Titel: | Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen) und Zubehör. |
Fundstelle: | Band 283, Jahrgang 1892, S. 190 |
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Neuerungen an Elektromotoren
(Dynamomaschinen) und Zubehör.Vgl. auch
Locomotiven 1891 280 * 294. Pumpen 281 40. Elektromotoren für Kleingewerbe 281 * 39. Kraftübertragung in Schaffhausen 281 89. Strassenbahnmotor 281 240. Telegraphenbetrieb 281 240. Aufzug
281 282. Motor für Minenzwecke 281 * 283. Heidecke
282 * 13. Naglo
282 * 204.
(Patentklasse 21. Fortsetzung des Berichtes Bd.
281 * S. 49.)
Mit Abbildungen.
Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen) und
Zubehör.
1) Prof. E. Thomson's (vgl. 1890 270 * 444 und * 494) neue, in Fig. 1 bis 3, nach der Electrical World durch Londoner Electrical Engineer, 1890 Bd. 6 * S. 135, und Industries, 1890 * S. 161, erläuterte Dynamo hat einen aus Platten
gebildeten sich drehenden Anker mit 6 Polen ohne Spulen (Fig. 2 und 3), während der ihn
umschliessende feststehende Mantel 12 (oder auch bloss 6) mit Draht bewickelte Pole
besitzt. Der sich drehende Anker schliesst den magnetischen Kreis abwechselnd durch
die abwechselnden feststehenden Pole, so dass die Hälfte derselben stetsunthätig bei
Erzeugung der elektromotorischen Kraft bleibt. Die zu beiden Seiten des Ankers
liegenden magnetisirenden Spulen sind so bewickelt, dass sie in allen
Ankervorsprüngen gleiche Pole entwickeln; der magnetische Kreis setzt sich durch den
innern Cylinder und dessen Eisenkappen bis zu dem äusseren Eisenmantel fort und
erregt entgegengesetzte Pole in den umlaufenden Vorsprüngen.
Textabbildung Bd. 283, S. 189Thomson's Dynamo. Aehnliche Maschinen sind bereits von Mordey
und Professor Forbes angegeben worden, und auch Kingdon und Rankin Kennedy
haben feststehende Spulen angewendet, doch hat Mordey
dafür seine Wechselstrommaschine eingeführt, ebenso haben auch die andern diese
Bauart wenig ausgebildet. Der Hauptgrund dürfte in den Verlusten durch Hysteresis zu
suchen sein, die aber in vielen Fällen erheblich vermindert werden können. In
einem Anker, dessen sämmtliche Spulen wirksam sind, d.h. in welchem eine Umkehrung
des inducirten Magnetismus stattfindet, statt eines Steigens und Fallens bis Null,
muss die gesammte Eisen menge des Ankers wechselnd inducirt werden. Bei der in den
Figuren dargestellten Anordnung kann dies umgangen werden. Bei der gewählten
Ausführung wird der Verlust durch Hysteresis sehr beträchtlich sein, weil die sich
bewegenden Pole nur ebenso breit sind, als die feststehenden, so dass der
magnetische Kreis unterbrochen ist, sobald die Ankerpole in den Zwischenräumen
zwischen den festen Polen stehen. Die magnetische Induction wechselt daher und gibt
Veranlassung zu Erhitzung und Verlusten. Dieser Verlust wird vermieden, sobald die
Pole die doppelte Breite erhalten.
Textabbildung Bd. 283, S. 189Fig. 4.Thomson's Regulator für Gleichstrommaschinen. 2) Professor Elihu Thomson gibt einen neuen
Regulator für Gleichstrommaschinen an, bei welchem der Zweck durch Anwendung einer
Reihe rund um den Anker angeordneter entmagnetisirender oder entgegenarbeitender
Spulen in Verbindung mit einer Einrichtung zur Veränderung des Stromes in den
Rollen, oder zur Veränderung der Zahl der von dem Strom durchlaufenen Windungen
erreicht wird. – Der Ankerkern der Maschine enthält nach dem Western Electrician durch den Londoner Electrical
Engineer, 1890 Bd. 6 * S. 37, so viel Eisen, dass er bei voller Belastung
nicht gesättigt wird, während die Feldmagnete so gewickelt sind, dass sie nahezu,
wenn nicht ganz, bis zur Sättigung arbeiten. Die Feldmagnetspulen sind parallel
geschaltet und, wie in der Fig. 4 angedeutet, in den
Hauptstromkreis eingeschaltet. Um so weit als möglich plötzliche Wechsel im
Magnetismus des Feldes zu verhindern, soll der Feldmagnetismus die Resultante aus
der magnetischen Wirkung zweier oder mehrerer Feldmagnetspulen sein, welche in
besondere Stromkreise von verschiedener Selbstinduktion gelegt werden sollen.
Der Unterschied in der Selbstinduction in den beiden Spulen der Zweigleitungen kann
dadurch, dass man diesen Spulen verschiedene Anzahl der Wickelungen gibt, erzielt
werden. Der Strom, welcher diese beiden Spulen durchfliesst, kann entweder durch
Gleichmachen des Widerstandes beider Spulen, oder durch Einschaltung von
Widerständen
in denjenigen Spulenzweig, welcher den geringsten Widerstand bietet,
gleichgemacht werden; letztere Anordnung ist in der Fig.
4 gewählt.
Der Haupttheil des Regulators besteht in einem Satz feststehender, um den Anker
gewickelter Spulen, welche, sobald sie in den Stromkreis eingeschaltet sind, den
Strom in einer solchen Richtung leiten, dass der durch die Feldmagnete im Anker
erregte Magnetismus ganz oder theilweise aufgehoben wird. Es ist nur nöthig, dass
diese entgegengesetzt gerichtete Thätigkeit einen solchen Werth hat, dass die
Maschine unter allen Bedingungen ihren normalen Strom abgibt und eine
elektromotorische Kraft entwickelt, welche zur Unterhaltung dieses Stromes
genügt.
Wie aus der Figur ersichtlich, gleitet der eine Arm eines Hebels über einer Folge von
Contacten, welche mit den Abtheilungen oder den auf einander folgenden Wickelungen
der Spulen verbunden sind. Dieser Contactarm steht in Verbindung mit einem Hebel,
welcher durch einen Elektromagnetkern, dessen Wirkung durch ein Gegengewicht und
Feder geregelt wird, bethätigt wird. Die Wickelung dieses Magnetkernes steht in
Verbindung mit dem Hauptstromkreise, so dass die Stärke der Magnetisirung von
letzterem abhängt. Die Verbindungen sind nun so getroffen, dass, wenn der Strom im
Hauptkreis die normale Stärke übersteigt, der Contactarm die um den Anker
angebrachten feststehenden Spulen einschaltet, wodurch, wie bereits erwähnt, die
Einwirkung des Feldmagnetismus auf den Anker geschwächt, die elektromotorische Kraft
also verringert wird. Bei Abnahme des Hauptstromes werden feststehende Spulen
ausgeschaltet und es tritt das Entgegengesetzte ein.
Textabbildung Bd. 283, S. 190Fig. 5.Firth's Dynamo. 3) O. Firth in Bradford, Yorkshire, trifft,
um die elektromotorische Kraft seiner in Fig. 5 nach
den Industries, 1890 * S. 161, abgebildeten Dynamo,
entsprechend dem Stromverbrauche zu regeln, die Einrichtung, dass die Feldmagnete
vom Anker mehr oder weniger entfernt werden können. Es geschieht dies mit Hilfe des
aus der Abbildung ersichtlichen Handrades und einer Spindel mit rechtem und linkem
Gewinde, deren Muttern an den zu beiden Seiten des Ankers stehenden, in der
Grundplatte verschiebbaren Magneten angebracht sind.
Diese Art der Regelung, welche auch selbsthätig gemacht werden kann, macht die
Einschaltung von Widerständen entbehrlich, bei welcher bekanntlich Triebkraft
verschwendet wird, und eignet sich besonders für solche Maschinen, welche
Bogenlampen, galvanoplastische Anstalten, oder die Glühlichtbeleuchtung in Theatern
betreiben, bei welch letzteren eine verschiedene Lichtstärke verlangt wird.
4) Ernest Scott und Co. in Newcastle-on-Tyne geben
nach dem Engineer, 1890 Bd. 70 * S. 165, ihrer
Wechselstromdynamo (vgl. 1891 281 * 2) zehn, am innern
Umfang eines Cylinders radial angeordnete Magnete, zwischen denen der Anker sich
dreht. Die Polstücke der Magnete sind soweit verlängert, dass sie den Anker von
beiden Seiten umfassen. Der Kern des letzteren ist aus Eisendraht von rechteckigem
Querschnitt, auf einer Bronzenabe aufgewickelt; die einzelnen Drahtlagen sind durch
Papier gegen einander isolirt.
Bei der auf der Edinburger Ausstellung im Jahre 1890 für Glühlichtbeleuchtung (180 16
kerzige Lampen) verwendeten derartigen Maschine mit 1200 Umdrehungen in der Minute
und einer Leistung von 15 Ampère mit 1000 Volt wurde die hohe Spannung durch
Stromumsetzer (Transformatoren) von der in Fig. 6
skizzirten Form, welche für 20, 30 und 40 Lampen bestimmt waren, in eine solche mit
100 Volt umgewandelt. Die Fig. 6 gibt einen solchen
für 20 Lampen. Das Ganze ist in einen gusseisernen wasserdicht verschraubten Kasten
eingeschlossen, gegen den der Stromumsetzer selbst isolirt ist, so dass jede
Möglichkeit einer Verletzung im Falle einer Ableitung in den Haupt- oder
Nebenleitungen ausgeschlossen ist.
Textabbildung Bd. 283, S. 190Fig. 6.Scott's Stromumsetzer. Damit die Spulen leicht abgenommen werden können, haben die den Kern
bildenden eisernen Platten die in Fig. 7 dargestellte
Form erhalten. Der untere U-förmige Theil wird von dem unteren hohlen Gusstücke A aufgenommen und die Platten werden durch seitwärts
angebrachte Druckschrauben zusammengehalten. Die Spulen sind dann über die
aufrechten Schenkel geschoben und auf dieselben ist das Kopfstück B, welches in gleicher Weise hergestellt ist, wie A, aufgebracht.
Das Ganze wird durch die seitlich angebrachten senkrechten Metallstangen
zusammengehalten. Die metallenen Hauptpolklemmen für die beiden Stromkreise sind auf
Holz, welches mit Asbest überzogen ist, befestigt, die Sicherheitsschaltungen sind
auf Porzellanunterlagen innerhalb des gusseisernen Kastens angebracht.
Textabbildung Bd. 283, S. 190Fig. 7.Scott's Stromumsetzer. 5) T. Hawkins, Dynamo, ausgeführt von F. M. Newton in Taunton und daher auch
„Taunton-Dynamo“ genannt, ist in Fig. 8
abgebildet; dieselbe hat Nebenschlusswickelung und gibt bei 1180 Umdrehungen in der
Minute einen Strom von 90 Volt und 30 Ampère bei 93 Proc. Nutzleistung. Die auf die
gusseiserne Grundplatte aufgeschraubten Feldmagnete bestehen aus Schmiedeeisen und
haben im unteren Theil einen etwas grösseren Querschnitt. – Der Anker hat
Trommelwickelung und nur zwei Windungen auf jedem Stromsammlerstab.
6) Ch. Reignier und Bary haben in der Société Internationale des Électriciens über eine neue
Anordnung einer Dynamo berichtet. Nach dem Londoner Electrical Engineer, 1890 Bd. 5 * S. 344, bezieht sich die Verbesserung
auf Gleichstrommaschinen und besteht im Ersatz der Kupferdrähte der gewöhnlichen Maschinen
durch metallische Platten oder Streifen, welche in veränderlichem Verhältniss aus
Kupfer und Eisen gebildet sind, wodurch der Zwischenraum zwischen den eisernen
Polstücken und dem magnetischen Ankerkern möglichst verringert und die Menge des
wirksamen Metalles vermehrt wird, ohne das magnetische Feld zu verkleinern. Diese
Veränderung soll an jeder Art Anker ausführbar sein.
Textabbildung Bd. 283, S. 191Fig. 8.Hawkins' Taunton Dynamo. Beispielsweise sei ein aus Eisenplatten in gewöhnlicher Weise
zusammengestellter Ringanker angenommen (Fig. 9). Auf
dem äusseren Umfange desselben werden zur Leitung des inducirten Stromes radial
gestellte Streifen angebracht, welche aus je zwei einen Stab von Kupfer
einschliessenden Eisenstäben bestehen und jeder eine gewöhnliche Drahtwickelung
ersetzen. Jede dieser aus drei Stäben bestehenden Gruppen ist gegen ihre
Nachbarinnen isolirt. – An dem inneren Umfang sind Streifen angebracht, welche nicht
magnetisirt zu werden brauchen und daher entweder ganz aus Kupfer oder einem
isolirenden Material bestehen. Der Verlust an Leitungsmaterial in dem Raume zwischen
dem äusseren und inneren Umfange wird durch die grössere Leitungsfähigkeit des Met
alles ersetzt.
Textabbildung Bd. 283, S. 191Fig. 9.Dynamoanordnung von Reignier und Bary. Die Verbindungen zwischen den gegenüberstehenden Streifen werden durch an
den Enden angebrachte Kupferplatten hergestellt, wobei ein sicherer Contact nur
durch einen starken, auf die vorher sorgfältig gereinigten Enden ausgeübten Druck
erzielt wird. – Durch derartige Anordnungen wollen die Erfinder eine Leistung von 40
Watt auf 1 k Gewicht der Maschine erzielen, bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 10
m in der Secunde, welche als die geringste bei anderen Dynamo vorkommende anzusehen
ist. – Die nachfolgende Zusammenstellung der Leistungen anderer Maschinen zeigt,
dass dieselben wesentlich geringer sind und dabei muss noch berücksichtigt werden,
dass die Maschinen mit hoher Leistung auch grosse Geschwindigkeiten haben; zu
richtiger Vergleichung müsste man bei der neuen Maschine die Geschwindigkeit auf 16
m erhöhen und erhielte dann 64 Watt auf 1 k.
Es beträgt die Leistung in Watt für 1 k der Maschine der Dynamo von
Edison (1885)
6,7
bis
11,6
Edison (1889)
9,5
„
12,2
Thury (1886)
11,8
„
15,2
Dulait
8,3
„
13,0
Ganz
6,1
„
11,0
Rechniewsky
19,0
„
26,4
Bréguet (1886)
10,2
„
24,0
Das Verhältniss stellt sich bei Maschinen von gleicher Kraft wie folgt:
Maschine
Watt auf 1 k
des Gesammtgewichts
Kupfer desAnkers
des gesammtenKupfers derMaschine
Rechntensky
21,5
800
270
Deroziers
21,0
?
250
Edison
9,0
500
92
Reignier-Bary
40,0
1800
445
Textabbildung Bd. 283, S. 191Fig. 10.Gleichstromdynamo von Statter und Brunton. 7) Die Gleichstromdynamo von Statter und
Brunton (vgl. 1890 275 505) in London und
West-Drayton findet in der in Fig. 10 abgebildeten
Form Verwendung bei der elektrischen Strassenbahn der Via Flaminia in Rom. Sie ist
nach dem Londoner Electrical Engineer, 1890 Bd. 6 * S.
158 mit dem patentirten automatischen Regulator der Firma versehen und gibt einen
Strom von 60 Amp. mit 750 Volt bei 750 Umdrehungen in der Minute. Die Maschine hat
Feldmagnete mit doppeltem Stromkreis, deren Kerne aus geschmiedetem
„Magneteisen“ bestehen und von allen Seiten bearbeitet sind.
Die Polstücke bestehen aus Gusseisen und haben grosse Querschnitte; sie sind auf das
Sorgfältigste mit den Kernen verbunden. Der Isolationswiderstand der Maschine ist
sehr hoch, beträgt gewöhnlich 10 Megohm für die ganze Maschine und wird durch die
ausschliessliche Anwendung von Glimmer erreicht, der gegenüber von mit Schellack
getränktem Papier den grossen Vorzug besitzt, dass er vollständig unempfindlich
gegen Feuchtigkeit ist, während Papier durch diese an Isolirfähigkeit verliert.
Der Anker besteht aus Scheiben von schwedischem Holzkohlenblech und hat guten
Luftzug. Sowohl bei den Stromerzeugern, als auch bei den Motoren ist der
selbstthätige Stromregulator in einem gusseisernen Oelbehälter untergebracht, welcher an
das auf der Stromsammlerseite befindliche Lager angesetzt ist. Weder das Solenoid
des Stromerzeugers, noch der Centrifugalregulator des Motors haben einen erheblichen
Kraftaufwand zu leisten, da sie nur den Eingriff des einen oder eines anderen
Sperrkegels zu vermitteln haben. Durch Anordnung dieser Theile in einem Oelbehälter
ist die Abnutzung derselben auf das geringste Maass beschränkt.
Die genannte Firma baut diese Dynamo in neun Normalgrössen von 5 bis 80 Kilo-Watt und
dementsprechend Motoren von 4,5 bis 110 Die Gleichstromdynamo wird auch für
Bogenlichtbeleuchtung angewendet und in Grossen für 6 bis 120 Bogenlampen von je
2000 Normalkerzen gebaut.
Auf der Edinburger Ausstellung von 1890 wurde auch ein Aufzug mit einem solchen
Gleichstrommotor betrieben, welcher für 20 Centner Belastung und 30,5 m
Fördergeschwindigkeit in der Minute bestimmt war.
Die Regulirung des Motors erfolgt von Hand; Anlassen, Anhalten und Umkehren werden
mittels eines einzigen Hebels leicht bewirkt; während der Arbeit wird der Strom
niemals von der Maschine ausgeschaltet, aber wenn das Heben der Last beendet ist,
werden die Bürsten auf 90° von dem neutralen Punkt eingestellt, wodurch der Motor
zur Ruhe kommt und nur die zur Ueberwindung seiner eigenen Widerstände erforderliche
Voltzahl verbraucht; dann wird derselbe aus dem Stromkreis ausgeschaltet. Die
Wickelung des Motors ist für einen Gleichstrom von 50 Ampère und etwa 250 Volt bei
voller Ladung ausgeführt.
(Fortsetzung folgt.)