtung auf
den ganzen Anker erstrecken. Diese aus Guſseisen hergestellten Polstücke sind auf
die Weicheisenkerne der Magnete aufgegossen. Der Anker der Maschine gleicht mehr dem
Pacinotti'schen als dem Gramme'schen Ringe; er besteht aus am Umfange gezahnten Ringen von
Holzkohlenblech, welche sowohl elektrisch, als auch magnetisch sorgfältig von
einander isolirt sind, wobei auch die Verbindung derselben durch Längsbolzen
vermieden ist. (Vgl. oben S. 54 Hopkinson's
Verbesserungen an Edison's Maschinen.) Zwischen die
Zähne dieser Ringe sind die Drahtspulen gewickelt. Diese Maschinen haben nur zwei
Bürsten, zu welchem Zwecke Mordey diejenigen
Bogenstücke der Ankerspulen unter einander verband, welche hinsichtlich der Pole
gleiche Stellung haben, und diejenigen Stäbe des Sammlers in metallische Verbindung
brachte, welche dasselbe Potential besitzen. Es sind also bei der 4 poligen Maschine
die gegenüber liegenden Stäbe des Sammlers verbunden und die beiden Bürsten sind 90°
von einander entfernt.
Textfig. 1 ist ein Diagramm der Potentiale am Sammler;
bei a liegt die positive, bei b die negative Bürste. Die Victoria-Dynamomaschine ist selbstregulirend,
indem jeder Magnet mit Doppelspule gewickelt ist; die innere dient für den
Hauptstrom, die äuſsere für den Nebenstrom.
Bei den von derselben Gesellschaft gebauten 8 poligen Maschinen kommen nach dem Scientific American Supplement, 1884 * S. 6930
ebenfalls nur 2 Bürsten zur Anwendung; der Ankerring hat 120 Abtheilungen, so daſs
zwischen jedem Pole sich 15 derselben befinden; jede Abtheilung des Sammlers ist mit
der um 90°, 180° und 270° entfernten verbunden.
B. E. Crompton's Verbesserungen der Bürgin'schen Dynamomaschine (vgl. 1882 245 * 283) beziehen sich zunächst auf den Anker, indem er statt der ursprünglich angewendeten,
aus Eisendraht gewickelten, quadratischen Ringe, welche neben einander auf der Achse
sitzen, solche von sechsseitiger Form mit 6 Spulen anwendete, dabei gleichzeitig die
Zahl dieser Ringe auf 10 erhöhend, so daſs der Anker aus 60 Abschnitten besteht.
Auch die ursprüngliche schraubenförmige Anordnung wurde verlassen und die Eisenmasse
in den sechsseitigen Ringen vermehrt. Zu gleicher Zeit wendeten Crompton und Kapp die
gemischte Wickelung der Magnete an. Eine weitere Abänderung des Ankers besteht
darin, daſs die 10 schmalen Ringe durch 4 breite Ringe ersetzt wurden, so daſs auch
der Sammler jetzt nur 24 Theile statt der bisherigen 60 erhielt. In den neuesten
Maschinen verwendet Crompton indeſs auch einen
cylindrischen, aus dünnen Ringen von Holzkohlenblech hergestellten Anker, ähnlich
dem Pacinotti'schen Ringe. Bei der Wickelung der
Magnete ist die Spule für den Hauptstrom unmittelbar auf den Eisenkern, die für den
Nebenstrom auf erstere gewickelt, also entgegengesetzt der Gramme'schen und Gülcher'schen Methode.
Ferranti, Thomson und Ince
haben ihre Dynamomaschine (vgl. 1884 254 * 476) in
mehrfacher Hinsicht verbessert und bei Gelegenheit der Gesundheitsausstellung zu
London 1884 eine für 1000 Lampen bestimmte, von der Hammond
Electric Light Company in London ausgeführte derartige Maschine
ausgestellt. Dieselbe wird, wie auch die früheren Maschinen, durch eine besondere
Siemens'sche Dynamomaschine erregt. Die allgemeine
Anordnung und namentlich auch die der Magnete ist dieselbe wie früher; an jeder
Seite des Gestelles befinden sich 24 Magnetkerne angegossen, über welche die aus
3mm,5 starkem, doppelt über sponnenem Drahte
über besonderen Formen vorher gewickelten Spulen geschoben sind. Die 48 Spulen sind
parallel geschaltet. Der erregende Strom hat 30 Ampère. Die in 470mm langen Phosphorbronzelagern laufende Stahlachse
ist hohl, um einerseits das Gewicht zu verringern, andererseits um die Hauptleiter
nach dem auſserhalb liegenden Stromsammler zu führen. Die Achse hat in den Lagern
114mm Dicke. Fig. 15 bis 17 Taf. 4
zeigen die Einrichtung.
Die hohle Ankerachse C nimmt zwei concentrische
Kupferleitungen auf, mit welchen sämmtliche Kupferstreifen des Ankers elektrisch
verbunden sind. Auf der Achse C ist mit Hilfe von Nuth
und Feder die aus 2 Theilen bestehende Scheibe D
befestigt, deren beide Hälften durch Schrauben zusammengehalten und gegen den
Centrirungsring E gedrückt werden. Die Scheibenhälften
D haben halb soviel (also 6) Arme, als der Anker
wellenförmige Biegungen besitzt, und an jedem derselben wird die nach innen
gerichtete Biegung der Wickelung durch eine Schraube F
(Fig. 16)
gehalten. In Fig.
15 und 16 ist die Isolirung aller einzelnen Theile von einander durch schwarze
Linien angedeutet. Auſserhalb der Scheibe D, aber von
dieser isolirt, befindet sich dann noch die zweitheilige Hülse G mit 6 Armen, welche den durch die innere Nabe D nicht bereits gesicherten Einbiegungen des Ankers
entsprechen. Die Verbindung ist hier durch Nieten und Stehrollen F1 hergestellt und zwar
ist eine um die andere mit einer Folge der Enden der Kupferstreifen der
Ankerwickelung verbunden, wodurch die Hülse G einen Weg
für den Strom nach den Sammlern bildet. Die andere Folge der Enden jener
Kupferstreifen ist in gleichen Abständen mit dem metallenen, sternförmigen, den Kern
der Ankerwickelung bildenden Ringe H verbunden (vgl.
Fig. 17).
Die Arme dieses Sternes H sind in gleicher Höhe mit den
Nieten F1
abgeschnitten; der Strom geht daher von dem Sterne H
durch die Bolzen I in die Hülse J, von hier durch die Bolzen K zu der
Kupferröhre L, an deren Ende eine der Sammelscheiben
P aufgesetzt ist. Der andere Stromtheil geht, wie
bereits erwähnt, durch die Hülse G, die Bolzen M zu dem inneren Leiter N
und durch diesen nach der zweiten Sammelscheibe P.
Diese beiden Leiter L und N sind zunächst durch Elfenbeinstücke in richtiger Entfernung gehalten und
dann ist eine geeignete, nichtleitende Masse in den Zwischenraum gepreſst, so daſs
beide ein sehr festes Ganze bilden. Die Schleifen des Ankers sind von 8
Kupferstreifen von 9mm,5 Breite und 1mm,5 Dicke gewickelt, mit 0mm,5 starken Zwischenlagen von vulkanisirter
Faser. Jeder Streifen ist etwa 28m,5 lang und
macht 4 vollständige Wickelungen. Der Widerstand des Sternes beträgt 0,0062 Ohm
zwischen den Sammelscheiben. Bei 600 Umdrehungen in der Minute beträgt die
elektromotorische Kraft an den Klemmen 110 Volt; 10 Volt werden auf Verluste in den
Leitungen gerechnet; diese Grenze kann durch den erregenden Strom der Siemens'schen Dynamomaschine inne gehalten werden.
Die wichtigste Neuerung an der beschriebenen Maschine ist jedenfalls die Art und
Weise, wie Ferranti einen vollständigen Contact
zwischen den Sammelscheiben und den zu den Lampen führenden Hauptleitungen
herstellt. Bei allen Bürsten und ähnlichen diesem Zwecke dienenden Vorrichtungen
wird durch das Vorhandensein der wenn auch noch so dünnen Oelschicht zwischen
Sammler und Bürste ein nicht unwesentlicher Widerstand in den Stromkreis eingeführt
und die Veranlassung zur Funkenbildung an den Bürsten gegeben. Um dies zu vermeiden,
füllt Ferranti den Zwischenraum zwischen den Sammlern
und Leitungen mit einer unter Druck stehenden Quecksilberschicht aus und erhält so
eine groſse Contactfläche bei geringstem Widerstände. Die Einrichtung dieser Sammler ist aus Fig. 13 und
14 Taf. 4
ersichtlich. Die Sammler sind vollständig aus Eisen und Stahl hergestellt und
bestehen jeder aus einer Scheibe P, welche auf den
beiden oben erwähnten concentrischen Leitern L und N (Fig. 16) aufgesetzt sind
und in einem ausgebohrten Kasten kreisen, ohne dessen innere Fläche zu berühren.
Diese Kasten sind auf den Büchsen R befestigt, welche
auf den am Hauptlager sitzenden Bolzen Q stecken,
jedoch durch Elfenbeinbüchsen von diesem isolirt sind. Die eine Büchse R hat eine seitliche Verlängerung (vgl. Fig. 14), welche durch
eine Kupferstange mit den im Fuſsboden liegenden Hauptleitungen verbunden ist. Das
Quecksilber wird von einem Gefäſse bei O in die Kasten
der Stromsammler eingeführt, wo es sich, sobald die Maschine in Ruhe ist, am Boden
sammelt und durch einen Hahn abgezogen werden kann. Wenn sich die Sammelscheibe P dreht, wird das Quecksilber mitgenommen und durch die
Centrifugalkraft nach dem Umfange der Scheibe getrieben, wo es zwischen dieser und
dem Kasten eine dünne Haut bildet; der Druck, unter welchem das Quecksilber steht,
wird an einem Standglase gemessen. Mit 80mm
Druckhöhe kann vollkommener Contact ohne Reibung erzielt werden.
Die Schmierung der Lager ist bei dieser Maschine ebenfalls eigenthümlich und erfolgt
aus einem seitwärts höher stehenden Oelgefäſse, von welchem Röhrchen nach den zu
ölenden Stellen geführt sind. Auf denselben sitzen kurze Glasröhren, über denen sich
ein Regulirventil befindet, welches so gestellt wird, daſs das Oel tropfenweise
durch das Glas abflieſst. (Vgl. Engineering, 1884 Bd.
38 * S. 333.)
Die sogen. „Clerc and Bureau Dynamo“, welche die Electric Sun Lamp and Power Company in London auf der
Gesundheitsausstellung 1884 vorgeführt hat, besitzt Aehnlichkeit mit der Gramme'schen Wechselstrommaschine. Auf der Hauptachse
der Maschine ist eine 12seitige Nabe befestigt für die 12 radial stehenden
Magnetkerne, welche in den aus Engineering, 1884 Bd. 38
* S. 353 entnommenen Schnittfiguren 18 und 19 Taf. 4 dargestellt sind. Die Bolzen
dieser Kerne sind, wie ersichtlich, durch Muttern in der Nabe befestigt. Die nach
auſsen stehenden Pole der Magnetkerne sind abwechselnd Nord und Süd; dieselben
werden durch eine besondere Siemens'sche Dynamomaschine
erregt, deren Strom durch Bürsten auf die Sammelringe am Ende der Achse übertragen
wird und durch innere Leiter nach den Magneten geht. Der Inductionsstrom wird in
feststehenden Spulen erzeugt, die eine Art feststehenden Gramme'schen Ring bilden. Jede derselben ist auf einen eisernen Kern (Fig. 19)
gewickelt, welcher nicht vollständig vom Wickelungsdrahte bedeckt wird, sondern mit
seinen umgebogenen Enden frei liegt und so dem inducirenden Einflüsse der kreisenden
Magnete unmittelbar ausgesetzt ist. Jeder Kern ist mit 2 hölzernen Seitenstücken,
welche die Flanschen der Spule bilden, und mit einem hölzernen Mittelstücke
versehen, welches die Spule in 2 Theile scheidet. Diese Holzstücke springen über die Enden der
Spulen vor und sind an bogenförmigen Endstücken befestigt, welche zusammen einen von
den Ständern der Maschine getragenen Ring bilden. Die Enden der Spulen sind nach
einem Sammelbrete geführt, wo sie nach Wunsch geschaltet werden können. Die
Anordnung der feststehenden Spulen gestattet, mit Leichtigkeit eine Veränderung in
der Spannung und Stromstärke vorzunehmen, da die Spulen hinter einander, parallel
oder gemischt geschaltet, oder auch zu verschiedenen unabhängigen Gruppen vereinigt
werden können, so daſs man Glühlicht- und Sonnenlampen gleichzeitig speisen kann.
Die ausgestellte Maschine machte 600 Umgänge in der Minute und erzeugte einen Strom
von 12 Ampère mit 1200 Volt.
Fig. 2., Bd. 262, S. 60Obgleich die neueren Dynamomaschinen von Weston (vgl. 1884 253 * 483) keine wesentlichen
Aenderungen aufweisen, mag hier noch ein selbstthätiger
Regulator erwähnt werden, welcher besonders da angewendet wird, wo die
Geschwindigkeit sehr leicht wechselt, und der darauf beruht, durch Nebenschluſs
einen geeigneten Betrag an Strom in die Spulen der Feldmagnete zu schicken, um die
Gleichmäſsigkeit des magnetischen Feldes zu erhalten. Dieser Regulator enthält, wie
nach dem Engineer, 1884 Bd. 58 * S. 300 aus Textfig. 2 zu entnehmen, einen Elektromagnet M im Hauptstromkreise, welcher auf den durch die Feder
S abgezogenen Anker m
wirkt. Die Scheibe D wird von dem Triebwerke aus in
Drehung versetzt und veranlaſst dabei eine schwingende Bewegung eines dreiarmigen
Hebels C (vgl. Fig. 8 Taf. 4), welcher
die Klinken P und P1 trägt, die für gewöhnlich auf den entsprechenden
Schalträdern R bezieh. R1, jedoch ohne einzugreifen, ruhen.
Sobald aber durch Zunahme des Stromes der Anker m
angezogen wird, greift die eine Klinke in ihr Rad, dessen drehende Bewegung sich
derart auf den Arm J überträgt, daſs mit Hilfe der auf
einem Stromsammler gleitenden Contacte j ein Widerstand
in den Stromkreis der Feldmagnete eingeschaltet wird. Hat der Strom seine normale
Stärke wieder erlangt, so tritt die Feder S in
Thätigkeit und der andere Schaltkegel gelangt mit seinem Rade in Eingriff, wodurch
der Widerstand allmählich wieder ausgeschaltet wird.
Van Depoele construirt nach Engineering, 1884 Bd. 38 * S. 435 den Ankerkern seiner
Dynamomaschine aus schmiedeisernen Stangen, welche parallel zur Achse an dem inneren
und äuſseren Umfange mehrerer schmiedeiserner Ringe aufgenietet sind, so daſs
dadurch ein cylindrischer Körper entsteht, welcher in geeigneter Weise mit der Achse
verbunden wird. Die Kerne der Feldmagnete bestehen ebenfalls aus Schmiedeisen;
dieselben haben rechteckigen Querschnitt mit stark abgerundeten Ecken und sind in
geeigneter Weise mit den halbkreisförmigen Polstücken, zwischen welchen der Anker
kreist, verbunden. Die gröſseren Maschinen sind mit einem besonderen Erreger für die
Magnete versehen und es wird, um bei Dynamomaschinen für 20 bis 40 Lampen constanten
Strom zu erhalten, eine gemischte Wickelung des Ankers in Verbindung mit zwei
verschiedenen Stromsammlern verwendet. Ein Theil der Spulen ist mit dem kleineren
Stromsammler verbunden und dient allein zur Erregung der Feldmagnete, während die
übrigen Spulen mit dem gröſseren Stromsammler in Verbindung sind und den Hauptstrom
geben. Die Bürstenhalter sitzen auf einem Ringe, der entweder von Hand oder
selbstthätig mit Hilfe eines Stromregulators eingestellt werden kann.
A. de Meuron und Cuénod in Genf, Schweiz (* D. R. P. Nr.
29836 vom 6. November 1883) ordnen die gewöhnlich rechteckig gestalteten Magnete A (Fig. 21 und 22 Taf. 4)
ihrer Dynamomaschine in Vielecksform um den Anker an;
die gleichnamigen Pole zweier benachbarter Magnete stoſsen in den Ecken des
Vieleckes zusammen und werden durch die die Vielecksecken ausfüllenden, die
Ankertrommel auf etwa ¾ ihres Umfanges umgebenden Polstücke P verbunden. Die Ankertrommel selbst besteht aus Scheiben K, auf deren Umfang eine isolirende Masse I aufgetragen ist, über welche dann Eisendraht oder ein
anderes magnetisches Material gewickelt ist. Auf dieser Drahtunterlage, welche die
Wirkung des magnetischen Feldes verstärken soll, sind die Drähte 1, 2, 3 u.s.w. (vgl. Fig. 20 Taf. 4) parallel
zur Achse aufgelegt, welche durch die Drähte a, b, c..,
α, β, γ.. und a1, b1, c1.. nach einem gewissen Systeme verbunden sind. So
ist z.B. der Leiter 4 an dem einen Ende der Trommel
durch den Draht a mit dem auf derselben Trommelseite
liegenden Ende des Leiters 1 verbunden. Das auf der
anderen Trommelseite liegende Ende von 1 ist durch
Draht α mit dem Leiter 6
verbunden, während 6 wiederum an der anderen Seite
durch den Draht b, welcher auf derselben Seite wie a liegt, verbunden wird; ferner steht 3 mit 8 durch Draht β wieder auf der Seite von α in Verbindung u.s.w. Wie aus Fig. 20 zu ersehen ist,
kann der Wickelungsdraht, bevor derselbe von 1 nach 6 geführt wird, noch ein oder mehrere Male durch die zu
a parallele Sehne a1 nach 4 zurückgeführt
werden. Die Entfernung der Leiter 1 und 4, 6 und 3 u.s.f. bestimmt
sich nach der Zahl der Magnete, beträgt also hier ⅙ des Umfanges, während sich die
Entfernung zwischen 1 und 6,
3 und 8 nach der Zahl der Bogenstücke des
Stromsammlers C richtet, und ist hierdurch die Anzahl
der Gruppen bedingt, zu
welchen die Leiter vereinigt sind. Jede dieser Gruppen ist durch ein von den
Verbindungsdrähten α, β, γ.. ausgehendes Stück l mit dem einen Bogenstücke des Stromsammlers
verbunden. Auf letzterem schleift ein System von Bürsten D, deren Halter an einem auf dem Lager drehbaren Sterne F befestigt sind. Durch Verschiebung dieses Systemes um
⅙ Umdrehung kann die Stromrichtung umgekehrt werden.
Die Leiter können, statt parallel zur Achse, auch radial angeordnet sein und dann
wird die Trommel durch eine Scheibe von groſsem Durchmesser ersetzt. Die
Verbindungsdrähte a, b, c.. sind dabei auf der einen
Seite dem äuſseren Umfange nach, auf der anderen Seite in einer gewissen Entfernung
von der Achse und die Magnete dann in diesem Falle zu beiden Seiten der Ankerscheibe
angeordnet.
(Schluſs folgt.)