Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen) und Zubehör. (Patentklasse 21. Fortsetzung des Berichtes S. 15 d. Bd.) Mit Abbildungen. Neuerungen an Elektromotoren (Dynamomaschinen) und Zubehör. 10) H. Cuenod, E. Sautter und G. Hochreutiner in Genua haben das englische Patent Nr. 12541 vom 23. Juli 1891 auf eine neue Vorrichtung zur selbsthätigen genauen Einstellung der Bürsten von Dynamomaschinen erhalten. Der Apparat besteht aus zwei Einstell- oder Hilfsbürsten b und b1 (Fig. 22), von denen die eine vor, die andere hinter einer der zu regulirenden Hauptbürsten B und B angebracht ist. Die beiden Hilfsbürsten sind mit dem Anker eines besonders erregten kleinen Motors M verbunden, welcher dem Bürstenträger O mit Hilfe des Rädervorgeleges e und des Zahnbogens O1 beeinflusst, so dass der Bürstenträger entsprechend der Richtung des durch den Anker des Motors M gehenden Stromes sowohl nach rechts, als auch nach links um die Ankerachse gedreht werden kann. Die Hilfsbürsten b und b1 werden so eingestellt, dass in der Mittelstellung die Hauptbürste B genau richtig steht; dann findet kein Spannungsunterschied zwischen den Bürsten b und b1 statt, der Motor bleibt in Ruhe. Sobald aber eine Verschiebung der Linie der Stromentnahme eintritt, nähert sich dieselbe einer der Hilfsbürsten, wodurch ein Unterschied des Potentials zwischen diesen beiden eintritt, in Folge deren ein Strom von einer zur anderen Hilfsbürste durch den Motor M gehen wird, so dass derselbe in Thätigkeit tritt Vorrichtung zur selbsthätigen und den Bürstenträger so lange dreht, bis die Hauptbürste wieder genau richtig steht. Textabbildung Bd. 286, S. 59Fig. 22.Vorrichtung zur selbsthätigen Einstellung der Bürsten von H. Cuenod. 11) R. Thury in Genf bezweckt mit der in dem englischen Patent Nr. 17108 vom 25. October 1890 erläuterten Erfindung die Aufhebung der Gegenwirkung des Ankers auf das Feld und zwar durch Anwendung eines zweiten, dem Hauptanker ähnlichen Ankers in demselben Raum zwischen den Magnetpolen, durch welchen ein Strom geht, welcher dem durch den ersten Anker fliessenden gleich ist. Die beiden Fig. 23a und 23b zeigen zwei Durchführungen dieses Gedankens bei sogen. einpoligen Dynamo. Textabbildung Bd. 286, S. 59Aufhebung der Gegenwirkung des Ankers von Thury. In Fig. 23a dreht sich ein scheibenförmiger Anker in einem gleichmässigen, durch den röhrenförmigen Magnet M gebildeten Felde. Der in der Scheibe d entwickelte Strom geht z.B. von der Mitte nach dem Umfange und wird durch die nahe am Umfange einer zweiten Scheibe d1 angebrachten Bürste b aufgenommen; d1 führt den Strom nach der Mitte zurück, da sie denselben Weg zwischen den Magnetpolen in entgegengesetzter Richtung zurücklegt. Die Bürste b1 steht in unmittelbarer Verbindung mit der positiven Polklemme und so mit dem äusseren Stromkreis. Die Wirkung des durch die zweite Scheibe d1 gehenden Stromes ist gleich der durch die Scheibe d auf das Feld ausgeübten Wirkung, aber von entgegengesetztem Vorzeichen, so dass sich beide aufheben und die Drehung der Kraftlinien verhindern. Fig. 23b zeigt dasselbe System auf einen Trommelanker angewendet. Textabbildung Bd. 286, S. 60Stromsammler von Davis. 12) H. Davis und A. H. Stokes in Derby haben den in Fig. 24 und 25 dargestellten Stromsammler entworfen (Englisches Patent Nr. 18206 vom 12. November 1890), welcher für solche Dynamo bestimmt ist, welche in mit entzündlichen Gasen gefüllten Räumen arbeiten, und wollen durch die Anordnung desselben die Entzündung dieser Gase durch an den Bürsten etwa entstehende Funken verhindern und zugleich den Stromsammler und die Bürsten gegen die Witterung und gegen Staub schützen. Die Stäbe des Stromsammlers werden durch die auf ihren Enden sitzenden Klemmringe C und D gehalten, die ihrerseits durch die Stangen B verbunden sind. Die Stromsammlerstäbe sind sowohl unter sich, als auch gegen die Ringe C und D isolirt. Der innere Klemmring C ist an einer kreisförmigen Scheibe C1 befestigt, welche auf die Stromsammlerwelle M aufgeschraubt ist, während eine Endplatte E auf den äusseren Ring D aufgeschraubt ist. Durch eine centrale Oeffnung dieser Platte tritt eine die Bürsten G tragende Hülse K nach der Innenseite des Stromsammlers. Die Endplatte E ist noch mit Oeffnungen F versehen, welche mit einem durchsichtigen Material geschlossen sind, so dass man Stromsammler und Bürsten durch dieselben beobachten kann. Die Hülse K umgibt die Welle M und ist ausserhalb des Stromsammlers mit einem Ringe k versehen. Die von K getragenen Bürstenhalter I sind gegen diese Hülse K isolirt, die von den Bürsten ab nach der Aussenseite des Stromsammlers hin mit Löchern versehen ist, durch welche die Leitungsdrähte zu den Bürsten gelangen. Die von I getragenen Bürsten G werden durch Federn nach auswärts gedrückt und durch Stifte in K geführt; letztere ist mit Armen O versehen, die mittels der Schrauben N in verschiedenen, die Einstellung der Bürsten bedingenden Lagen an den Ständern P festgestellt werden können. Da die Endplatte E während des Ganges der Maschine nicht losgenommen werden kann, und da sie an dem Ring D befestigt werden muss, bevor die Maschine wieder in Gang gesetzt werden kann, so sind der Stromsammler und die Bürsten von den die Maschine umgebenden Gasen abgeschlossen, so dass die Gefahr der Entzündung der letzteren beseitigt ist. 13) Die in England patentirte (Nr. 584 vom 12. Januar 1891) Dynamo oder der Elektromotor mit Wechselstrom von M. Hutin in Paris und M. Leblanc in Raimey besteht aus einem feststehenden Ringe, in welchem eine Trommel sich dreht; beide sind mit je zwei verschiedenen elektrischen Stromkreisen bedeckt. Die Richtung der Wickelung des Ringes wechselt in demselben Stromkreise beim Uebergange von einer Spule zur nächsten, so dass der durch dieselben geschickte Strom abwechselnd positive und negative Pole im Ringe erzeugt und zwei symmetrisch zu einander angeordnete Stromkreise gebildet werden. Die Stromkreise der Trommel werden durch Kupferstangen gebildet, welche abwechselnd an ihren entgegengesetzten Enden verbunden sind. Wenn zwei Wechselströme von gleicher Wellendauer (Phase), aber um ¼ derselben gegen einander versetzt, durch die festen Stromkreise geschickt werden und die beweglichen Stromkreise geeignete Widerstände in sich enthalten, so wird ein auf die Trommelachse wirkendes Motorpaar entwickelt, welches unabhängig von der Umdrehungsgeschwindigkeit ist. Die beweglichen Stromkreise enthalten Rheostaten, deren Widerstände immer gleich sind, aber mit der Geschwindigkeit der Maschine sich verändern. Beistehende Fig. 26 ist ein Längsschnitt, Fig. 27 theilweise ein Querschnitt und theilweise Endansicht einer nach diesen Grundgedanken ausgeführten Maschine. Textabbildung Bd. 286, S. 60 Elektromotor mit Wechselstrom von Hutin. Auf der Welle A ist die aus einzelnen, gegen einander isolirten und durch Kupferbolzen H zusammengehaltenen Eisenscheiben hergestellte Trommel B befestigt. Die Kupferbolzen H bilden Theile der Trommelstromkreise; sie sind durch Streifen C mit einander verbunden und deren Enden bilden Metallringe D, auf welchen die zu den nöthigen Rheostaten führenden Stromsammler ruhen. Der feststehende Ring ist aus eisernen, durch Bolzen zusammengehaltenen Platten E gebildet, welche mit Aussparungen zur Aufnahme der Spulen F versehen sind, die eine Grammewickelung darstellen und die beiden Stromkreise des Ringes bilden. Der feste Ring wird durch zwei Bronzerahmen G gehalten, welche durch in die Lager geschraubte Stifte I an Drehung gehindert sind. – Die Patentansprüche lauten auf eine Wechselstromdynamo, in welcher vereinigt sind: 1) ein Inductor oder Feld, bestehend aus zwei gleichen Strömen und so angeordnet, dass jeder von einem derselben herrührende Pol in gleicher Entfernung von den beiden folgenden Polen des anderen sich befindet; 2) ein Condensator oder ein Paar Condensatoren, so angeordnet, dass sie einen Unterschied in den Phasen der Ströme in den beiden Stromkreisen hervorbringen, welcher ¼ der Wellendauer beträgt; 3) ein gleich dem Felde aus zwei Stromkreisen bestehender Anker und 4) zwei Rheostaten für die Ankerstromkreise, deren Widerstände veränderlich, aber jederzeit einander gleich sind. 14) Ueber amerikanische Dynamo zur Darstellung von Aluminium bringen die Industries vom 24. Juli 1891 * S. 90 einige interessante Mittheilungen. Zunächst sind die Dynamo der Pittsburgh Aluminium Reduction Company erwähnt. Die Werke der Gesellschaft enthalten (zwei) solche Maschinen, welche durch Westinghouse-Dampfmaschinen von je 200 betrieben werden. Die Dynamo sind 1890 nach den Entwürfen von John F. Kelly (vgl. 1892 285 104) von der United States Electric Lighting Comp. erbaut und haben Trommelanker von 864 mm Länge und nahe 762 mm Durchmesser. Dieselben sind weder mit massiven Stangen, noch mit zusammengepressten geflochtenen Streifen, sondern mit runden Drähten parallel gewickelt. Der Widerstand des kalten Ankers ist 0,000 38 Ohm, der des Feldes 0,8 Ohm. Jede Maschine hat an jedem Ende des Ankers einen Stromsammler. Die Feldmagnete bestehen aus Gusseisen und ähneln im Ansehen denjenigen einer grossen Bürgin-Dynamo. Jede Maschine gibt 2500 Ampère und 55 Volt, der elektrische Nutzeffect ist 95,7 Proc. Die Maschinen erscheinen für ihre Leistung sehr gross. Die von Crompton und Co. für gleichen Zweck gebauten „Cowles“-Dynamo haben Anker von 508 mm Durchmesser und 914 mm Länge und geben (anstatt dem Verhältniss nach nur 70000 Watt, d.h. die Hälfte der Pittsburgher) doch eine Leistung von 300000 Watt. Die Pittsburgher haben weniger Kupfer und dürften sich, da die gusseisernen Magnete weniger kostspielig sind als schmiedeeiserne, billiger stellen als die genannten englischen Maschinen. Textabbildung Bd. 286, S. 61Wilson's Dynamo zur Aluminiumdarstellung. Nach der angeführten Quelle ist in Fig. 28 und 29 eine von Thomas L. Willson für die Willson Aluminium Comp. entworfene Dynamo dargestellt. Das Willson-Verfahren der Aluminiumdarstellung unterscheidet sich von dem von Cowles durch Anwendung einer Art Siemens-Ofen für die Reduction des Corund oder Bauxit. Um das Verbrennen der Elektroden zu vermeiden, wird die zur Reduction des Oxydes nöthige Kohle in Form eines Kohlenwasserstoffgases zugeführt, welches durch die Mitte der Kohlenelektrode eintritt. Auf diese Weise wird nicht nur Brennmaterial für die Reduction des Aluminiums zugeführt, sondern durch Ablagerung von Kohle gleichzeitig die Elektrode aufgebaut. Die Willson-Dynamo hat einen Gramme-Anker, dessen Kern 559 mm Durchmesser und 914 mm Länge. Eine besondere Eigenthümlichkeit besteht in der Nichtanwendung eines besonderen Stromsammlers. Die Ankerwickelung besteht aus massiven Stäben und ist für 50 Volt und 15 000 Ampères (etwas mehr als 1000 ) berechnet; auf ihrem Umfange schleifen die Bürsten. Das Gestell der Maschine besteht aus Gusseisen wie bei der vorher beschriebenen Kelly-Maschine; das Gesammtgewicht ist etwa 14 t, wovon etwa 3382 k (7456 Pfd.) auf das Kupfer kommen. Die Magnetkerne und Polstücke sind von Schmiedeeisen. Nach unserer Quelle haben kleinere Maschinen derselben Bauart wohl gute Erfolge gehabt, doch lässt sich bei den vorliegenden grossen Maschinen dies weniger erwarten. Zunächst dürfte bei längerem Gange eine bedeutende Erhitzung eintreten, da im Inneren der Maschine kein nennenswerther Luftwechsel stattfinden kann. Die äusseren Stäbe der Wickelung sind etwa 38 mm breit, woraus ein grosser Kraftverlust folgt, wenn dieselben aus dem Feld austreten. Ausserdem ist die Querinduction so gross, dass das Feld unter den Enden der Polstücke, wo die Bürsten liegen, vollkommen umgekehrt sein wird. Die Maschine wird daher Funken geben. Auch hinsichtlich der mechanischen Anordnung bietet die Maschine Eigenthümlichkeiten, die nicht zu ihrem Vortheil sprechen. Der Anker wird nicht durch einen festen Kreuzkern oder ähnliche Anordnung angetrieben, sondern sitzt auf einem Dorn, welcher sich erweitern lässt, dabei die inneren Windungen gegen die inneren Seiten der Scheiben drückt und so den Anker durch Reibung mitnimmt. Ebenso scheinen auch die äusseren Leiter von einer Art Reibungskuppelung abzuhängen und werden durch ein einziges Band in der Mitte zusammengehalten, so dass voraussichtlich die Centrifugalkraft eine sehr nachtheilige Wirkung ausüben wird. 15) Laurence, Scott und Co. in den Gothic Works zu Norwich (vgl. 1892 283 253) führen für Schiffsbeleuchtung eine mit der Betriebsmaschine unmittelbar gekuppelte, mit dem Modellzeichen S. L. 5 bezeichnete Dynamo aus. Dieselbe hat nach dem Londoner Electrical Engineer, 1891 Bd. 8 * S. 443, eine Leistung von 65 Volt und 140 Ampère bei 260 Umdrehungen in der Minute. Das Gewicht der Feldmagnete wird durch Bronzezwischenstücke von zwei starken Rippen aufgenommen, welche von einer Seite zur anderen der Grundplatte gehen und durch starke, durch kräftige Ansätze der Grundplatte gehende Bolzen von Muntzmetall gehalten werden. Ausserdem sind kreisförmige Zwischenstücke zwischen den Ansätzen der Grundplatte und den Magnetpolen angeordnet. Der nach Laurence, Scott und Co.'s gewöhnlicher Ausführung hergestellte Anker besteht aus einem Kern von weichen Eisenblechscheiben, die mit sechskantigen Löchern versehen und mit Isolirung auf die sechskantige stählerne Welle aufgepresst sind. Die Wickelung liegt in Längsnuthen, welche in den Umfang des Kernes eingefräst sind. Erfahrungsgemäss darf die Breite dieser Nuthen nicht grösser sein, als die doppelte Entfernung zwischen Anker und Polstücken. Der Strom sammle v der vorliegenden Maschine hat 110 Abtheilungen, je eine für eine Windung des Leiters. Der Ankerkern hat aber nur 55 Nuthen von je 9 mm Breite. Dies würde eine ganz ungewöhnliche Breite sein; es ist daher bei Ausführung der Wickelung jede Nuth in zwei Theile getheilt durch Einlegen von drei die ganze Tiefe und Länge der Nuth füllenden Streifen von Holzkohlen eisen, die sowohl gegen den Leiter, als auch gegen den Kern isolirt sind. Die Nuthbreite wird hierdurch auf 3,56 mm verringert und die Oberfläche des Ankers in magnetischem Sinne genügend geebnet, um sowohl Erhitzung der Polstücke, als auch das lästige Geräusch zu vermeiden, das die weiteren Nuthen hören lassen würden. Der Anker hat 333 mm äusseren Durchmesser, 282,6 mm Durchmesser im Grunde der Nuthen und 229 mm Länge. Die Wickelung besteht aus vier parallelen Lagen aus geflochtenen Drähten Nr. 13. Die Magnete bieten keine Besonderheiten, bestehen aus Lowmoore-Eisen und haben 548,4 qc Querschnitt. Die Ampèrewindungen im Nebenschluss betragen 9370 und in der Reihenschaltung 7840. Textabbildung Bd. 286, S. 62Fig. 30.Wechselstrommaschine von Rankin Kennedy. Die abgebildete1892 283 * 253, Fig. 16; irrthümlich ist die daselbst abgebildete Maschine als „Tesla's Motor“ bezeichnet worden. Maschine wurde vor ihrer Ablieferung bei einem sechsstündigen Versuch mit 200 Ampère betrieben, sie zeigte dabei keine Funken und die Temperatur des Ankers war am Ende des Versuches nur um etwa 27° C. gestiegen. 16) Die in Fig. 30 nach den Industries vom 6. November 1891 * S. 449 abgebildete Wechselstrommaschine von Rankin Kennedy in Glasgow (vgl. 1889 272 * 119 und * 120) gehört zu denjenigen Maschinen, bei denen sowohl die erregenden, als auch die erzeugenden Spulen fest stehen, während den sich drehenden Theil aus Eisenplatten zusammengesetzte Inductoren bilden. Aehnliche Maschinen sind von Knight, Wheatstone, Henley und neuerdings von Kingdon ausgeführt worden; auch Mordey und Forbes haben solche Maschinen entworfen. Die vorliegende Maschine zeichnet sich besonders durch die neue Anordnung der Drahtspulen und des magnetischen Kreises aus, wobei nur zwei erregende und zwei erzeugende Spulen erforderlich sind, wie gross dieselben sowie die Spannung und Häufigkeit der Stromwechsel auch sein mögen. Die Maschine ähnelt in ihren Theilen sehr einem Stromumsetzer und ist fast ebenso einfach in ihrer Bauart. Die eisernen Feldmagnettheile umgeben die aus einfachen Ringen von isolirtem Draht bestehenden Kupferspulen; die Inductoren werden von Bronzerädern getragen, bei ihrer Drehung öffnen und schliessen sie abwechselnd den magnetischen Kreis rund um die Kupferspulen und induciren den Strom in denselben. Es findet keine Umkehrung des Magnetismus in irgend einem Theile des Arbeitens der Maschine statt, nur ein geringes Steigen und Fallen der magnetischen Strömung. Das Eisen besteht aus so grossen Stücken, dass die Induction niemals sehr hoch steigt und niemals bis auf Null fällt. Die Erregung ist beständig, aber die Induction ändert sich mit der Stellung der Inductoren. – Bei den mit der kürzlich gebauten, in Fig. 31 bis 34 abgebildeten Maschine angestellten Versuchen betrug die elektromotorische Kraft 8 Volt für eine Windung der erzeugenden Spulen, die Umdrehungszahl 750; die Erregung 15 Ampère bei 35 Volt; die Maschine hat 6 Inductoren auf jeder Seite und die gesammte Spannung war 2400 Watt; mit 300 Drahtwindungen der erzeugenden Spule wurde eine Leistung von 24000 Watt erzielt. Textabbildung Bd. 286, S. 62Inductoren, Spulenpaar und Feldmagnetblock zur Wechselstrommaschine.Fig. 31 zeigt die Inductoren auf der Welle, Fig. 32 ein Spulenpaar und zwar sind P, P1 die Enden der erregenden, S, S1 diejenigen der Strom erzeugenden Spule, Fig. 33 stellt einen Feldmagnetblock dar. Wie aus der Ansicht Fig. 30 hervorgeht, sind zwei Paar Spulen, und nach Fig. 31 zwei Reihen von Inductoren angeordnet. Die erzeugende Spule wird zuerst gewickelt und isolirt, dann wird die erregende Spule darüber gewickelt, das Ganze dann isolirt und hierauf in den Aussparungen der Feldmagnetblöcke befestigt (Fig. 33), die ihrerseits wieder zwischen Lappen eingeschoben werden, die an die beiden Gestellwände angegossen sind; letztere werden durch Bolzen zusammengehalten. Durch die Verwendung von zwei Paar Spulen und zwei Sätzen von Inductoren und durch die Erregung der Spulen in der Weise, dass die Feldblöcke mit einem Pol in der Mitte und mit zwei gleichen Polen an beiden Enden magnetisirt werden (Fig. 33), wird, wenn die beiden erregenden Spulen hinter einander geschaltet sind, jede Inductionswirkung auf die eine erregende Spule durch die auf die andere ausgeübte Inductionswirkung ausgeglichen. Die beiden erzeugenden Spulen können hinter einander oder parallel geschaltet werden, während die erregenden Spulen immer hinter einander zu schalten sind. Wie aus dem Vorhergehenden zu entnehmen, ist die Maschine sehr einfach und verhältnissmässig billig herzustellen; es finden sich keine Schwierigkeiten hinsichtlich der Isolirung und es kann dieselbe für jede beliebige Spannung und Häufigkeit der Stromwechsel gebaut werden. Bei grossen Maschinen werden vier Paare Spulen und vier Inductoren angewendet. In der abgebildeten Maschine hat jeder Inductor 534 mm Länge, die Spulen haben 540 mm inneren Durchmesser, die elektromotorische Kraft der erzeugenden Spule ist etwa 1,35 Volt für 1 Fuss engl. (305 mm) bei sehr massiger Induction und massiger Geschwindigkeit, kann aber bis auf 2 Volt für 1 Fuss gesteigert werden. Die Maschine ist ebenso gut für niedrig gespannte Wechselströme anwendbar. In Centralstationen elektrischer Beleuchtungsanlagen, welche von Abnehmern umgeben sind, empfiehlt es sich, Maschinen mit niedriger Spannung zu wählen und die in unmittelbarer Nähe der Anlage befindlichen Abnehmer unmittelbar von der Dynamo zu speisen, während für die entfernt wohnenden Abnehmer Stromumsetzer mit Spannungserhöhung anzuwenden sind. Soll die Maschine als Motor verwendet werden, so muss sie, wie jeder andere Wechselstrommotor, synchron gemacht werden. Eine Maschine mit Inductoren von 1219 mm Durchmesser gibt eine Leistung von 150 000 Watt (100 Volt und 1500 Ampère) bei etwas mehr als 200 Umdrehungen in der Minute. Dieselbe ist besonders geeignet für die eben besprochene Vertheilung des elektrischen Stromes von einer Centralstation aus. Die Verwendung von bloss zwei Spulen bei grossen langsam gehenden Maschinen lässt erwarten, dass die Schwierigkeiten beseitigt sind, auf welche man bisher bei grossen Maschinen stiess, welche meist zwei erzeugende Spulen für jede Periode in einer Umdrehung erfordern. Eine gewöhnliche Maschine mit einer Umdrehung in der Secunde würde 200 Spulen erfordern, wenn sie 100 Stromwechsel in dieser Zeit liefern sollte.