DE84649C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 14. Juni 1895 ab. Längste Dauer: 5. Oktober 1907.

In dem Haupt - Patente Nr. 78825 ist die Theorie und die Bauart eines Apparates erläutert, , der erlaubt, Ein- oder Mehrphasenwechselströme in einen Gleichstrom umzuwandeln und umgekehrt; dieser Apparat ist von den Erfindern Wechselzahl-und Spannungsumwandler genannt.

Die Einrichtung, welche den Gegenstand dieses Zusatz-Patentes bildet, soll in Verbindung mit dem vorbenannten Umwandler in dem Falle Verwendung finden, wo es sich darum handelt, einen Gleichstrom in Wechselströme umzuwandeln. Durch die Anwendung dieser Einrichtung wird jede Erzeugung von. Funken an den Bürsten vermieden, indem durch diese Einrichtung die Wirkungen der Selbstinduction vernichtet werden, die unter anderen von den magnetischen Ausströmungen (fuites) herrühren.

Es sei zunächst kurz zurückgerufen, worin der Wechselzähl- und Spannungsumwandler besteht. Angenommen, es handle sich z. B. um die Erzeugung eines Dreiphasenstromes. Der Umwandler hat alsdann (s. Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung) drei in sich selbst geschlossene Magnetkerne ABC. Jeder Kern trägt eine Wickelung 1, 2, 3, die dazu dient (Sternschaltung der Stromkreise oder mit anderen Worten Verkettung der Ströme mit Reihenschaltung' der Wickelungen vorausgesetzt), den Dreiphasenstrom aufzunehmen, der durch die sinusoidale, d. i. die nach einem Sinusoidengesetz erfolgende Aenderung der Kraftlinien in den Kernen erhalten wird. Diese Aenderung rührt her von der Wirkung einer auf dieselben Kerne aufgebrachten Wickelung 4, 5, 6. Diese Wickelung wird von dem Gleichstrom durchlaufen, der umgewandelt werden soll. Die einzelnen Spulen dieser Wickelung sind bezüglich der Windungszahl jeder Spule und bezüglich der Wickelungsrichtung so angeordnet, daß sich die dem Durchgange des Gleichstromes zustehende Zahl der Amperewindungen nach einem Sinusoidengesetz ändert. Der umzuwandelnde Gleichstrom wird in die Wickelung 4, 5, 6 durch die Reiber f^lf²f³ ■ ■ ■ verzweigt, die auf Ringen b¹ b² £>³ . . . schleifen. Jeder dieser Ringe steht mit einem der Stege Z¹ /² Z³ ... eines Stromwenders L in Verbindung, der durch die Bürsten F F¹ mit der Gleichstromquelle S verbunden ist. Die die Ringe b¹ und den Stromwender L tragende Welle O O¹ wird mittelst eines kleinen Motors in Umdrehung \^rersetzt, der von einem auf der Welle befestigten Grammering G gebildet ist, dessen Abtheilungen zwischen die Stege I¹ I² . . . des Stromwenders L geschaltet sind; dieser Ring steht unter dem Einfluß eines durch Gleichstrom erregten Feldes H.

Bei der neuen Einrichtung, die den Gegenstand dieser Erfindung bildet, steht der Ring,

(2. Auflage, ausgegeben am ijj. Mai IQ04.)

dieses Motors nicht mehr nothwendigerweise mit dem Stromwender L und den Reibern f^lf'² ... in fester Verbindung, man kann vielmehr einen vollständig getrennten Motor anwenden oder auch der Welle 0 O¹ die erforderliche Drehbewegung durch einen beliebigen mechanischen Antrieb ertheilen. Zwischen die Bürsten f^l f'². . . f⁶ wird dann ein kleiner synchron laufender Motor geschaltet, der z. B. folgende Bauart erhalten kann. Dieser Motor ist in der Mitte der Fig. ι in Seitenansicht und in Fig. 2 im Querschnitt veranschaulicht.

Um ein festes Gerippe K, das von auf einander gestapelten und von einander isolirten Blechen gebildet ist, ist eine Wickelung nach Art eines Grammeringes aufgebracht. Diese Wickelung ist in eben so viele einzelne Spulen getheilt, als der Stromwender L Stege hat; jede dieser Spulen ist mit einem der Reiber f¹/'² ... verbunden. Der so gebildete Ring erzeugt folglich ein Drehfeld, wenn er von den regelmäßig verschobenen Strömen durchlaufen wird, die von den Reibern herkommen. Im Innern dieses Ringes ist, concentrisch zu ihm, ein Feldmagnet I montirt, der zwei durch einen Kern mit einander verbundene Polschuhe M und JV aufweist. Um diesen Kern sind zwei Stromkreise gewickelt; die Wickelung jedes dieser Stromkreise ist derart gemacht, daß in den Schuhen M und IV ungleichnamige Pole entstehen, wenn beide Stromkreise von demselben Gleichstrom durchlaufen werden.. Die Enden dieser beiden Stromkreise sind bis an vier Reibungsringe d^l d² d^a <i⁴ (Fig. 2) geführt, auf welchen Reiber schleifen. Der eine aus dickem Draht gebildete dieser Stromkreise ist mit dem Stromkreise des die Bürsten FF¹ speisenden Gleichstromes in Reihe geschaltet, er schließt sich bei α und β über Leiter, von denen der eine bis F¹, der andere bis S geht; der zweite aus dünnem Draht gebildete Stromkreis ist zwischen die Bürsten F F¹ im Nebenschluß eingeschaltet j er schließt sich bei γ und d über Leiter, die von diesen Bürsten abgezweigt sind.

Der eben beschriebene Feldmagnet ist mit einem Dämpfungsstromkreis E versehen, der von zwei ringförmigen Wangen aus leitendem, aber nicht magnetischem Metall gebildet ist, die durch Bolzen aus gleichem Metall verbunden sind, welche durch einen zertheilten Eisenring hindurchgehen. Dieser Dämpfungsstromkreis ist so angeordnet, daß er den möglich kleinsten elektrischen Widerstand darbietet.

Der Feldmagnet I dreht sich synchron mit der Welle O O¹, und wenn seine Wickelungen ! passend bestimmt sind, so veranlaßt seine Drehbewegung in dem Ringanker K die Erzeugung von gleichen, bezüglich der Energie verschobenen, d. h. dewattirten oder quadratirten Strömen, deren Richtung der Richtung derjenigen dewattirten oder quadratirten Ströme entgegengesetzt ist, welche in den von den auf einander folgenden Stegen des Stromwenders abgezweigten Stromkreisen des Umwandlers umlaufen müssen.

Die Erfinder nennen den Theil des Wechselstromes, der einen Stromkreis durchdringt und dessen Stärke in Bezug auf die auf diesen Stromkreis einwirkende elektromotorische Kraft um ^₄ Welle verschoben ist, dewattirten oder quadratirten Strom (courant dewatte on qiiadratique).

Unter diesen Bedingungen ist die Summe der dewattirten Ströme, welche die Stromkreise durchlaufen, die von denselben beiden auf einander folgenden Stegen eines Stromwenders abgezweigt sind, gleich Null. Alle Ströme, welche diese Stege durchdringen müssen, werden also dieselbe" Phase haben, als die diese Ströme erzeugende elektromotorische Kraft; sie werden daher aufgehoben, wenn diese Kraft vernichtet wird.

Diese Kraft wird nothwendigerweise in dem Augenblick vernichtet, wo eine Bürste auf den beiden betrachteten Stegen schleift. In diesem Augenblick wird also der Strom, der von einem Steg zum nächsten geht, Null sein. Es findet daher weder der Energieverlust, der sonst der Erzeugung eines Stromes unter den Bürsten zukommt, noch Funkenbildung in dem Augenblick statt, wo eine Bürste von einem Steg zum folgenden übergeht.

•Anstatt dem Feldmagneten des synchronen Motors zwei Pole zu geben, wie oben angenommen wurde, kann man ihm 2 η Pole geben, indem man um den Ring K 2 η Reihen von Wickelungen macht, die so geschaltet sind, daß sie ebenso viele regelmäßig um den Ring angeordnete Stromkreise bilden, als der Stromwender L Stege hat.

Es ist klar, daß man den Feldmagneten / fest machen, den Ring K dagegen sich drehen lassen kann; in diesem Falle werden die verschobenen Ströme mittelst Ringe und Reiber herbeigeführt.

Man erhält dasselbe Ergebniß, wenn man den Ring K zwischen die Drähte χ y und \ (Fig. ι unten links) schaltet; in diesem Falle trägt der Ring nur drei Stromkreise oder drei Reihen von 2 η Stromkreisen, je nachdem der Anker des synchronen Motors 2 oder 2 η Pole hat. Die Wickelung des Feldmagneten wird ebenso wie im vorigen Falle gemacht und abgezweigt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Das durch das Haupt-Patent Nr. 78825 geschützte Verfahren in Anwendung auf die Umwandlung eines Gleichstromes in Wechsel-

   ströme mit Hülfe des im Anspruch 4 genannten Wechselzahl- und Spannungsurnwandlers, mit der Maßgabe, daß die Drehung des Stromwenders durch einen beliebigen, von der Wickelung des Umwandlers abhängigen oder unabhängigen Motor erfolgt und daß zwischen die verschiedenen Abtheilungen der sinusoidalen Wickelung des Umwandlers oder zwischen die Stromkreise seiner anderen Wickelung ein zu einem synchronen Motor gehöriger Anker eingeschaltet ist, dessen Feldmagnet zwei Wickelungen oder zwei Reihen von Wickelungen hat, deren eine von dem umzuwandelnden Gleichstrom durchlaufen wird, während die andere zwischen die Bürsten des Stromwenders des Wechselzahl- und Spannungsumwandlers im Nebenschluß eingeschaltet ist, zum Zweck, vermöge der in dieser Wickelung erzeugten elektromotorischen Gegenkräfte die Funkenbildung am Stromwender zu verhindern.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

   Berlin, gedruckt in der reichsdruckerei.