CH87454A - Apparat zur Umwandlung elektrischer Stromarten. - Google Patents

Apparat zur Umwandlung elektrischer Stromarten.

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CH87454A
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Calverley John Earnshaw
Highfield William Eden
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Calverley John Earnshaw
Highfield William Eden
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Description


  Apparat zur Umwandlung elektrischer Stromarten.    Diese Erfindung betrifft einen Apparat  zur Umwandlung von elektrischem Wechsel  strom in elektrischen Gleichstrom oder um  gekehrt.  



  Beispielsweise Ausführungsformen eines  für die Umwandlung von Dreiphasenwechsel  strom in Gleichstrom geeigneten Apparates  nach der Erfindung soll nun unter Bezug  nahme auf die beiliegende Zeichnung im fol  genden beschrieben werden, und zwar ist:  Fig. 1 ein Vektorschema, welches die  Phasenverschiebung des Dreiphasennetzstro  mes, welcher in die Feldwicklungen geleitet  wird, in einem gegebenen Augenblicke dar  stellt;  Fig. 2 ist ein Vektorschema, welches die  relativen Werte der Phasenverschiebung der  Flüsse der Transformatoren veranschaulicht,  wobei die Vektoren mit Buchstaben versehen  sind, welche den in Fig. 5 schematisch dar  gestellten Transformatorkernen entsprechen  und mit Buchstaben, welche den Vektoren  der Fig. 1 entsprechen;

      Fig. 3 zeigt die in den einzelnen sekun  dären Wicklungen induzierten, resultierenden  elektromotorischen Kräfte, welche mit Num  mern, die den in Fig. 4 dargestellten sekun  dären Stromkreisen entsprechen, versehen  sind;  Fig. 4 ist eine schematische Abwicklung  der sekundären Wicklungen mit den Bürsten  in der Stellung in welcher sich dieselben  befinden, wenn die elektromotorischen Kräfte  den in Fig. 3 dargestellten entsprechen  Fig. 5 ist ein Schaltungsschema, welches  die stationären Transformatoren, ihre pri  mären und sekundären Stromkreise, den Kol  lektor und die Bürsten, sowie die verschie  denen für die Stromkreise erforderlichen Ver  bindungen umfasst;  Fig. 6 ist ein Schema, welches die Ver  wendung von Dreiphasentransformatoren bei  Dreiphasenwechselstrom, statt eines Ein  phasentransformators in jeder Phase, veran  schaulicht.  



  Der Apparat     gemäf,        Fig.    5 besteht aus       sechs        stationären    Transformatoren, deren      Kerne mit den Buchstaben A, D, C, D, E und F  bezeichnet sind. Die Transformatoren B, D  und F der einen Gruppe besitzen nur je eine  primäre Wicklung und werden ausschliess  lich durch den Strom der drei verschiedenen  Phasen mit Energie gespeist, d. h. sie wer  den von den Phasen Y, bzw. X, bzw. Z,  wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, mit  Energie gespeist. Die Transformatoren A, C  und E der andern Gruppe besitzen je eine  zweiteilige primäre Wicklung, deren zwei  Teile durch Ströme von zwei verschiedenen  Phasen mit Energie gespeist werden.

   Dem  entsprechend wird der Transformator A durch  Ströme von den Phasen Y und Z, der Trans  formator C durch Ströme von den Phasen X  und Y und der Transformator E durch Ströme  von den Phasen X und Z mit Energie ge  speist. Jeder Transformatorkern ist in der  üblichen Weise gebaut und besitzt zwei se  kundäre Windungen, welche miteinander ver  bunden und einen geschlossenen Stromkreis  von der Form des wohlbekannten Gramme  schen Ringes bilden.  



  Es ist zu beachten, dass die in jedem  Kerne erzeugten Felder in der Phase, mit  Bezug auf die folgende, um ein Zwölftel  Periode verschoben sind, und infolgedessen  in denselben durch die sekundären Spulen  elektromotorische Kräfte induziert wurden,  welche in der Phase um ein Zwölftel Periode  von denjenigen in den nächsten abweichen.  Die Beziehungen der Phasen zueinander fin  den primären Wicklungen ist in Fig. 2 sche  matisch dargestellt und wird durch geeignete  Querverbindungen der primären und sekun  dären Stromkreise, wie in Fig. 5 angedeutet,  erreicht.

   Bezugnehmend auf diese Figur findet  man zum Beispiel, dass sich die Verbindungen  zwischen dem Leitungsdrahte der Phase X  und den primären Stromkreisen der Trans  formatoren C, D und E an den entgegen  gesetzten Enden befinden im Vergleiche mit  den entsprechenden gleichartigen Verbin  dungen zwischen der Phase Z und den     pri-          mnären    Wicklungen der Transformatoren E  und F.  



  Die sekundären Spülen 1, 2, 3, 4, 5 und 6,    d. h. eine auf jedem Kerne, sind der Reihe  nach mittelst Abzweigungen mit sechs auf  einanderfolgenden Segmenten a, b, c, d, e und  f eines zwölfteiligen Kollektors verbunden,  während die übrigen sechs sekundären Spulen  1a, 2a, 3a, 4a, 5a und 6a, wie angedeutet, der  Reihe nach kreuzweise mittelst Abzweigungen  mit den übrigen sechs aufeinanderfolgenden  Kollektorsegmenten g, h, i, j, k und l ver  bunden sind. Diese charakteristische Anord  nung ist in Fig. 4 schematisch dargestellt.

    Die beschriebene Gramme-Ringwicklung ist  derart geschaltet, dass die zu irgend einer  Zeit durch die einzelnen Spulen induzierten  elektromotorischen Kräfte sich gegenseitig  addieren und zwei Punkte entgegengesetzter  Polarität bilden, welche mit Bezug auf den  Kollektor im Raume rotieren, und zugleich  mit der Frequenz des Mehrphasenstromes in  der primären Wicklung.  



  Dm den Gleichstrom an den Stellen ent  gegengesetzter Polarität zu sammeln, sind  Bürsten W, W angeordnet, welche in diesen  Punkten um den Kollektor rotieren, mit einer  mit der Frequenz der Stromzufuhr in den  primären Wicklungen synchronen Geschwin  digkeit. Dies kann in irgend einer geeigneten  Weise bewirkt werden; in einer solchen Aus  führung kann die Drehung der Bürsten durch  die Verwendung eines Synchronmotors er  zeugt werden, dem von der Wechselstrom  quelle der primären Wicklungen Strom zu  geführt wird.  



  Fig. 6 zeigt eine Anordnung, bei welcher  die sechs Einphasentransformatoren der Fig. 2  durch zwei Dreiphasentransformatoren ersetzt  werden. Es ist aus der Figur zu ersehen,  dass die Kerne A1, B1 usw. bis F1 die ent  sprechenden Transformatoren A, D usw. bis  F der Fig. 5 ersetzen, wobei jeder von drei  Kernen einer Gruppe     .Bi,   <I>D',</I> F' gänzlich von  einer der Phasen der     Stromzufuhr    erregt wird,  während die drei Kerne der andern Gruppe  A', C',     El    teils von der einen, teils von einer  andern Phase erregt werden;

   in den Kernen       werden    dabei Kraftflüsse     erzeugt,    deren  Phasenverschiebungen     genaugleich    denjenigen      der Kraftflüsse der entsprechenden Trans  formatorkerne der Fig. 2 sind.  



  Es ist klar, dass die primären Wicklungen  auf den Transformatoren B, D und F oder  auf den Kernen B1, D1 und F1 durch Wick  lungen ersetzt werden können, welche ans  zwei oder mehr Phasen gebildet werden, um  die gleiche Phasenwirkung zu erzielen, wie  mit der auf jedem der genannten Kerne darge  stellten Einphasenwicklung.  



  Wird ein Synchronmotor zum Antriebe  der Bürsten verwendet, so kann derselbe  zeitweise zur Korrektur des Magnetisierungs  stromes des Transformators benützt werden,  indem das Feld des Synchronmotors über  erregt wird.  



  Es ist ohne weiteres klar, dass der be  schriebene Umwandlungsapparat auch im um  gekehrten Sinne zur Umwandlung von Gleich  strom in Wechselstrom gebraucht werden  kann. In diesem Falle werden die Wick  lungen, welche im Vorangehenden als pri  märe beschrieben wurden, zu sekundären,  während die vorher als sekundäre beschrie  benen Wicklungen zu primären werden. Da  aber die Funktion des Primären, bezw. Se  kundären in Transformatorwicklungen ledig  lich eine Frage der Anwendungsweise ist, so  sind jene Ausdrücke in dieser Beschreibung  und in den Patentansprüchen als miteinander  vertauschbar zu betrachten.

   Ferner kann  durch eine geeignete Anordnung der Verbin  dungen und die Verwendung von mehr als  einem Kollektor, Gleichstrom von einer ge  wissen Spannung in Wechselstrom umge  wandelt werden, welcher dann wieder in  Gleichstrom von einer andern Spannung zu  rückverwandelt wird.  



  Ein Vorteil des beschriebenen Apparates  besteht darin, dass die Verwendung von meh  reren Transformatoren die Isolierung der Teile  erleichtert und den Gebrauch von Material  von sehr hohem Isolationswiderstande ermög  licht.  



  Im praktischen Gebrauche wird man es  gewöhnlich vorteilhafter finden, mehr Kerne  in der Gruppe (A, C, E, in Fig. h) anzuwen-    den, welche teils in der Leitung der einen  Phase teils in der Leitrung einer andern Phase  liegt, als in der Gruppe (B, D, F), deren  Teile jeweils ganz in einer Phase gewickelt  sind, mit dadurch mindestens zwei und zweck  mässigerweise mehr Zwischenphasen zwischen  den Hauptphasen zu schaffen. Bei den hier  vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen wurde  nur eine Zwischenphase zwischen den Phasen  eines jeden Hauptpliasenpaares erzeugt. So  kann beispielsweise bei Umwandlung von  Dreiphasenstrom in Gleichstrom die Anzahl  der verwendeten besondern Transformator  kerne ein Mehrfaches von sechs sein.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Apparat zur Umwandlung von elektri schem Mehrphasenwechselstrom in elektri schen Gleichstrom oder umgekehrt, welcher Apparat einen durch Abzweigungen an einen Kollektor angeschlossenen geschlossenen Stromkreis besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Stromkreis aus den sekundärem Wicklungen von Transformatoren besteht, welch letztere derart in zwei elektrische Gruppen unterteilt sind, dass die primären Wicklungen der einen Gruppe derart mit demn Mehrphasensystem verbunden sind, dass sie Phasenwirkung je einer Phase des letzteren ausüben, während die primären Wicklungen der andern Gruppe dieser Transformatoren je aus zwei Phasen des Mehrphasensystems zusammengesetzt sind, durch welche Schal tung derart gegeneinander phasenverschobene Felder hervorgerufen werden,
    dass in dem durch die Sekundärwicklungen gebildeten Stromkreise die Verteilung der induzierten Spannung im wesentlichen die gleiche ist, wie in einem Grammeschen Ringe, so dass durch mit der Frequenz des Mehrphasen stromes rotierende Bürsten am Kollektor ein Gleichstrom abgenommen werden kann. UNTERANSPRCCHE: 1. Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die primären Wick lungen der erstgenannten Gruppe je an einer Phase des Mehrphasensy stems liegen. 2. Apparat nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die primären Wick lungen der erstgenannten Gruppe derart je an mindestens zwei Phasen des Mehr phasensystems liegen, dass die Phasen- wirkung je einer Phase des letzteren er zeugt wird.
CH87454D 1918-11-29 1919-09-27 Apparat zur Umwandlung elektrischer Stromarten. CH87454A (de)

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