Titel: | Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen). |
Fundstelle: | Band 268, Jahrgang 1888, S. 351 |
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Neuerungen an Elektromotoren
(Dynamomaschinen).
(Patentklasse 21. Fortsetzung des Berichtes Bd.
267 S. 450.)
Mit Abbildungen im Texte und auf Tafel 21.
Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen).
J.A. Fleming in London gibt in seinem englischen Patent
Nr. 9478 vom 21. Juli 1886 folgende Vorrichtung zur Regulirung des Stromes solcher
Dynamomaschinen, welche von einer, in ihrer Bewegung sehr unregelmäſsigen
Kraftquelle, wie z.B. von der Achse eines Eisenbahnwagens oder einer Schiffswelle,
betrieben werden. Die Feldmagnetspulen der Dynamo sind in hinter einander
geschalteten Abtheilungen gewickelt. Das eine Ende dieser Schaltung ist mit der
einen Bürste oder der Hauptklemmschraube der Maschine verbunden, das andere Ende ist
isolirt. Jede dieser Feldmagnetspulen ist mit einem Contactstück eines Commutators,
oder getheilten Contactbogens verbunden; diese Contactstücke sind gegen einander
isolirt. – Ueber diesem Bogen bewegt sich ein Contacthebel, der durch einen Draht
mit der zweiten Bürste oder der zweiten Hauptklemme der Maschine in leitender
Verbindung steht. Hiernach wird die Anzahl der zwischen die Hauptklemmen der
Dynamomaschine geschalteten Spulen abhängig sein von der Stellung des Contacthebels
bezieh. sich mit dieser ändern. – Die erste Abtheilung der Feldspulen besteht aus
Draht von geeignetem Querschnitt und Länge, und dient als erregende
Nebenschluſsspule, wenn die treibende Maschine, also auch die Dynamo, mit der
geringsten für die beabsichtigte Leistung (Beleuchtung) zulässigen Geschwindigkeit
läuft. Alle folgenden Spulen sind in entgegengesetzter Richtung gewickelt, so daſs jede
folgende der in Hintereinanderschaltung noch hinzugefügten Spule in betreff der
Erregung der Feldmagnete entgegengesetzt wirkende Windungen hinzufügt, wodurch die
auf die Magnete wirkende Kraft entsprechend verringert wird. – Die mit wachsender
Geschwindigkeit des treibenden Motores nothwendige allmähliche Einschaltung dieser
negativen Spulen wird mit Hilfe eines Schwungkugelregulators bewirkt und die
Geschwindigkeit der Maschine innerhalb gewisser Grenzen annähernd gleich
erhalten.
Wird die Dynamo zum Laden von Speicherbatterien benutzt, so wird das bei zu geringer
Geschwindigkeit zu befürchtende Auftreten eines Rückstromes von der Speicherbatterie
nach der Dynamo dadurch verhindert, daſs der Regulator bei einer bestimmten
Geschwindigkeit einen Relaisstromkreis öffnet oder schlieſst, der seinen Strom von
den Speicherzellen erhält und mittels eines Solenoides auf einen
Quecksilberumschalter einwirkt, durch welchen der die Zellen ladende Stromkreis
geöffnet oder geschlossen wird. (Engineering, 1887 Bd.
44 * S. 239.)
A.B. Holmes und J.C.
Vaudrey in Liverpool suchen nach ihrem englischen Patent Nr. 9708 vom 27.
Juli 1886 die in den Stromkreis einer, zur Ladung von Speicherzellen bestimmten
Dynamomaschine einzuschaltenden groſsen Widerstände durch folgende, das Oeffnen und
Schlieſsen des Stromkreises selbstthätig bewirkende Vorrichtung zu ersetzen. Sie
benutzen hierbei den Nebenstromkreis der Dynamo. In Fig. 10 Taf. 21
bezeichnet A einen um B
frei schwingenden Hebel von weichem Eisen, der in seinem mittleren Theile von einer
Spule G umgeben ist. Zu beiden Seiten der letzteren
befinden sich die beiden Elektromagnete H und I, deren Spulen einen Theil des Hauptstromkreises
zwischen der Dynamomaschine und den Speicherzellen bilden. Die Spule G ist mit einer zweiten Spule hinter einander
geschaltet, welche die beiden Elektromagnetkerne umgibt, und zwar in einer solchen
Richtung, daſs die gleichnamigen Pole beider Magnete auf einer Seite liegen, wie die
Fig. 10
zeigt. Das Gewicht E auf dem einen Ende des Hebels A ist so regulirt, daſs es das Contactstück C am anderen Ende desselben aus dem Quecksilbercontacte
D (oder von einem anderen Contact) hebt, wenn die
Dynamomaschine nicht in Thätigkeit ist; gleichzeitig kommen in dieser Stellung des
Hebels die Pole desselben in die Nähe der gleichnamigen Pole N und S der beiden Elektromagnete B und I. Hat die Dynamo
ihre normale Geschwindigkeit, so veranlaſst die Abstoſsung zwischen den
gleichnamigen Polen der Magnete und des Hebels und die Anziehung zwischen den
ungleichnamigen Polen das Eintauchen des Contactstückes C in das Quecksilber bei D, wodurch der
Hauptstromkreis geschlossen wird, und da dessen Strom nun in derselben Richtung
durch die Hauptspulen der Magnete, wie durch die Nebenschluſsspulen geht, so wird
der Hebel A in dem Quecksilber in D
festgehalten. –
Vermindert sich durch irgend welche Ursachen die Geschwindigkeit und
elektromotorische Kraft der Dynamo und der Strom beginnt von den Speicherzellen nach
der Dynamo zurückzugehen, so wird die Polarität der Magnete umgekehrt oder
geschwächt und das Gewicht E hebt das Contactstück C aus dem Quecksilber und unterbricht den Stromkreis.
(Engineering, 1887 Bd. 44 * S. 239.)
Die von der Hawkeye Electric Manufacturing Company zu
Oskaloosa in Jowa ausgeführte, von dem Elektriker Thone
dieser Gesellschaft entworfene, in Textfig. 1
abgebildete „Thone“-Dynamomaschine zeichnet sich durch ihre Einfachheit,
gedrängte Anordnung und geringen Raumbedarf aus.
Fig. 1., Bd. 268, S. 353
Sie besitzt, wie die Abbildung zeigt, einen Scheibenanker,
welcher durch die aufrecht gestellten Polstücke der Magnete sowohl im Umfange, als
auch von den Seiten fast ganz umschlossen wird. Die Spulen der Feldmagnete befinden
sich im Nebenschlusse zu denen des Ankers, so daſs die Maschine sich selbst regulirt
und jede weitere Regulirvorrichtung entbehren kann. Mit Hilfe eines einfachen
Umschalters kann die Maschine ohne Schwierigkeit und ohne Gefahr in den Stromkreis
eingeschaltet werden. Die Maschine wird in Gröſsen von ½ bis 10 ausgeführt;
diejenigen bis zu 4 haben 50 bis 110 Volt; die gröſseren Maschinen 110 bis
220 Volt. (American Machinist vom 12. November 1887.
Electrical World vom 12. November 1887 Bd. 20 * S.
258.)
Das über Brown's Dynamo bereits 1887 264 * 588 Gesagte möge durch folgendes ergänzt werden.
Die Maschine besitzt zwei horizontal über bezieh. unter dem Anker liegende Polstücke
von Guſseisen, welche durch die zu beiden Seiten des Ankers aufrecht gestellten
cylindrischen, schmiedeeisernen Magnetkerne in richtiger Entfernung gehalten bezieh.
verbunden werden (Fig. 14 Taf. 33 Bd. 264). Am unteren Polstücke sind die Lager der
Ankerwelle angegossen, und die ganze Maschine ist auf einer besonderen, mit
Schlitzen versehenen Grundplatte befestigt, bezieh. mit Hilfe einer Schraubenspindel
verstellbar, damit die Riemenspannung regulirt werden kann. Die Wickelung der
Magnete liegt im Nebenschluſs. – Die Antriebriemenscheiben dieser, von der Werkzeug- und Maschinenfabrik in Oerlikon bei Zürich
gebauten Dynamo haben schräg gestellte Arme, welche, als Ventilatorflügel arbeitend,
stets einen Strom kalter Luft in den Hohlraum des Ankers sowie auf den Stromsammler
und die Bürsten treiben. Die Maschinenfabrik Oerlikon
benutzt bei ihren Anlagen den bereits 1888 267 * 453
beschriebenen Regulator von Brown.
Die nachfolgende Tabelle gibt die Hauptabmessungen der gewöhnlich von der Fabrik
gebauten Maschinen.
Die Fabrik baut auch Dynamomaschinen mit Trommelanker und Siemens-Wickelung, besonders für Schiffsbeleuchtungen und elektrische
Straſsenbahnen. Das Eisengestell dieser Maschine besteht in der Hauptform aus einem
rechteckigen Rahmen, dessen kurze, aufrecht gestellte Seiten in der Längenmitte nach
innen und zu einander gerichtete Ansätze haben. Die Magnetwickelung ist nur auf
diesen Ansätzen angebracht und bildet 4 Pole, wovon 2 gleichnamige durch die
bewickelten Kerne gebildet werden, während die beiden anderen in der Mitte der
wagerecht liegenden Rechteckseiten des Rahmens entstehen, an welcher Stelle zur
Aufnahme des Ankers etwas Material fortgenommen ist. („Mittheilungen des technologischen Gewerbe-Museums“.
Niederösterreichischer Gewerbe-Verein, 1887 * 145.)
Carl Zipernowsky und Otto Titus
Blathy in Budapest bezwecken in der Einrichtung des Ankers die Vortheile
der Brown'schen Ankerwickelung (vgl. 1887 264 * 588) mit leichter Herstellung desselben zu
vereinigen. Schon Pacinotti versah den Eisenkern des
Ankers mit vorstehenden Zähnen, die zwischen den einzelnen Spulen hervorragen; diese
Form des Ankers besitzt den Nachtheil, daſs die aus den Polschuhen in den Anker und
umgekehrt übertretenden Kraftlinien Schichten von abwechselnd sehr groſser und
kleiner Dicke bilden, die bei der Drehung des Ankers in Schwingungen gerathen. Da
die Zahl derselben durch das Product aus der Umdrehungszahl des Ankers und der
Zähnezahl gegeben ist, so ist der entstehende Energieverlust sehr bedeutend. Brown's Wickelung vermeidet zwar diesen Uebelstand,
dagegen ist sie schwierig herzustellen. – Der neuere Anker von Zipernowsky und Blathy
Gröſse Nr.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Volt
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
Ampère
15
30
50
75
100
150
200
300
400
600
800
1000
Watt
975
1950
3250
4875
6500
9750
13000
19500
26000
39000
52000
65000
Umläufe in 1 Minute, etwa
1800
1600
1400
1200
1000
700
600
550
500
400
350
300
Elektrisches Güteverhältniſs in Proc.
91
91
92
92
93
93
94
94
95
95
96
96
Commercielles Güteverhältniſs in Proc.
87
87
88
88
89
89
90
90
91
91
92
92
Nöthige Kraft bei obiger Beanspruchung,
1,5
3
5
7,5
10
15
19,5
29,5
39
58,25
77
96,5
Maschinen-Abmessungen in mm
Länge, etwaBreite „Höhe, „
540480360
660610440
800720530
900770570
1000 840 670
11801000 730
13501140 820
15201300 930
170014901050
190016801200
210018701350
235021001500
Riemenscheibe
Durchmesser in mmBreite in mm
120 75
170 90
200100
220120
250 140
300 200
350 240
400 280
450 320
600 400
700 500
800 600
Gesammt-Gewicht in k, etwa
200
350
500
650
870
1350
1800
2700
3600
5400
7000
8500
Leistung: Glühlampen zu 16 N.-K.
18
36
60
90
120
180
240
360
480
720
960
1200
oder Bogenlampen zu 1500
N.-K.
1
3
5
7
10
15
21
30
40
60
80
100
(Oesterreichisch-Ungarisches Patent vom 23. Juli 1887) hat ebenfalls vorstehende
Zähne, die die Wickelungsräume bildenden Zahnlücken sind aber nach dem Polschuhe zu
enger, als am Zahnfuſs, während die Zahnspitzen so nahe an einander liegen, daſs die
Drähte der Wickelung noch bequem eingelegt werden können (Textfig. 2 bis 8).
Fig. 2., Bd. 268, S. 356Fig. 3., Bd. 268, S. 356Fig. 4., Bd. 268, S. 356Fig. 5., Bd. 268, S. 356Fig. 6., Bd. 268, S. 356Fig. 7., Bd. 268, S. 356Fig. 8., Bd. 268, S. 356Da in Folge dieser Anordnung der Spielraum zwischen Magnetpol und Anker
sehr gering sein kann, die mittlere Länge des zu magnetisirenden Luftraumes also
sehr klein ist, so wird der magnetische Widerstand der Maschine dementsprechend
verringert, auch sind die Kraftlinien viel gleichmäſsiger vertheilt, als bei
Wickelungsräumen von rechteckigem Querschnitt, und endlich sind die Wickelungsdrähte
gegen die Wirkungen der Centrifugalkraft geschützt. – Diese Zahnform kann aus
beliebigen Geraden oder Curven gebildet werden; sie ist für die Mantelfläche eines
Trommelankers, für die äuſsere oder innere Mantelfläche eines Ringankers (Textfig. 3 und 5), oder
für die Stirnfläche eines solchen (Textfig. 6)
anwendbar, auch kann der Wickelungsraum eines ⌶-Ankers
die entsprechende Form (Textfig. 7 und 8) erhalten.
Fig. 9., Bd. 268, S. 356Fig. 10., Bd. 268, S. 356Fig. 11., Bd. 268, S. 356Fig. 12., Bd. 268, S. 356Die Vortheile dieser Ausführungsweise, nämlich geringer und gleichförmiger
magnetischer Widerstand, leichte Herstellungsweise und genügende Festigkeit, kann
man nach Angabe der Patentinhaber auch dadurch erreichen, daſs man den Anker mit
Wickelungsräumen von rechteckigem Querschnitt versieht und die in denselben
liegenden Drähte rechtwinkelig zu ihrer Richtung mit einer geeigneten Lage von
Eisendraht (Textfig. 9 und 10) oder in verwandter Weise hochkantig gestellten) Bandeisen umwickelt. Beide
Anordnungen können auch mit einander vereinigt werden, oder man kann die Bänder mit
Einschnitten versehen, welche dann Fortsetzungen der Wickelungsräume bilden (Textfig. 11 und 12).
G. Kapp in London benutzt in seiner neuesten
Dynamomaschine (Englisches Patent Nr. 17056 vom 29. December 1886) einen
flachringförmigen, aus isolirtem Bandeisen gewickelten Ankerkern C (Fig. 12 und 13 Taf. 21),
welcher mittels des radförmigen Theiles R mit der Welle
S verbunden ist. Zu beiden Seiten dieses Ringes
steht eine gerade Anzahl von Magneten M mit
abwechselnder Polarität, deren äuſsere Enden unter einander magnetisch verbunden
sind, während die dem Anker zugekehrten und einander gegenüberstehenden Enden
derselben entweder die Polstücke PP (Fig. 12 und 13) tragen,
oder durch ein, je zwei gegenüberstehenden Magneten gemeinschaftliches,
bügelförmiges Polstück P (Fig. 14 und 15) verbunden
sind. In diesem Falle ist jedoch der Ringanker nur im inneren Theile C1 aus Bandeisen
gewickelt, während die äuſsere Wickelung C2 aus Eisendraht hergestellt ist. Die äuſseren Enden
der Magnete sind wieder durch die Polstücke Y
verbunden. (Industries vom 16. December 1887.)
Fig. 13., Bd. 268, S. 357Fig. 14., Bd. 268, S. 357Die Dynamomaschine von Ch. Lever besitzt einen
aus dünnen Eisenblechscheiben zusammengesetzten Anker, und zwar wechselt immer eine
Anzahl (ein Satz) Scheiben von kleinerem Durchmesser mit einer gleichen Anzahl
Scheiben von gröſserem Durchmesser (Textfig. 13), so
daſs der Umfang des Ankers im Längenschnitt einer Zahnstange gleicht. Dieser Form
des Ankers entsprechend sind die Polstücke (Textfig.
14) mit ausgedrehten Nuthen versehen, so daſs sie den Anker in allen
Theilen möglichst innig umschlieſsen. Durch diese Form des Ankers wird seine
wirksame Eisenfläche nicht unbedeutend vermehrt, während gleichzeitig durch die
überall dicht anschlieſsenden Polstücke der Uebertritt der magnetischen Kraftlinien
sehr erleichtert wird. Die Polstücke der wenig Raum einnehmenden Maschine sind, wie
aus Textfig. 15 ersichtlich, über und unter dem Anker angeordnet, so
daſs sie die eine Seitenwand der Maschine bilden, an welche einerseits das Lager der
Ankerwelle, andererseits die beiden Magnetkerne angesetzt sind. Die
entgegengesetzten Enden der Magnete sind mit der zweiten Gestellwand verbunden, die
auch das zweite Lager der Ankerwelle trägt. Der Anker der hier abgebildeten Maschine
hat 190mm Länge, 203mm Durchmesser, 1,81 Ohm Widerstand; per der Magnetwickelung beträgt 0,84
Ohm. Bei 1550 Umdrehungen in der Minute liefert die Maschine einen Strom von 11
Ampère mit 210 Volt Spannung. (Le Génie civil, 1888 *
S. 134.)
Fig. 15., Bd. 268, S. 358R. Schorch in Darmstadt vereinfacht die
Dynamomaschine dadurch, daſs er nur einen, seitwärts
vom Anker vertikal stehenden Magnetschenkel anordnet, der ein oberes und unteres
nach der Seite hervorragendes Polstück hat, welche, wie Fig. 16 Taf. 21 zeigt,
den Anker etwa zur Hälfte umfassen. Durch diese Anordnung wird erreicht, daſs sowohl
der Weg der magnetischen Kraftlinien, als auch die Zahl der Magnetwickelungen
möglichst klein ausfallen, wodurch das Eisen- und Kupfergewicht der Maschine
möglichst verringert, ihre Leistungsfähigkeit aber möglichst erhöht wird, während
gleichzeitig die Herstellung der Maschine sehr vereinfacht ist.
Die Maschine wird von Schorch und Wilk in Darmstadt in
12 verschiedenen Gröſsen sowohl 2polig, wie Fig. 16 Taf. 21 zeigt,
als auch 4polig ausgeführt. (Centralblatt für
Elektrotechnik 1887 * S. 801.)
Blakey, Emmot und Company zu Halifax (Northern Telegraph
Works) befolgen (ähnlich wie 1886 Fein, vgl. 1888 267 * 65) bei ihrer in Textfigur
16 dargestellten Dynamomaschine das von Kapp
angegebene Constructionsprinzip, indem sie einen
∪-förmigen, schmiedeeisernen, aufrecht gestellten
Elektromagnet verwenden, zwischen dessen nach oben gerichteten Polstücken der
ringförmige Anker rotirt. Letzterer ist mit einer einzigen Drahtlage bewickelt; sein
Kern besteht aus, von einander isolirten, ausgeglühten schmiedeeisernen Scheiben,
welche auf bronzenen Speichen befestigt sind, deren Nabe auf der Welle festgekeilt
ist. Die aufrechten, mit gemischter Wickelung versehenen Magnetschenkel sind auf der
guſseisernen Grundplatte befestigt. Der Commutator hat 40 durch Glimmer von einander
isolirte, aus besonders hart gezogenem Kupfer hergestellte Abtheilungen. Der Strom
wird durch 2 Paar Bürsten abgeleitet; jede Bürste ist verstellbar. Die hier
abgebildete Maschine ist für 60 Ampère und 100 Volt bei 1100 Umdrehungen in der
Minute bestimmt. – Die Magnetschenkel haben 193qcm,5, der Anker 129qcm wirksamen
Eisenquerschnitt. Die Länge des auf den Anker gewickelten Drahtes ist 109m,5. Das Gewicht des Kupfers im Anker beträgt 5k,9, in der ganzen Maschine 43k; es kommen also 1017 Watt auf 1k Kupfer des Ankers und 139,5 Watt auf 1k des gesammten Kupfergewichtes. – Die elektrische
Nutzleistung wird auf 92 Proc. angegeben. (The Engineer
vom 18. November 1887 * S. 409.)
Fig. 16., Bd. 268, S. 359Die Dynamomaschine von J. Grice Statter in
West-Drayton bietet zwar in ihren Anordnungen nichts Neues, dagegen wird in ihr
durch eine eigenthümliche Vorrichtung der von der Maschine erzeugte Strom konstant
erhalten. Wie Textfig. 17 zeigt, sind die beiden
Magnete aufrecht gestellt auf der Grundplatte befestigt; die Polstücke der Magnete
sind oben zur Aufnahme des Ankers ausgebohrt. Die Lager der Ankerwelle sind auf
hohen, mit der Grundplatte aus einem Stück gegossenen Ansätzen befestigt. Diese
Anordnung macht die Maschine wenig stabil, weil der Angriffspunkt der treibenden
Kraft sehr hoch über der Grundplatte liegt. Die Bürsten sind in der gewöhnlichen
Weise angebracht, jedoch
ist ihre Stellung auf dem Stromsammler abhängig von dem Strom, welcher den von der
Maschine gespeisten Stromkreis durchflieſst. Zu diesem Zweck wird dieser Strom durch
ein Solenoid geleitet und durch dasselbe ein Widerstand ein- oder ausgeschaltet.
Dasselbe ist an dem betreffenden Lägerständer der Maschine angebracht und
beeinfluſst einen von der Ankerwelle in schwingende Bewegung versetzten Hebel,
welcher auf zwei entgegengesetzt gerichtete Sperrkegel wirkt, die jeder in ein
Sperrrad, deren Zähne also entgegengesetzt stehen, eingreifen. Bei normaler
Stromstärke kommt keiner dieser Sperrkegel zum Eingriff; ändert sich aber die
Stromstärke, so wird der an einer Feder hängende Kern des Solenoides losgelassen
oder angezogen, hierdurch gelangt einer oder der andere Sperrkegel zum Eingriff mit
seinem Sperrrad, dessen Bewegung durch eine Räderübersetzung auf den Bürstenhalter
übertragen wird.
Fig. 17., Bd. 268, S. 360
Die Bürsten werden entweder nach rechts oder links um den
Commutator gedreht, so daſs die Stromentnahme an einer anderen Stelle desselben, die der normalen Stärke
entspricht, erfolgt und ein Funkengeben der Maschine vermieden wird. – Diese
Maschinen mit constantem Strom eignen sich besonders für Bogenlampenanlagen, deren
einzelne Lampen hinter einander geschaltet und unabhängig von einander sind.
Die hier abgebildete Maschine ist 890k schwer; die
Elektromagnete haben 178mm Durchmesser, der Anker
hat 305mm Durchmesser, 254mm Länge und 222qcm Eisenquerschnitt; der Widerstand des Ankers beträgt kalt 5,1, der der
Magnete 1,25 Ohm. Die Maschine liefert einen Strom von 9,5 Ampère, (Iron vom 25. November 1887 * S. 479.)
Parson in Gateshead verbindet die Ankerwelle der
Dynamomaschine unmittelbar mit der Welle der von ihm construirten Dampfturbine, die als Neuerung in den Motoren zum
Betriebe von Dynamomaschinen bezeichnet werden muſs. Gestützt auf die Thatsache,
daſs Dampf bei seinem Ausfluſs aus einem Gefäſs mit 1k,1 Druck auf 1qcm (15,6 Pfund auf 1
Quadratzoll engl.) in ein anderes mit 1k,05 auf
1qcm Druck eine Geschwindigkeit von 111m,5 in der Secunde annimmt, und daſs diesem
Spannungsverlust von 0k,05 auf 1qcm einem Volumenunterschied von 4 Proc.
entspricht, ordnet er auf einer gemeinschaftlichen Welle, auf deren Mitte die
Dampfeinströmungsöffnung O (Fig. 17 Taf. 21) mündet,
zu jeder Seite der letzteren 45 Turbinen an, von denen die folgende immer einen um 4
Proc. gröſseren Fassungsraum besitzt, als die vorhergehende. Der Dampf tritt mit
einer Spannung von 4k,85 auf 1qcm ein, welche beim Durchgang durch die erste
Turbine um 0k,186 auf 1qcm vermindert wird. Dieser Spannungsverminderung
entspricht eine Geschwindigkeit von 117m,65 und
eine Volumenzunahme von 3,85 Proc. des ursprünglichen Volumens. Beim Durchgang durch
die zweite Turbine beträgt der Spannungsverlust 0k,179 auf 1qcm bei 3,85 Proc.
Volumenzunahme. Beim Eintritt in die letzte Turbine ist die Spannung nur 1k,97 auf 1qcm,
beim Austritt aus derselben 1k,05 auf 1qcm. diesem Spannungsverlust entspricht eine
Geschwindigkeit von 111m,5 in der Secunde. Die
Geschwindigkeit des Turbinenrades ist bei 9200 Umdrehungen in der Minute 45m,72 in der Secunde oder 39,9 Proc. der mittleren
Geschwindigkeit des Dampfes in den Turbinen.
Aus einem Vergleich dieser Geschwindigkeit mit den von J.B.
Francis an einer Wasserturbine zu Lowell, Mass., gewonnenen
Versuchsergebnissen wird gefolgert, daſs über 72 Proc. derjenigen Kraft nutzbar
gedacht werden, welche man durch Verwendung des Dampfes in einer vollkommenen
Hochdruckmaschine erhält. Verglichen mit einer guten Hochdruckmaschine, welche bei
4k,08 auf 1qcm Kesseldruck 9k,3 Dampf in der Stunde
und für die Pferdekraft verbraucht, würde eine Dampfturbine 13k,3 Dampf in der Stunde und für die Pferdekraft
brauchen, doch geben die Versuche im günstigsten Falle 23k,5. – Abgesehen hiervon bietet die Turbine manche
Vortheile, von denen der gröſste eine, in Folge der groſsen Gleichmäſsigkeit der
Geschwindigkeit des Motores, wesentlich verlängerte Lebensdauer der Glühlampen sein soll. Als Beispiel
wird die Phönix-Mühle in New-Castle angeführt, welche
159 Edison-Lampen besitzt, von welchen bei etwa 11
Stunden täglicher Brennzeit innerhalb zweier Jahre erst 94 unbrauchbar wurden,
während die verbleibenden 65 nach 6500 Brennstunden noch in gutem Zustande sind.
Die Turbinen bestehen, wie Fig. 17 erkennen läſst,
aus den äuſseren Leitschaufelapparaten R und den
Turbinenrädern S. Die Leitschaufeln R sind auf den inneren Umfangen von Metallringen
eingeschnitten, welche nach dem Einschneiden der Schaufelflächen in 2 Hälften
zerlegt und mittels Nuth und Feder im oberen und unteren Theil des Cylindermantels
befestigt sind. Die Schaufeln der Turbinenräder S sind
auf dem äuſseren Umfang von Metallringen geschnitten, welche in geeigneter Weise auf
der Welle befestigt und durch Endscheiben, welche auf die Welle aufgeschraubt sind,
zusammen gehalten werden. Der bei O eintretende Dampf
gelangt, nachdem er die zu beiden Seiten befindlichen Turbinen durchströmt hat,
durch die an den Enden des Cylindermantels einmündenden Ausströmungskanäle zur
Ausblaseöffnung.
Die in Fig. 18
besonders dargestellten Lager der Welle bestehen aus einer metallenen Kernbüchse,
auf welche eine Anzahl Scheiben, die genau auf die Büchse und in die Bohrung des
Lagerkörpers passen, so aufgesetzt sind, daſs je 2 derselben eine Scheibe von Metall
zwischen sich halten, welche in ihrer Bohrung 0mm,75 gröſser als die Kernbüchse, im äuſseren Durchmesser aber 0mm,75 kleiner als die Bohrung des Lagerkörpers
sind. Diese Folge von schwachen Scheiben wird am äuſseren Ende des Lagers durch eine
breite Scheibe geschlossen, gegen die sich eine Spiralfeder N legt, welche mit Hilfe einer, auf die Kernbüchse geschraubten Mutter
angespannt wird und so die schmalen Scheiben gegen einander drückt. Die ganze
Anordnung soll etwaige Erzitterungen der Welle aufheben, welche sich bei der groſsen
Umdrehungszahl in Folge ungleichen Ausbalancirens einzelner Theile in schädlicher
Weise bemerkbar machen würden. Das Oelen der Lager geschieht mit Hüte eines kleinen,
auf der Welle befestigten Schraubenrädchens I. – Der
Spiegel des Oeles in den Röhren F und E und dem Oelgefäſs D
(Fig. 21)
liegt tiefer als das Schraubenrad, wird aber durch die Saugkraft des kleinen
Ventilators K in die Standröhre H gehoben, von wo es in den Bereich der Schraube I kommt und von dieser nach dem Lager A
geführt wird. Der Ueberschuſs an Oel geht durch die Röhre E nach dem anderen Endlager C (Fig. 21),
während der Ueberschuſs durch die Röhre F nach dem
Oelgefäſs D zurückflieſst, nachdem noch ein Theil durch
die hohle Ankerwelle der Dynamo nach dem Mittellager B
geflossen ist, welches seinen Ueberschuſs an den Oelbehälter D abgibt Von diesem wird es durch die Röhre G
in Folge der Saugwirkung des Ventilators K nach dem
Standrohr H befördert.
Die Saugkraft des Ventilators K beeinfluſst aber auch
ein Diaphragma L und bildet mit diesem und der Feder
M, die auf die Drosselklappe V des Dampfeinlaſsventiles wirkt, den Haupttheil des
Regulators. Das Diaphragma L wird aber auch durch den
in Fig. 19
und 20 in
gröſserem Maſsstabe dargestellten elektrischen Regulator beeinfluſst, der auf dem
oberen Querstück des Elektromagneten der Dynamo angebracht ist. Dieser Regulator
besteht aus einer drehbaren stehenden Achse, auf welche eine kleine zeigerartige
Stange von weichem Eisen und ein Doppelhebel T
aufgekeilt ist. An die stehende Achse ist auſserdem das eine Ende der Spiralfeder
X angeschlossen, deren anderes Ende mit Hilfe der
Klemmmutter Y auf dem oberen Querstück befestigt ist.
Während nun der Magnet die zeigerartige Stange anzieht, wirkt die Feder X, deren Spannung regulirt werden kann, diesem
Bestreben entgegen; gleichzeitig dreht sich auch der Hebel T mit der Achse, und durch den einen Arm desselben wird die in der
linksseitigen Stütze U befindliche Lufteinströmung mehr
oder weniger geschlossen. Da nun diese Oeffnung durch die Röhre W mit dem Diaphragma L in
Verbindung steht, wird auf die angegebene Weise der Zutritt der Luft zu diesem
Diaphragma regulirt. Der zweite Arm des Hebels T tritt
in Thätigkeit, sobald die Commutatorbürsten versagen oder der magnetische Kreis
unterbrochen wird die Nadel wird dann nicht mehr angezogen, die Feder X wirkt allein und wirft den zweiten Arm vor die
Lufteintrittsöffnung, die nun geschlossen wird, so daſs die Geschwindigkeit der
Maschine ein bestimmtes Maſs nicht überschreiten kann. Diese Art der Regulirung ist
so empfindlich, daſs schon eine Spannungsveränderung von einem Bruchtheil eines Volt
eine Aenderung in der Stellung der Drosselklappe bewirkt und die Spannung des
elektrischen Stromes trotz der gröſsten Veränderungen im Stromkreis (innerhalb der
Leistungsfähigkeit der Dynamo) bis auf 1 Volt constant erhalten werden kann.
Die Dynamomaschine ist, wie schon erwähnt, unmittelbar an die Welle des Motors
gekuppelt; der Anker ist trommelförmig und aus dünnen, durch Papier von einander
isolirten Eisenblechscheiben aufgebaut, die dann sorgfältig abgedreht sind; in den
Umfang sind Nuthen eingefräst, welche die Wickelungsdrähte aufnehmen. Für eine
Spannung von 60 bis 80 Volt sind 15 Wickelungen oder 30 Nuthen vorhanden. Die Art
der Wickelung ist aus Fig. 22 ersichtlich; sie
beginnt rechts bei b, der Draht geht dann spiralförmig
über ¼ des Umfanges bei a, läuft dann in einer Nuth
parallel zur Achse, um dann nieder in der Spirale d
über ¼ des Umfanges und so weiter bis g, wie die Figur
zeigt, geführt zu werden, wo er dann mit der nächsten Wickelung verbunden wird. Der
Commutator besteht aus Ringen in einzelnen Abtheilungen von kurzer Länge; jede Länge
ist schwalbenschwanzförmig zwischen conische Stahlringe eingesetzt: alle Theile sind
durch Asbest isolirt und werden durch Endmuttern zusammen gehalten. Die 15
Wickelungen sind jede
mit einer Abtheilung des Commutators verbunden. Die Magnete haben
Nebenschluſswickelung und bestehen aus weichem Guſs-eisen. Der Anker hat 0,0032, die
Magnete 17,7 Ohm Widerstand; die Leistung der Maschine ist 200 Ampère mit 80 Volt.
Der Wirkungsgrad dieser Dynamo ist 90, bei gröſseren 94 Proc. Nimmt man an, daſs die
Dampfturbine 70 Proc. der gesammten Dampfleistung ergibt, und daſs die Dynamo 90
Proc. nutzbar macht, so ergibt sich eine Ausnutzung der mechanischen Kraft des
Dampfes von 63 Proc.
Die Parsori'sche Dynamo mit ihrem Motor ist schon
längere Zeit, namentlich für Schiffsbeleuchtung in Gebrauch, wurde jedoch bei
stationären Anlagen selten verwendet. Erst bei der Newcastle-Ausstellung von 1887
kam dieselbe zu gröſserer Verwendung. Es waren daselbst 13 Maschinen in Thätigkeit;
während der ganzen Dauer der Ausstellung kam nur eine einzige Undichtigkeit an einer
Nebenrohrleitung vor, während die Turbinen und ihre Dynamomaschinen tadellos
arbeiteten. (Engineering vom 13. Januar 1888 * S.
35.)
Die Actiengesellschaft Helios in Ehrenfeld bei Cöln
schlägt eine Schaltung bei Elektricitätserzeugern vor, durch welche
Gleichstrommaschinen zur Hergabe von Wechselströmen verwendet, Wechselströme zur
Kraftübertragung benutzt und Wechselströme in gleichgerichtete Ströme umgewandelt
werden können.
Um von einer Gleichstrommaschine Wechselströme zu erhalten, bringen die Erfinder zwei
gegenüberliegende Streifen c und e des Stromsammlers a
(Fig. 23
Taf. 21) einer solchen Maschine, deren Bürsten b, b
aber das magnetische Feld der Maschine parallel zum Inductor schalten (d.h. daſs
eine Nebenschluſsmaschine für Gleichstrom vorhanden ist) mit zwei isolirten
Schleifringen d und f, die
sich mit der Ankerwelle drehen, in leitende Verbindung, hier also Streifen c mit Ring d und Streifen
e mit Ring f. Die auf
den Ringen d und f
liegenden Schleiffedern g und h geben dann Wechselströme in die Auſsenleitung ab.
Bei mehrpoligen Maschinen sind alle Inductorspulen, welche zu gleichnamigen
magnetischen Feldern gleiche Lage haben, unter sich leitend zu verbinden, sei es
durch leitende Verbindung der betreffenden Spulen selbst, oder ihrer Leitungsdrähte
nach dem Stromsammler, oder der entsprechenden Streifen des letzteren.
Eine so geschaltete Maschine kann daher zur Abgabe von Wechselströmen mittels der
Federn g und h, oder zur
Abgabe gleichgerichteter Ströme mittels der Bürsten b,
b benutzt werden.
Um Wechselströme zur Kraftübertragung zu benutzen und um Wechselströme in Gleichstrom
zu verwandeln, verwendet man die gleiche Anordnung wie oben.
Führt man einer derartig geschalteten Maschine mittels der Federn g und h Wechselströme zu,
so geht dieselbe sehr langsam an, während der Stromzufluſs in Folge der
elektromotorischen Gegenkraft der Eisenpassen in der Maschine ein sehr geringer ist. Die Umdrehungszahl
der Maschine nimmt jedoch sehr schnell zu und mit ihr der Stromzufluſs und zwar so
lange, bis die Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine in das richtige Verhältnis zur
Anzahl der Strom Wechsel im Wechselstrom gekommen ist. Sobald die richtige
Umdrehungszahl erreicht ist, führt die Maschine sowohl im Inductor als in ihrem
magnetischen Felde Gleichstrom. Sie ist daher nicht allein zur Kraftübertragung
mittels Wechselstrom, sondern auch zum Betriebe von Gleichstromlampen und für
galvanische Zwecke verwendbar. (Zeitschrift für
Elektrotechnik, 1888 * S. 84.)
W.E. Hyer in Newburgh, N.-Y., hat die elektrische
Ausstellung des American Institute mit einer kleinen
Maschine beschickt, welche nach Electrical World vom
12. November 1887, Bd. 20 * S. 257, in Textfig. 18 in
perspectivischer Ansicht, in Fig. 24 Taf. 21 im
Schnitt abgebildet ist. Der Anker liegt innerhalb der Rollen der Feldmagnete, welche
auf Spulen von nicht magnetischem Material gewickelt sind. Diese Rollen und der
Anker sind von einem eisernen Gehäuse umgeben, das in zwei Theilen gegossen ist; die
Lager stehen daran vor und laufen quer über die offenen Seiten. Zu Folge der so
erzielten magnetischen Schlieſsung ist äuſserlich kein Magnetismus zu spüren. Der
Wirkungsgrad soll bei einem solchen Motor von 0,1 65 Proc. betragen.
Fig. 18., Bd. 268, S. 365Der Anker ist ein Gramme-Ring, dessen Kern aus
Ringen von weichem Eisen aufgebaut ist, die magnetisch gegen einander isolirt sind.
Er ist in Abtheilungen bewickelt, deren Zahl sich mit der Gröſse des Motors ändert.
Auf der Achse ist er durch zwei Messingscheiben befestigt; eine derselben stemmt
sich gegen eine Schulter an der Achse, die andere wird durch eine Mutter gegen die
Wickelung gepreſst.
Der abgebildete Motor ist auf 0,1 berechnet, kann aber ohne Schaden ⅛
beschaffen; er braucht 100 × 100mm
Grundfläche, ist 125mm hoch und wiegt 2k,95. Der Motor von 0,5 braucht 175 ×
150mm, ist 175mm hoch und wiegt 13k,6. Diese Motoren
haben mit Ausnahme des von 0,1 gemischte Wickelung.
The Baxter Electric Manufacturing and Motor Company in
Baltimore, Md., baut nach ihrem englischen Patente Nr. 5292 vom 12. April 1887
kleine Motoren, bei denen die Feldmagnete schräg gestellt sind, mit ihren oberen,
durch eine Verbindungsplatte vereinigten Enden an den Anker herantreten, mit ihren
unteren Enden dagegen auf einer Brücke stehen, von deren Mitte aus sich die Lager
für den Anker erheben. Die ganze Anordnung hat eine gewisse Aehnlichkeit mit der
Maschine von Fein (1888 267
* 67 Fig. 6
und 7).
Mittels einer an den Bürstenträger befestigten Schnur kann der Träger, wenn man den
Motor zum Stillstand bringen will, ein wenig gedreht werden, wodurch die Bürsten an
Stifte anstoſsen und vom Commutator abgehoben werden.
William Adolph Leipner in Bristol ordnet nach seinem
englischen Patente Nr. 114 und * D.R.P. Nr. 40523 vom 4. Januar 1887 an dem Umfang
einer Nabe A Aussparungen a an, in welche Speichen von der in Fig. 11 Taf. 21
ersichtlichen Form eingefügt werden, welche aus einzelnen von einander isolirten
Platten zusammengesetzt sind. Der Kern C der Spule D ist gleichfalls aus einzelnen Platten zusammengesetzt
und derart gestaltet, daſs der über die Spulen Windungen hervorragende Theil die
zwischen den Speichen B vorhandenen Erweiterungen b ausfüllt, wodurch die Spulen D verhindert werden, in radialer Richtung sich zu verschieben. Durch
aufgeschraubte Ringe E mit Ansatz e einerseits und Ring F
und einzelnen Knaggen G andererseits wird die Spule vor
seitlicher Verschiebung gesichert.
Verbesserte Oldham-Kuppelung für Dynamomaschinen.
Nachdem man die Umlaufszahl der Dynamomaschinen bei gutem Wirkungsgrad auf 200
herabgebracht hat, lag es namentlich für Maschinen zur Schiffsbeleuchtung nahe, die
Dynamowelle unmittelbar, ohne Uebersetzung, von der Welle der Dampfmaschine treiben
zu lassen. Dies ist u.a. nach dem Scientific American,
Supplement 1888, Bd. 28 * S. 10032, bei der Einrichtung des elektrischen Lichtes auf
den beiden Schiffen Victoria und Britannia der Peninsular and
Oriental Steamship Company geschehen. Die Ausführung war der Anglo-American Brush Electric Light Company in London
übertragen. Sie besteht aus einer Tangye-Dampfmaschine
mit Cylindern von 200mm und 400mm Durchmesser und 250mm Hub, welche eine für 450 Lampen ausreichende Victoria Brush-Dynamo treibt. Zwischen der Dampfmaschinen welle und der
Ankerwelle ist eine verbesserte Form der Oldham-Kuppelung angebracht, welche aus zwei Kuppelungsplatten und einer
dazwischen liegenden Scheibe besteht. Aus jeder Platte stehen zwei flache Zapfen
vor, welche in einen Schlitz auf der einen Seite der Scheibe hin eingreifen; die
Schlitze auf den entgegengesetzten Seiten der Scheibe stehen unter 90° gegen
einander. Wenn daher die beiden Wellen nicht mehr genau in derselben geraden Linie
liegen, so gestattet die Kuppelung ihnen beiden eine freie Bewegung.
Die Dynamo hat 6 Pole, gibt ihre gröſste Leistung bei 200 Umdrehungen in der Minute
und regulirt sich selbst.
Die ganze Anlage ist doppelt, aber jeder Satz vermag sämmtliche Lichter zu
speisen.
Damit diese Schiffe bei Nacht durch den Suez-Kanal fahren dürfen (vgl. 1886 259 429), sind dieselben mit einem Kasten ausgerüstet
worden, der oberhalb des Schiffsbordes aufgehängt ist und bis auf 2m,44 über Wasser herabgelassen wird; in demselben
befindet sich eine Bogenlampe für einen Strom von 70 Ampère und 65 Volt, die von
einem daneben sitzenden Wärter regulirt wird. Der Lichtstrahl wird von einem Spiegel
von 559mm Durchmesser und 305mm Brennweite zurückgeworfen und dann durch
Zerstreuungslinsen seitlich auf einen Bogen von 22° ausgebreitet.