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Mechanischer Wechsel-oder Umrichter.
Die Erfindung betrifft mechanische Wechsel-oder Umrichter mit umlaufendem, vom Unterbrechungsstrom selbst angetriebenen Kollektorunterbrecher, dessen Motor ein festes bewickeltes und bewegliches wicklungsfreies Magnetsystem aus Weicheisen besitzt. Der mit diesen Geräten erzeugte Wechselstrom wird der Primärwicklung eines Transformators zugeführt. Der Hauptnachteil der bekannten, nach dem Zerhackungsprinzip arbeitenden Wechselrichter dieser Art besteht darin, dass ihre Wechselstromkurve etwa rechteckige Gestalt besitzt, von der anzustrebenden Sinuskurve also stark abweicht. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung vermieden.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass der Anker des Motors Z-förmig ausgebildet ist, wie dies bei andersartigen Motoren an sich bekannt ist. Die durch die Bewegungen des Ankers hervorgerufenen Änderungen des magnetischen Flusses haben Stromschwankungen im Transformator zur Folge, die gegenüber der reinen Kollektorwicklung in der Phase verschoben sind und sich dieser überlagern. Durch die Z-förmige Ausbildung des Ankers erreicht man, dass die durch die Überlagerung der Stromkurven gebildete resultierende Stromkurve der Sinusform weitgehendst angenähert wird. Diesen Effekt kann man noch dadurch steigern, dass man in an sich bekannter Weise das Joch des Motors als Transformatorkern benutzt, indem man die Feldwicklung so bemisst, dass sie die volle Netzspannung aufzunehmen vermag, und dann über sie die Sekundärwicklung legt.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin ist Fig. 1 ein Wechselrichter im Seitriss und Fig. 2 im Grundriss. Im Felde des mit den Polschuhen 1 und 2 ausgerüsteten Elektromagneten 3 ist der ebenfalls aus Weieheisen gefertigte, wicklungsfreie Z-Anker 4 um die Achse 5 drehbar angeordnet. Auf dieser Achse sitzt gleichzeitig der rotierende Stromunterbrecher 6, auf dem die Bürsten 7 und 8 schleifen.
Die Wicklung 3 liegt unmittelbar im Kreise des Stromunterbrechers 6-8. Legt man eine Stromquelle an die Klemmen 9, so wird der Anker 4 in das Feld zwischen den Polschuhen 1 und 2 hineingezogen, schaltet hiebei über den Stromunterbrecher 6-8 dieses Feld aus und dreht sich mit dem erhaltenen Schwung um fast 900 weiter, um dann wieder das Feld einzuschalten und hiebei in gleicher Drehrichtung einen neuen Antriebsimpuls zu erhalten. 16 ist ein Schwungrad mit Luftflügeln.
Wenn nun der Anker 4 des Motors nicht in der gezeichneten Stellung, sondern in einer dazu senkrechten Lage steht, so ist die leitende Verbindung zwischen den Bürsten 7 und 8 unterbrochen. In diesem Falle kann der Motor nicht von selbst anlaufen. Um das Anlaufen des Motors aus jeder beliebigen Stellung zu ermöglichen, ist erfindungsgemäss ein magnetisches Hilfsfeld vorgesehen, welches den Anker des Motors in Anlaufstellung bringt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zweck auf der Welle 5 des Hauptankers ein gesonderter, vorteilhaft Z-förmiger Hilfsanker 17 angebracht, der in dem Felde des Elektromagneten 18, 19 rotiert. Die Feldwicklung 19 ist parallel zu der ganzen Umrichtervorrichtung an die Stromquelle 9 angeschlossen.
In Reihe mit der Feldspule 3 und dem Unterbrecher 6-8 liegt die Primärwicklung des Transformators 11, der sowohl als Auf-wie als Abtransformator gewickelt sein kann und an dessen Klemmen 12 die Sekundärspannung abgenommen wird. Zur Herabdrückung der Funkenbildung am Selbstunterbrecher 6-8 ist diesem ein Kondensator 13 parallelgeschaltet, welcher durch den Widerstand 14 zu einem Phasenschieber ergänzt ist. Dieser Phasenschieber wird in bezug auf die Eigenfrequenz des Gesamt-
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systems zweckmässig so abgeglichen, dass sich für diese Frequenz eine Phasenverschiebung von 900 zwischen Strom und Spannung ergibt. Die Extraströme werden dann praktisch restlos ausgelöscht.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Verwendung der Feldwicklung gleichzeitig als Trans- formatorwicklung. Dabei dienen die Spulen 20 und 2!' der Feldwicklung gleichzeitig als Primärwicklung und die Spulen 22 und 23 als Sekundärwicklung des Transformators. Der Stromunterbrecher 6 ist zwischen die Spulen 20 und 21 und in Reihe mit diesen Spulen geschaltet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mechanischer Wechsel-oder Umrichter mit umlaufendem, vom Unterbrechungsstrom selbst angetriebenen Kollektorunterbrecher, dessen Motor ein bewickeltes festes m : d bewegliches wicklungsfreies Magnetsystem aus Weicheisen besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker Z-förmig ausgebildet ist.