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Umformer.
Für bestimmte Anwendungen und namentlich für die elektrische Traktion würde es von liusserstem Nutzen sein, über eine Vorrichtung zu verfügen, welche durch Ein-oder 1\fehrphasenwechselstrom, wie solcher einem Speisenetz entnommen werden kann, gespeist, d. 11. von konstanter Spannung und Frequenz, imstande sein würde, für Nutzvorrichtungen (Motoren) Gleichstrom von beliebig veränderlicher Spannung zu liefern.
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sie die umzuwandelnden Wechselströme verwendet, um drohende, konstante und bestimmte Felder zu schaffen, welche beliebig gegeneinander verschoben werden können und auf die einander folgenden Teile der Leiter einer gemeinsamen Induktionswicklung wirken, welche feststehend ist und mit einem gleichfalls feststehenden Kollektor verbunden ist.
Der Gleichstrom, dessen Spannung mit der Verschiebung der Felder sich ändert, wird auf diesem Kollektor mit Hilfe von Dürsten abgenommen, weiche durch eine Vorrichtung in Drehung versetzt werden, die sie zwingt, in der neutralen Linie der auf dem Kollektor entwickelten Spannungsunterschiede zu bleiben. Die Beständigkeit der Felder wird dadurch gesichert, dass sie durch ihre Induktion auf jedem der beiden Primärstrom kreise den kon- stanten Spannungsunterschied des Speisenetzes auszugleichen haben.
Beiliegende Zeichnungen zeigen beispielsweise, wie die Erfindung verwirklicht werden kann. Im folgenden soll zuerst angenommen werden, dass es sich um die Umwandlung von Mehrphasenströmen handelt, dann soll auf den Fall von Einphasenströmen übergegangen werden.
Fig. 1 ist eine schematische Ansieht, welche das Prinzip der Anordnung zeigt.
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Übrigens könnte augenscheinlich dasselbe Ergebnis dadurch erzielt werden, dass man A, C oder auch gleichzeitig A, C und B, D in entgegengesetzten Richtungen sich drehen lässt.
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Fig. 2 zeigt beispielsweise eine Vorrichtung, bei welcher allein B, D beweglich ist ; für die Leichtigkeit des Antriebes ist B, D innerhalb H, F angeordnet. Die Winkel- bowegungen worden B, D mit Ililfe der Welle Q mitgeteilt, und zwar durch Vermittlung von Zahnrädern, wie dieses in der Fig. 2 dargestellt ist.
Man bemerkt, dass bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 das ! : Feld, welches verschoben wird (das untere Feld) in einem unbeweglichen Eisen II geschlossen wird, während das andere in einem umlaufenden Induktoreisen G geschlossen wird. Diese Anordnung ist von grosser Bedeutung hinsichtlich der Leichtigkeit der praktischen Verwirklichung der Einrichtung.
Um das Prinzip der Erfindung besser verstehen zu können, soll angegeben werden, in welcher Beziehung die Spannung des abgenommenen Gleichstromes zur Verschiebung der beiden Drehfelder steht ; hiebei sollen die beiden Felder gleich angenommen werden, da dies in der Praxis der günstigste und infolgedessen der allgemeinste Fall ist.
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Es ist im übrigen klar, dass, um auf diese Weise eine Variation bis auf Null erhalten zu können, die Felder gleich sein müssen, d. h. dass die beiden Statoren identische Wicklungen und gleiche Kernvolumen besitzen müssen. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt würde, so würde die Variation der Spannung des Gleichstromes zwischen engeren Grenzen gehalten werden.
Es soll jetzt bemerkt werden, dass, um den Spannungsunterschied auf dem Kollektor in seinem Maximum abzunehmen, es notwendig ist, die beweglichen Bürsten in der resultierenden neutralen Linie zu erhalten. Es kann dies auf mannigfach verschiedene Weise erzielt werden ; im folgenden soll aber diejenige beschrieben werden, welche als die beste und einfachste betrachtet wird.
Die Bürsten P, positiv and negativ, und die Ringe J {, positiv und negativ, mit welchen sie verbunden sind, werden durch dieselbe rotierende Welle, wie ein Läufer G getragen, so dass sie bei der Umdrehung des letzteren mitgenommen werden. Dieser Läufer ist nur der Wirkung des oberen Drehfeldes unterworfen, da er sich im Inneren des Ständers A befindet. Er ist mit zwei Wicklungen M, N (Fig. 3) versehen, welche jede zwei diametral entgegengesetzte Viertel des Umfanges des Kernes G einnehmen. Die eine dieser Wicklungen Al besteht aus feinem Draht und ihre beiden Enden sind bezw. mit den beiden Ringen J verbunden.
Die andere Wicklung N besteht ans starkem Draht und ist an ihrem einen Ende mit dem einen der Ringe K (dem äusseren Ring in Fig. 3) und an ihrem anderen Ende mit einem Hilfsring L (Fig. 2 und 3) verbunden, welcher gleichfalls mit dem Läufer G umläuft. Dieser Ring L ist seinerseits durch eine Schleifbürste mit dem Hebel eines veränderlichen Widerstandes 0 verbunden, welcher seinerseits mit dem zweiten Ring J in Verbindung steht. Der Hebel des veränderlichen Widerstandes 0 wird durch die Welle Q angetrieben, welche dazu dient, die Verschiebung des beweglichen In- duktors B, D herbeizuführen.
Die Wirkungsweise ist die folgende :
In dem Falle z. B., dass die Drehfelder, das obere und das untere, einander gleich sind, bildet die resultierende neutrale Linie, in welcher die Bürsten P auf dem
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des oberen Feldes, welches allein den Läufer G mitnimmt, der als Induktor eines Synchronmotors wirkt.
Für a = O fitllt die neutrale Linie, auf welcher die Bürsten P liegen müssen, mit derjenigen des oberen Feldes zusammen. Der Hebel des veränderlichen Widerstandes 0 ist dann in der Weise eingestellt, dass er den Stromkreis der Wicklung N unterbricht und die Wicklung M wird allein durch die Ringe K gespeist. Sie allein bestimmt also die Lage der magnetischen Achse in dem Läufer G und die Bürsten P sind in der Weise festgelegt, dass sie sich auf der neutralen Linie befinden, wenn der Läufer unter diesen Bedingungen durch das obere Drehfeld mitgenommen wird.
Wenn man aber, um die Spannung des an den Ringen 7t'abgenommenen Stromes zu ändern, die Welle O in der Weise in Umdrehung versetzen wird, dass das untere Dreh-
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wird ; die magnetische Achse des Läufers ist dann festgelegt, und zwar nicht mehr durch die Wicklung 1 allein, sondern durch die Wicklungen M, N und es ist leicht zu ersehen, dass ihre genaue Lage von dem gesamten Widerstand der Wicklung N abhängt. Dieser Widerstand wird selbsttätig geregelt, wenn man die Welle Q in Umdrehung versetzt, da diese Welle, wie weiter oben gesagt worden ist, den Hebel des veränderlichen Widerstandes 0 antreibt.
Dabei sind die Widerstandsstufen von 0 in der Weise gewählt, dass das resultierende Feld von M und von N konstant bleibt, wenn v sich ändert, aber sich mit Bezug auf den Kern von G um den Winkel verschiebt, welcher notwendig ist, um die Bürsten in der
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veränderlicher Spannung in Gleichstrom von veränderlicher Spannung, wenn die beiden wesentlichen Bedingungen fUr ein gutes Arbeiten beobachtet werden, nämlich : 1. Die Bürsten auf dem Kollektor stets im Punkte des maximalen Spannungsunterschiedes anzuordnen und
2. dem magnetischen Fluss in den verschiedenen Teilen der Maschine einen Wert zu erhalten, welcher von der Gtoichstromspannuug, die man hervorzurufen wünscht, unabhängig ist.
Für die Einphasenströme soll zuerst der Fall geprüft worden, dass sie in ihrer An- wendung nur Ausnahmen sind, was z. D. stattfindet, wenn man nur über die eine der Phasen einer mehrphasigen Verteilung verfügen kann (infolge eines Unfalles oder, bei der
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Phase weggelassen wird).
Wenn der Umformer, der für Mehrphasenströme eingerichtet ist, schon im Betriebe
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welche für die regelmässige Umdrehung des Feldes in dem unteren Teile notwendig ist. erzeugen.
Wenn z. B. (Fig. 4) ein Umformer für die Umformung von Zweiphasenstrom in Gleichstrom ausgeführt ist und wenn man für den Augenblick nur über Einphasenstrom verfügt, so kann man diesen Umformer wie folgt benutzen : Man verbindet mit dem einphasigen Speisenetz die Phasen I der Wicklung C und der Wicklung D und verbindet die Phasen 11 der gleichen Wicklungen miteinander. Für das Anlaufen genügt es, nach bekanntem Vorfahren diese Phasen 11 mit dem Netz über eine, mit R bezeichnete Widerstandsvoniehtung, Selbstinduktion oder Kapazität zu verbinden, welche bestimmt ist, die in diesen Phasen 7/notwendige Verschiebung der Zweiphasenwicklungen C und D zu beschaffen.
Für den normalen Gang kann man, wenn man will, die Verbindung der Phasen 11 mit dem Netz abbrechen, da ja, wie weiter oben gesagt worden ist, der obere Teil der
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Die Fig. 6 zeigt in einer Ebene abgewickelt, die Wicklungen eines Umformers, welcher besonders für Einphasenstrom eingerichtet ist. Ebenso wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnen hier E, F die mit dem Kollektor verbundenen Sekundärleiter und C und/) die obere und die untere Wicklung, welche beide mit dem Netz verbunden sind. C'ist eine Hilfswicklung, welche bestimmt ist, ein verschobenes Feld zu schaffen, dessen Zu-
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sind mit den entsprechenden Lamellen a des Kollektors verbunden. Die ausgelassenen Leiter der Sekundärwicklung sind durch direkte Verbindungen c, d zwischen den verbliebenen Sekundärleitern ersetzt und diese Verbindungen c, d sind mit den Lamellen b des Kollektors verbunden, welche den ausgelassenen Leitern entsprechen.
Es ist im übrigen ersichtlich, dass, wenn die Vorrichtung als Gleichrichter arbeitet, es für die Leistung unnötig und selbst schädlich sein würde, eine Hilfswicklung in dem unteren Eisen vorzusehen. Die Wicklung C', welche nur beim Anlauf in Betracht kommt, wird beim normalen Gang sogar ausgeschaltet werden können.
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strom von veränderlicher Spannung mittels einer feststehenden sekundären Wicklung mit Kommutator und synchron umlaufender Bürsten, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Gleichstromwicklung zwei gegeneinander verstellbare, rotierende Magnetfelder induzierend wirken, während die zur Abnahme des Gleichstromes bestimmten Bürsten mit einer der Richtung der Resultierenden der beiden Felder entsprechenden Einstellung umlaufen.