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sondern bei jeder Umdrehung in demselben Sinne wiederholen. Man braucht nun lediglich im Augenblick des Nullwertes der Spannung mittelst des Umschalters eine Vertauschung zwischen den zum Stromaufnehmer fuhrenden Leitungen vorzunehmen, um den pulsierenden Gleichstrom in Wechselstrom umzuformen.
Offenbar muss sich die Umschaltung funkenfrei ausführen lassen zunächst bei induktionsfreier Belastung, weil dann der Nullwert des Stromes mit demjenigen der Spannung zusammentrifft, also die Umschaltung zur Zeit des Strom-Nullwertes erfolgt. Dasselbe Verfahren ist aber, wie weiter unten dargetan werden wird, auch bei beliebiger Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung brauchbar.
In allen Fällen hat man nur dafür zu sorgen, dass die Vertauschung der Lei tungen ohne Stromnnterbrecbung, also unter momentanem Kurzschluss der zu vertauschenden Leitungsenden, und genau während der Zeit erfolgt, in welcher das mit dem Schleifring verbundene Kollektorsegment sich unter der betreffenden Gleichstrombarste befindet.
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einfachsten dadurch erreichen, dass man in bekannter Weise die Umschalteteile als rotierende Ringe ausbildet, den so erhaltenen rotierenden Schalter von der Gleichstrom-
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eine derartige Einstellung der Bürsten sorgt, dass die Leitungsvertanschung zur Zeit des Nullwortes der Spannung erfolgt. Ein solcher rotierender Schalter ist in Fig. 2 in zwei Verbindungsarten schematisch dargestellt.
Derselbe besteht alls zwei Halbringen a und b und zwei Schleifringen, welche eine elektrische Verbindung der beiden Halbringe nach aussen vermitteln, sowie aus vier Bürsten 4, 5, 6 und 7, von denen zwei auf dem in zwei Hälften geteilten Ringe, sie beiden übrigen auf den vollen Ringen schleifen. Bei der in der Figur rechts skizzierten Anordnung führen die Leitungen vom Stromerzenger zu den
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abzweigen ; ei der Ai) ordnung links davon sind umgekehrt jene Leitungen mit den Bürsten 6 und 7, diese mit den Bürsten 4 und 5 verbunden.
Damit stets die Loitungsvertauschung am Schalter zur Zeit des Spannungsnullwertes des pulsierenden Gleichstromes erfolge, also immer dann, wenn das mit dem Schleifring verbundene Kollektorsegmuent des Ankers von der Bürste 1 berührt wird, muss, wie schon erwähnt, auch das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Gleichstromanker und dem rotierenden Schalter entsprechend gewählt werden.
Da nun jene Berührung während jeder Umdrehung dos Ankers einmal, die Vertauschung der Leitungen am Schalter aber-nach Ausweis von Fig. 2-während jedes Umlaufes des rotierenden Schalters zweimal erfolgt, so muss im Fall der Fig. 2, also bei der zweipoligen Maschine, der Schalter halb so schnell rotieren, wie der Cleichstromanker ; das Übersetzungsverhältnis zwischen letzterem und
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Schalter den Wert 2 : p haben muss.
Für die vierpolige Maschine ergibt sich hieraus zunächst, dass man, da in diesem Fatic 2 : = 1 ist, dun rotierenden Schalter direkt auf die Ankerachse setzen kann. Diese besonders einfache Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt Man sieht, dass jetzt der
Gleichstromanker ausser dem Kollektor und einem Schleifring nur noch einen geteilten
Ring zu erhalten braucht, da dann alle zur Loitungsvertauschung erforderlichen Bedingungen orfullt sind. Der eine Haibring ist direkt mit einem Punkte der Wicklung, der andere mit dem Schleifring und durch diesen und die betreffende Bürste mit einem Pol dor Gleich- strommaschin' verbunden.
Die Wirkungsweise ist genau dieselbe wie in Fig. 2 ; auch die
Bezeichnungen in Fig. 3 entsprechen genau denjenigen in Fig. 2, und zwar bei der links (in der Mitte der Figur) dargestellten Schaltung, bei welcher die zum Stromaufnehmer führenden Leitungen von den beiden auf dem geteilten Ringe schleifenden Bürsten 4 und 5 abzweigen.
Zu bemerken ist noch, dass es, mag der Gleichstromanker Parallel- oder Reihen- schaltung haben, in allen Fallen nötig bezw. zweckmässig ist, diejenige Gleichstrombürste, von welcher der pulsierende Gleichstrom abgenommen wird, am Kommutatorumfang so oft zu wiederholen, als die halbe Polzahl der Maschine angibt, d. h. auch bei der Reihen- schattung-und bei höherer Polzahl auch bei der Reihenparallelschaltung - für den
Zweck der Entnahme von pulsierendem Strom wenigstens den einen-positiven oder negativen-Bürstensatz mit voller Bürstenzahl auszuführen.
Weiter ist aber ersichtlich, dass man für den rotierenden Schalter eine veränderte, und zwar eine geringere Tourenzahl dadurch erhalten kann, dass man das zur Leitungs- vertauschung dienende Paar von Ringteilen mehrfach ausfahrt, also den betreffenden Ring in vier, sechs u. s. w. Abschnitte zerlegt, welche abwechselnd untereinander leitend ver- bunden werden. In diesem Falle erfolgt offenbar die Leitungsvertauschung nicht nach jeder
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halben, sondern nach jeder Viertel-, Sechste !, a. s. w. Umdrehung des Schalters. und eben deshalb muss, damit der Erfolg wieder derselbe bleibe, der Schalter zwei-, drei-u. s. w. mal langsamer rotieren.
Bezeichnet allgemein n die Anzahl der Wiederholungen der Ring-
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Maschine - allgemein bei allen Maschinen, deren halbe Polzahl durch zwei teilbar istden rotierenden Schalter direkt auf die Ankerachse setzen, wenn man die Hingabschnittc entsprechend vervielfacht.
In allen Fällen hat der nach dem beschriebenen Verfahren aus pulsierendem Gleichstrom erhabene Wechselstrom halb so viel Perioden wie derjenige mit der Polwechselzahl der Maschine variierende Wechselstrom, welchen man derselben von zwei Schleifringen abnehmen konnte. Für die zweipolige Maschine ergibt sich die Halbierung der Periodenzahl ohne weiteres aus Fig. 2, da hier die in den Leitern des Gleichstromankers induzierte Wechselspannung bei jedem \nkerumlauf zweimal Null wird, die pulsierende Gleichstromspannung in derselben Zeit aber nur einen einzigen Nullwert erfährt. Dasselbe gilt dann offenbar auch für beliebig vielpolige Maschinen.
Was die Frage der Funkenbildung am rotierenden Schalter angeht. so lässt sich am einfachsten aus Fig. 2 nachweisen, dass, wie bereite erwähnt, auch bei beliebiger Phasenverschiebung im Wechselstromkreise eine Funkenbildung vollkommen vermieden werden kann und zugleich ergibt sich, welche besondere Bedingung hiezu erfüllt sein muss. Die Figur veranschaulicht den Augenblick der Umschaltung. in welchem jede der Bürsten 4
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da, wo er seine Richtung änderte, infolge Wirkung der Selbstinduktion von 8 die durch die kleineren Pfeife angedeutete Richtung. Man ersieht aus der Figur. dass eine Stromumkehr nur in denjenigen Leitungsteilen stattfand, welche die Bürsten 4 und 5 mit den Bürsten 1 und 3 verbinden.
Im augenblick der Umschaltung waren nun die Bürsten 4 und 5 ausser durch diesen leitungsweg noch direkt durch die beiden Hatbrine o und A kurzgeschlossen. Dadurch, dass die Bürste 4 den Halbring a und die Bürste 5 den Halbring b verlässt, wird zwar der Kurzschluss unterbrochen; wenn aber auf dem anderen. durch die Bürsten 1 und 3 gehenden Leitungsweg keine elektromotorische Kraft zufolge der dort erfolgenden Stronnonkohr auftritt, d. h. wenn dieser Wog vollkommen induktions-
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Man braucht also nur - was praktisch stets ausführbar ist - die leitenden Verbindungen zwischen den Bürsten 1, 3, 4 und 5 induktionsfrei auszuführen, um auch bei beliebiger Phasenverschiebung die Umst'baitung vollkommen funkenfroi zu erhalten.
Pas bisher beschriebene Verfahren leidet indessen noch in einer anderen Beziehung an einem Übelstande. Während nämlich zur Zeit der Leitungsvertauschung zwischen den Abschnitten a und b des geteilten Ringes kein Spannungsunterschied besteht, erreicht dieser Unterschied nach einer halben Umdrehung des Gleichstromankers den Wert der vollen Gleichstromspannung. Die Abschnitte a und b sind aber an jedem ihrer Enden nur durch eine Lücke hexw. durch ein Isolationsstück voneinander getrennt.
Nur im Falle von Luftisolation ist es allenfalls praktisch zu erreichen. dass der hohe Spannungsunterschied zwischen beiden Halbringen sich nicht durch einen-dann natürlich zerstörend wirkendenFunken ausgleicht ; feste Isolationslllaterialien überziehen sich, wie die Erfahrung lehrt, allmählich mit einer wenn auch noch so dünnen leitenden Schicht, welche einen Strom- übergang ermöglicht Die Umschaltung erfolgt demnach zwar, wenn man die Maschine soeben eingeschaltet hat, bei richtiger BUrsteneinstellung zunächst vollkommen funkenfrei ; nach kurzer Zeit aber treten heftige Feuererscheinungen auf.
Dieser Übelstand lässt sich auch durch ein etwas breiteres Isolationsstück mit entsprechend breiteren Bürsten nicht beheben, da man die Bürstenbreito aus bekannten Gründen nicht zu gross wählen darf.
Dagegen lässt sich mit voller Sicherheit Abhilfe dadurch schaffen, dass man jede der beiden Bürsten 4 und 5 der Fig. 2 und 3 doppelt ausführt und, der Entfernung der beiden Bürsten entsprechend, die beiden Ringsegmente durch eine Anzahl isolierter Stücke von-
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einander trennt. Diese Stücke können,. da Isolationsmaterialien nicht ausreichend haltbar sind, zweckmässig aus Metallsegmenten bestehen, welche wie Kollektorsegmente durch isolierende Zwischenlagen voneinander getrennt sind. Es kommt hauptsächlich auf die Anzahl, nicht auf die tangentiale Breite der isolierten Stücke an.
Fig. 4 stellt diese Anordnung ohne Verbindung mit Stromerzeuger und Stromaufnehmer dar. Die leitend miteinander verbundenen Bürsten (Doppelbürsten) sind mit den gleichen Zahlen 4 resp. 5 bezeichnet. Man erkennt leicht, dass in der skizzierten Stellung genau wie bei der Ausführung mit einer Bürste die Segmente o und b miteinander leitend verbunden sind, während offenbar zu anderen Zeiten die volle Anzahl der isolierten Stücke zwischen ihnen liegt. Dabei kann man den von den isolierten Zwischensegmenten eingenommenen Bogen ziemlich gross machen.
Es ist nämlich ersichtlich, dass die Wirkungsweise der Anordnung genau gleich derjenigen mit einfachen Bürsten bleibt, so lange nur der von einem teilenden Ringabschnitt eingenommene Uogon nicht kleiner ist, als die im Bogen gemessene Entfernung gleich bezeichneter Bürsten. Denn in diesem Falle wird stets der Ringabschnitt, nachdem er erst von einer der Bürsten einer Doppelbürste berührt wurde,
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des Ringabschnittes entspricht dabei der Summe jener beiden Bogenlängen. Ilienach kann mnn die Ringabschnitte - bei nur einem Paar derselben, also bei n = 1 - bis auf einen Quadranten verkleinern und die beiden übrigen Quadranten durch isolierte Segmente ausfüllen, in welchem Falle man die grösstmögliche Sicherheit gegen das Überspringen von Funken erzielt.
Die bisherigen Erörterungen beziehen sich auf die Erzeugung von einphasigem
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solche offenbar von einer Gleichstromburste und von zwei Schleifringen, welche-bei der zweipoligen Maschine - mit zwei um 180 voneinander entfernten Punkten der Wicklung resp. mit zwei gegenüberliegenden Kollektorsegmenten verbunden sind. Man kommt aber
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/. wei um 90 verschobene Wechselströme ist für eine zweipolige Maschine in Fig. 6 und eine vierpolige in Fig. 7 dargestellt. Die auf dem geteilten Ring schleifenden Bürsten sind hier durch Doppelbürsten, wie vorberschrieben, ersetzt.
Nach Ausweis der Figuren erfolgt in beiden Fällen bei der abgebildeten Stellung des Schalters die Kommutierung
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nur eine Phasenverschiebung von 60"bodautet ; man würde also bei der Ausführung für einen der drei erhaltenen Ströme die Zuleitungen vertauschen müssen, um drei um eine Drittelperiode verschobene Ströme zu erhalten bezw. man muss überhaupt bei Benutzung der phasomerschohenen Ströme auf den Sinn der Leitungsverbindungen achten.
In allen fällen lassen sich, wie leicht einzuschen ist, die mehrphasigen Wechselstrom bei dem vorliegenden Stromerzeugungsverfahren nicht verketten und es bedarf für jede Wechsel- stromphaae eines besonderen Schalters, wobei natürlich wie in den Fig. 6 und 7, die Schalter auf derselben Achse vereinigt sein können.
Die als Stromerzeuger für den langsamen Wechselstrom benutzte Dynamomaschine kann in beliebiger Weise entweder mechanisch oder elektrisch angetrieben werden. Aus letzterem Grunde sind in den Fig. 1. 2, 3,6 und 7 auch die bisher nicht besprochenen Gleichstromleitungen + und - angedeutet, mittelst welcher der Stromerzeuger von einem G1eichstromnetz aus als Motorumformer betrieben werden kann oder welche andernfalls dazu dienen können, vom Stromerzeuger für den langsamen Wechselstrom auch Gleichstrom abzunehmen. Man kann aber auch die Gleichstromdynamo, wenn sie mit den entsprechenden Schleifringen versehen wird, durch mehrphasigen (oder einphasigen) Wechselstrom als Synchronmotor betreiben.
Die Anordnung würde in diesem Falle einen Periodenumformer darstellen, mittelst dessen die Periodenzahl eines vorhandenen Mehrphasen- (oder Einphasen-) Stromsystemes auf die Hälfte'herabgesetzt wird.
Für die Erregung der Gleichstrommaschine ist in den Figuren überall Nebenschlusswicklung angenommen. Es ist indessen auch zulässig, den Stromerzeuger mit einer ge-
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Gleichstrom vor seiner Umwandlung in Wechselstrom um die Schenkel fuhren oder man kann, wenn der Stromerzeuger von einem Gleichstromnetz aus als Motorumformer betrieben wird, den zum Antrieb dienenden Gleichstrom zur Erregung der Reihenschlusswicklung benutzen. Nimmt man vom Stromerzeuger nur eine Wechselstromphase ab, so treten
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und einem Maximum wechselnden Belastung der Maschine auch bei dem Antrieb des Stromerzeugers durch Gleichstrom in den Zuleitungen pulsierender Gleichstrom fliessen.
Wenn man aber dem Stromerzeuger mehrphasigen Wechselstrom entnimmt, so verliert der Gesamtetrom mehr oder weniger seinen pulsierenden Charakter-ja bei zwei gleichbelasteten Phasen würde unter den üblichen theoretischen Voraussetzungen der Betriebsstrom vollkommener Gleichstrom werden. Denn der nach dem beschriebenen Verfahren erzeugte Wechselstrom hat unter der üblichen Annahme eines gleichförmigen Magnetfeldes nicht Sinusform, sondern für jede seiner Halbwellen Sinusquadratform. Dementsprechend hätte der zweite, gegen jenen um 1) 00 verschobene Wechselstrom unter jener Annahme für jede seiner Halbwellen Kosinusquadrntform und die Summe beider Ströme wäre danach in jedem Augenblick konstant.
Bezüglich der Schalteranordnung ist noch zu erwähnen, dass es sich in allen Fällen um eine Relativdrehung zwischen den rotierenden geteilten und vollen Ringen einerseits und den Bürsten andererseits handelt. Man kann deshalb, ohne an der Wirkungsweise irgend etwas zu ändern, auch die geteilten und vollen Ringe feststellen und die Bürsten umlaufen lassen. In solchem Falle keimen zwar die zur Verbindung mit den geteilten Ringen bisher erforderlichen Schleifringe und Sürsten in Fortfall : dafür müssten aber
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ringe nebst zugehöriger Bürste noch einen feststehenden geteilten Ring, zwei feststehende Schleifringe und vier, bezw. bei Anwendung der praktisch unerlässlichen Doppelbürsten, techs rotierende Bürsten.
In den Fällen der Fig. 6 und 7 würde man zwei feststehende soh'iule Ringe, vier feststehende Schleifringe und zwölf rotierende Bürsten nötig haben. Die veränderte Ausführung ergibt demnach keineswegs eine Vereinfachung, sie stellt viel- mehr ediglich eine kinematische Umkehrung der beschriebenen Anordnungen dar.
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**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.