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Wechselstromgleichriehter mit in einem Magnetfeld schwingender Ankerfeder.
Bei Wechselstromgleichrichtern mit in'einem Magnetfelde schwingender Ankerfeder entstehen durch die in Abhängigkeit von den wechselnden Stromphasen vor sich gehenden Magneterregungen zum Betriebe der schwingenden Ankerfeder Energieverluste. Auch wird die Betriebssicherheit des Gleichrichters bei wechselnder Spannung im Gleichstromkreise dadurch gefährdet, dass sich Funkenbildung an den Kontaktstellen der Ankeifeder einstellt.
Vorliegende E. findung bezweckt, diese Nachteile und Mängel von Gleichrichtern der genannten Art mit unter dem Einfluss eines Magnetfeldes schwingender Ankerfeder herabzumindern oder zu beseitigen und erreicht den Zweck bezüglich der Vermeidung grösser er Eneigic verluste dadurch, dass die Ankerfeder durch eine sie umschliessende Wechselstromspule in einen periodisch erregten Wechselstrommagneten verwandelt wird, der zwischen den Polen eines Dauermagneten schwingt. Bei der geringen Masse der sehwingenden Ankerfeder sind die durch die Schwingung im Magnetfelde auftretenden Energieverluste nur sehr gering. Die Anordnung unterscheidet sich. dadurch vorteilhaft von zwei anderen vorbekannten Gleichrichtersystemen.
Bei dem einen schwingt der von einer W lchselstromspule erregte Anker derart neben den Polen eines Dauermagneten, dass die von letzterem herrührenden Kraftlinien den Anker der Länge nach durchsetzen ; durch Vergrösserung des Kraftlinienflusses wird dabei die Masse des Ankers in nachteiliger Weise vergrössert. Beim zweiten System w ; : d die schwingende Ankerfeder durch Anordnung einer Gleichstromwicklung zu einem Dauermagneten gemacht, während der die Feder periodisch nach der einen oder anderen Seite ziehende Magnet von einem Wechselstrommagneten gebildet wird. D'e Verlegung der Wechselstromerregung von einem ruhenden Eisenkern auf die schwingende Fede ; des.
Gleich- richters hat zugleich die Wirkung, dass bei sich ändernder Spannung im Gleichstromkreise auftretende Funkenbildung durch Vorsehung einer zusätzlichen Wechselstromspule zur Erregung der Ankerfeder vermieden werden kann, wobei diese zusätzliche Wechselstromspule in den Stromkreis eines Hilfstransformators eigeschaltet wird. Die Anwendung eines entsprechenden Mittels bei dem bekannten Gleichrichter, bei welchem die Ankerfeder unter dem dauernden Einflusse eines Gleichstiomfeldes steht, würde entweder überhaupt unmöglich sein oder sie wäre nur mit grossen Ene gieverlusten durchführbar.
Dieses hängt damit zusammen, dass die Kompensierungswechselstromspule nicht zur Einwirkung auf die leichte, schwingende Ankerfeder gebracht werden kann, da diese einen Dauermagneten bildet, sondern auf den Kern des Wechselstrommagneten wirken müsste, der infolge seiner verhältnismässig grossen Masse und auch, weil die Erregung eine dauernde sein müsste, eine erheblich. grössere Menge Energie verzehren würde.
Der neue Gleichrichter ist in der Zeichnung in Fig. 1 und 2 in seiner Grundform, in Fig. 3 in seiner Schaltungsweise dargestellt. Fig 4 zeigt eine mit Rücksicht auf die Vermeidung von Funkenbildung bei wechselnder Spannung im Gleichstromkreise vervollkommnete Form, wesentlich schematisch, und Fig. 5 zeigt in einem Teil eine konstruktive Abänderung.
Gemäss der Ausführungsform nach Fig, i und 2 befindet sich an der dem frei schwingenden Ende der Feder F zugekehrten Spulenseite ein permanenter Magnet M, zwischen dessen Polen die Feder schwingt. Die Wirkungsweise des Apparates ergibt sich aus folgender Betrachtung : Durch das Wechsefeld der Spule S wird die Feder F zwischen den Polen des Magneten M abwechselnd nord-und südmagnetisch, so dass die Feder bei entsprechender Dimensionierung unter dem Einflusse des Wechselfeldes und des Magneten M sychron zur Netzphase zu schwingen beginnt.
Hierbei legt sie sich abwechselnd am Kontakt K bzw. K' an und es muss durch die Feder ein pulsierender Gleichstrom fliessen, welcher von der Einspannstelle E über den Gleichstromverbraucher G zur Sekundärseite des Transformators T zurückfliesst (Fig. 3).
Der Kraftfluss, welcher durch die Feder F verläuft, ist verhältnismässig gering, während die Ströme bei grösseren Leistungen ziemlich bedeutend sein können. Man wird deshalb bei grösseren Leistungen die Feder F vorteilhaft nicht aus einem einzigen Stahlblatt machen, sondern sie in mehrere schwächere Blätter unterteilen. Ein Teil der Blätter wird dann aus magnetisch, der andere Teil aus elektrisch gut leitendem Material hergestellt. Die Feder wird durch die Unterteilung auch weicher, was wieder eine kleinere Erregerspule und kleinere Abmessungen des Apparates zur Folge hat.
Um funkenf ; eies Arbeiten der Kontakte zu erreichen, müssen Stromschluss bzw. Stromunterbrechung in dem Moment erfolgen, wo die Ordinate der Wechselspannung gleich ist der Spannung des Gleichst-omverbrauchers. Infolgedessen muss sich bei variabler Gleichstromspannung die Schliessungszeit des Kontaktes ändern, und zwar muss die Schliessungszeit bei steigender Gleichstromspannung kleiner, bei fallender Gleichstromspannung grösser werden.
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Dies kann man erreichen, indem man die Erregerspule in zwei Spulen N und S unter- teilt (Fig. 4). Spule S ist wie früher an die Sekundärwicklung t, t'des Transformators T angeschlossen, Spule N führt zur Sekundärwicklung eines Hilfstransformators T', dessen zwei Plimärwicklungen abwechselnd, entsprechend dem Kontaktschluss bei K bzw, K', von den Stromstössen durchflossen werden, welche z. B. zum Aufladen einer Akkumulatoren- batterie verwendet werden können.
Zu Beginn der Ladung sind dann, entsprechend der kleineren Gegenspannung der
Batterie, die St omstösse grösser als gegen Ende der Ladung. Das Feld der Spule N, welches das Feld der Spule S verstärkt, wird demnach mit fortschreitender Ladung allmählich kleiner, die Ankerfeder braucht demnach zur Bewegung von einem Kontakt bis zum anderen mehr Zeit, die Schliessungszeit wird kürzer, die Öffnungszeit länger.
Bei der konstruktiven Durchbildung des Erfindungsgedankens wird man den Dauer- magneten M möglichst gross machen, denn je grösser er bei einem bestimmten Kontaktdruck ist, desto geringere Abmessungen erhält die Spule S und desto geringer wird dementsprechend die erforderliche Erregerleistung. Unter diesen Gesichtspunkten erweist sich die in Fig. ange- gebene Anordnung des Magneten als besonders günstig, denn der Magnet wird hierbei sehr kräftig und die Bauart einfacher, ohne dass der Apparat grösser würde. Bei dieser An- ordnung kann man die Kontakte K und K'unter Benutzung je einer isolierenden Hülse in einfacher Weise am Magneten M anbringen. Dementsprechend legt sich die Ankerfeder nicht mehr mit ihrem schwingenden Ende an die festen Kontakte an, sondern die Kontakt- stelle liegt nunmehr zwischen der Spule S und der Einspannstelle E der Feder F.
Prinzipiell ist natürlich die Wirkungsweise genau dieselbe w'e bei dem Gleichrichter nach Fig. i und 2.
. Auch wird man zweckmässigerweise den Strom durch die Kontakte K und K'nicht un- mittelbar von der Ankerfeder F abnehmen, sondern unter Zwischenschaltung von zwei
Federn f und f'. Diese Federn sind gemeinsam mit der Ankerfeder F eingespannt und legen sich in der Mittellage mit Vorspannung an die Anschläge A und A'an. Bewegt sich z. B. die Ankerfeder nach rechts, so legt sich die Feder f'infolge der Vorspannung mit kräftigem Druck an den Kontakt K'an, während die Feder f durch den Anschlag A noch mehr gespannt wird und auf diese Weise dämpfend auf die Ankerfeder wirkt.
Die Ankeif eder. F und die Kontaktfedern f und f'können auch in einem Schlitz des Magneten M eingespannt werden. Die Erregerspnle S kann man auch auf den Schenkeln des Magneten anordnen.
PATENT-ANSPRüCHE : i. Wechselstromgleichrichter mit einer einseitig eingespannten, durch den Hohlraum einer Wechselstromspule hindurchgehenden, stromführenden Stahlbandfeder, dadurch gekenn- zeichnet, dass das freie Ende der Stahlbandfeder (F) synchron mit der Netzspannungsphase zwischen den Polen eines Dauermagneten (M) schwingt und sich mit dem schwingenden
Ende abwechselnd an zwei feste Kontakte (K, K') anlegt, wodurch der Wechselstrom in pulsierenden Gleichstrom verwandelt wird.