Ein wesentlicher Fortschritt war die Einführung des Siemensschen Doppel-T-Ankers. Dieser besteht aus einem weichen Eisenkern[15] von zylindrischer Form, in welchen beiderseits eine breite Nut[16] eingefrässt[17] ist, die zur Aufnahme des isolierten Bewickelungsdrahtes dient, so dass die Windungen parallel zur Achse des Ankerzylinders liegen. Die in diesen Windungen bei Umdrehung des Ankers induzierten Ströme werden durch einen auf der Achse sitzenden Stromwender gleich gerichtet.
Die permanenten Stahlmagnete wurden zuerst von Wilde durch Elektromagnete ersetzt. In 1867 wurde von Siemens und fast gleichzeitig auch von Wheatstone das sogenannte dynamoelektrische Prinzip entdeckt, welches darauf beruht, dass eine geringe Spur von Magnetismus im Eisen der Feldmagnete zur Selbsterregung der Magnete hinreichend ist, indem die[18] zuerst dem geringen Magnetismus entsprechenden schwachen induzierten elektrischen Ströme des Ankers, in die Bewickelung der Magnete geleitet, diesen Magnetismus verstärken, wodurch dann wieder die in der Ankerbewicklung erregten Ströme verstärkt werden, so dass diese alsdann den Magnetismus wieder verstärken und so fort bis die volle Wirkung der Maschine erreicht wird.
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Die Gramme Maschine. Zwischen den Polschuhen des den Feldmagneten bildenden Elektromagneten ist der[1] aus einem[2] mit isoliertem Kupferdraht bewickelten Eisenring bestehende Anker auf einer drehbaren Welle[3] angebracht. In der Kupferdrahtbewickelung dieses ringförmigen Eisenkerns werden bei der Bewegung durch das magnetische Kraftfeld elektrische Ströme induziert, wobei[4] der Eisenkern durch Influenz magnetisiert wird und die Verdichtung der magnetischen Kraftlinien, sowie die daraus entstehende Verstärkung des magnetischen Feldes stattfindet.
Ursprünglich war Gramme von dem Gedanken ausgegangen, den durch den Einfluss des Feldmagneten magnetisierten Eisenring in der Drahtspirale oder die Drahtspirale um den magnetisierten Eisenring rotieren zu lassen. Der[5] praktischen Ausführung dieser Idee stellten sich jedoch unüberwindliche Schwierigkeiten entgegen, so dass der Erfinder den Eisenring einfach mit isoliertem Drahte bewickelte und in geeigneter Weise auf der Welle befestigte und so den ganzen Anker vor den Polen des Feldmagneten rotieren liess. In der Tat[6] wurde dadurch dieselbe, von ihm wohl[7] nicht vorhergesehene Wirkung erzielt, als wenn der Eisenkern oder die Drahtspirale für sich allein rotierten. Durch die Einwirkung der Pole des Feldmagneten werden nämlich[8] auch in dem rotierenden Ringe zwei feststehende entgegengesetzte Pole erzeugt, indem[9] durch die magnetische Influenzierung des Eisenringes dem Nordpole des Feldmagneten gegenüber ein Südpol und dem Südpole des Feldmagneten gegenüber ein Nordpol im Eisenringe entsteht; allerdings[10] werden dabei fortwährend neue Eisenteilchen im rotierenden Ringe veränderlich magnetisiert und es ist deshalb erforderlich, das Material des Ringes so einzurichten, dass die fortwährend rasche Aenderung des Magnetismus der Teilchen möglichst erleichtert wird.
Die Bewickelung des Feldmagneten ist einfach eine Fortsetzung der Ankerbewickelung und die Erregung des Feldmagneten wird durch den von der Ankerbewickelung ausgehenden Hauptstrom bewirkt. Man bezeichnet diese Bewickelung, bei welcher Anker und Feldmagnet hintereinander geschaltet sind, als die Reihen- oder Serienbewickelung[11] im Gegensatz zu der Nebenschlussbewickelung.[12]
Um die von der Maschine verlangte Leistung[13] mit einer geringeren Umdrehungszahl zu erreichen, hat man mehrpolige Maschinen hergestellt, bei denen das Magnetfeld von vier, sechs, acht und mehr Polen gebildet wird, wobei Nord- und Südpol abwechselnd in dem sie verbindenden polygonalen oder kreisrunden Eisengestell[14] angeordnet sind.
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Wechselstrommaschinen. Obschon alle elektrischen Strommaschinen nur Wechselströme erzeugen können, weil die magnet-elektrische Induktion nur durch wechselnde Wirkung zwischen magnetischer Kraft und elektrischen Leitern hervorgebracht werden kann, so unterscheidet man doch neben den durch Anbringung eines Stromwenders hergestellten Gleichstrommaschinen noch die eigentlichen[1] Wechselstrommaschinen, welche die durch Induktion erzeugten Wechselströme direkt in den äusseren Stromkreis[2] zur Benutzung abgeben[3]. Die Wechselstrommaschinen bedürfen[4] daher nicht des kostspieligen und sorgsam zu überwachenden Kommutators, der mit seinen Schleifbürsten leicht der Abnutzung unterliegt[5] und zu Betriebsstörungen[6] Anlass geben kann, sobald die Bedienung der Maschine nachlässig ist. Anstatt des Stromwenders sind die Wechselstrommaschinen nur mit dauerhaften Schleifbürsten versehen, von denen der Strom abgenommen wird. Sie können auch mit feststehendem Anker eingerichtet werden, so dass die hochgespannten Wechselströme direkt von den festen Klemmen[7] in die Leitung übergehen.
In ihrem Aufbau sind demnach die Wechselstrommaschinen viel einfacher als die Gleichstrommaschinen. Sie sind zur Erzeugung von Strömen bis zu 10000 Volt Spannung zu benutzen, während man bei den Gleichstrommaschinen nur ausnahmsweise die Spannung höher als etwa 500 Volt treibt. Da durch die Wechselströme nicht das erforderliche konstante Magnetfeld hergestellt werden kann, so muss dies durch eine besondere, aber verhältnismässig kleine Gleichstrommaschine geschehen, die als Erregermaschine bezeichnet wird. Zuweilen hat man auch diese direkt mit der Wechselstrommaschine verbunden, indem[8] man mittels eines auf deren Welle aufgesetzten Kommutators einen entsprechenden Teil des erzeugten Wechselstroms in Gleichstrom verwandelt.