DE108920C - - Google Patents
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- DE108920C DE108920C DENDAT108920D DE108920DA DE108920C DE 108920 C DE108920 C DE 108920C DE NDAT108920 D DENDAT108920 D DE NDAT108920D DE 108920D A DE108920D A DE 108920DA DE 108920 C DE108920 C DE 108920C
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/54—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by dynamic converters
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc Machiner (AREA)
Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
KLASSE 21: Elektrische Apparate und Maschinen.
MAURICE HUTIN und MAURICE LEBLANC in PARIS.
Verfahren zur Umwandlung von Wechselströmen beliebiger Spannung in Gleichströme
von ebenfalls beliebiger Spannung und umgekehrt.
Zusatz zum Patente 78825 vom 6. Oktober 1892.
Patentirt im Deutschen Reiche vom 4. Dezember 1898 ab. Längste Dauer: 5. Oktober 1907.
Die Erfinder haben bereits die Autgabe gelöst, mehrphasige Wechselströme in Gleichströme
zu verwandeln. Es soll hier nochmals kurz dargelegt werden, wie diese Aufgabe, z. B.
für zweiphasige Ströme, gelöst wird.
Um zwei magnetische. Kerrie A B und A1 B1
(Fig. 1) wickelt man: '"
1. zwei identische Primärstromkreise P und P1, von denen der eine die Ströme einer
Phase und der andere die Ströme der anderen Phase führt;
2. 2 η Secundä'rstromkreise, von denen jeder aus zwei Spulen besteht, deren eine auf dem
Kerne A B, deren andere auf dem Kerne A1 B1
gelegen ist.
Die Anzahl der Windungen dieser Spulen ändert sich gemäfs dem aus der folgenden
Tabelle ersichtlichen Gesetz. In dieser Tabelle ist ν eine eine Anzahl von Windungen
bezeichnende Constante. Die Windungszahlen, welche dem Sinus mit positivem Werth proportional sind, stellen in einer Richtung
gewickelte Windungen und diejenigen, welche dem Sinus mit negativem Wertb proportional
sind, stellen in der entgegengesetzten Richtung gewickelte Windungen vor.
Laufende
Nummer
des Secun-
därstrom-
kreises
Anzahl der Windungen des
betrachteten Secundärstromkreises
betrachteten Secundärstromkreises
um den Kern A B
ν sin ο
π
η
2 Tt
v sin
ν sin
ν sin (ρ—ι) —
ν sin 2 κ — ι
um den Kern A1 B1
V COS O
ν cos —
η
η
V COS 2
ι COS (ρ l)-
ν cos 2 η— ι
Diese 2 η Stromkreise sind unter sich und mit den auf einander folgenden Stegen eines
Stromwenders C C in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise verbunden.
Wenn zwei Bürsten F1 F2 gleichzeitig auf
denjenigen Stegen des Stromwenders schleifen, von denen der eine die Stelle p, der andere
die Stelle (p -\- n) einnimmt, so erkennt man
sofort, dafs der diese beiden Bürsten verbindende,
um die Kerne AB und A1B1 herumgehende
Stromkreis auf dem Kerne A B eine Anzahl JV1 und auf dem Kerne A1 B1 eine Anzahl JV2
Windungen besitzt, wobei
JV, = ν sin ρ — ·
L n
L n
sin (j> + i) 1 1- sin (p +
η— ι) —
N2 = ν I cos ρ — + cos (27 + ι) — +··· + cos (Ρ + κ — ') —■
At Αϊ Ai
Hieraus folgt:
N1= cos [ρ — und JV0 = sin ρ I —
1
.π χ ι ) η - .η V 2 I η
sin ν ' sin
'
2η
in
Nimmt man jetzt an, dafs die Bürsten in der Secunde α Umdrehungen um den Stromwender
ausführen, so nimmt die Zahl ρ in der Secunde regelmäfsig um 2 an zu. Man kann
ρ = 2ακί setzen, und die Ausdrücke für die
Windungszahlen N1 und JV2 werden:
JV1 =
-cos 2 π I at—
sin-
2 η
IV2 =
sin 2 π
sin-
at- l
4«/
2 η
oder einfacher, wenn man den Anfang der Zeiten ändert:
ν
JV, = cos 2 π at
JV, = cos 2 π at
sin-
2 η
und
iV,
sin 2 π at.
sin-
2 η
Wenn die Magnetkerne A B und A1B1 alsdann
der Sitz sich ändernder Kraftlinien sind, derart, dafs jede den Kern A B umgebende Windung
der Sitz einer elektromotorischen Kraft
Zj1 = /j0 cos 2 7Γ a t
und jede den Kern A1B1 umgebende Windung
der Sitz einer elektromotorischen Kraft
h2 = Ji0 sin 2 π a t
ist, so wird die gesammte zwischen den beiden Bürsten entwickelte elektromotorische Kraft
JV1 Zz1 + JV2 h.2 =
ν hn
sin-
2 η
(cos2 2 π α t -\- sin2 2 π at) =
sin-
2 η
Diese elektromotorische Kraft ist constant und die Aufgabe ist gelöst.
Es soll nun diese Lösung auf den Fall ausgedehnt werden, wo man nur noch über eine
einzige Quelle von primären Wechselströmen verfügt.
Es ist schon angedeutet worden, wie man hierzu dadurch gelangen kann, dafs man diesen
Primärstrom zuvor mittelst Condensatoren enthaltender Einrichtungen in zwei andere um
'/4 Welle verschobene Ströme zerlegt.
Da die Erfahrung jedoch gelehrt hat, dafs es fast unmöglich ist, wenn man einem Leitungsnetze
Capacitä't verleiht, Resonanzwirkungen zu vermeiden, die sehr gefährliche Spannungssteigerungen herbeiführen, so ersetzen die Erfinder
diese Lösung durch die folgende:
Es wird an der Anordnung der Kerne A B und A1B1 und den sie umgebenden secundären
Stromkreisen nichts geändert. Der Kern A B bleibt mit einem Primärstromkreis P umgeben,
der unmittelbar vom Netz abgezweigt ist, dagegen wird der Primärstromkreis P1 fortgelassen
und seine Wirkung durch diejenige eines Feldmagneten / ersetzt, der durch einen Gleichstrom erregt wird und um eine Achse O
drehbar ist, die in der Richtung A1 B1 liegt,
wie dies Fig. 2 veranschaulicht.
Der um den Kern A1. B1 gewickelte Primärstromkreis
mufste eine doppelte Aufgabe erfüllen :
i. In jedem Augenblick eine Anzahl von Amperewinduhgen
entwickeln, welche gleich der algebraischen Summe der Zahlen der durch die
Secundä'rstromkreise entwickelten Amperewindungen
ist, aber entgegengesetztes Vorzeichen hat.
2. In jedem Augenblick eine Anzahl von Amperewindungen entwickeln, die im Stande sind,
im Kerne A1 B1 die nöthigen inducirenden Kraftlinien zu erzeugen. Es ist zu bemerken,
dafs die Aenderungen dieser beiden Amperewindungszahlen in Bezug auf einander um
Y4 Periode verschoben sind.
Damit die Drehung des Feldmagneten / denselben Dienst wie dieser. Primärstromkreis erfüllen
kann, mufs der Feldmagnet also nach einander vor dem Kerne A1B1 zwei Spulen
darbieten, eine Spule J, deren Amperewindungszahl in jedem Augenblick gleich der maximalen
Anzahl der Amperewindungen sein mufs, die von den Secundärstromkreisen des Kernes
A1 B1 entwickelt werden, eine andere Spule j,
deren Amperewindungszahl proportional der maximalen Stärke der im Kerne entwickelten
Kraftlinien sein mufs.
Zu diesem Zwecke müssen die Spulen / und j um 900 zu einander versetzt sein, die
Spule J wird in den äufseren, von den Bürsten F1 F2 (Fig. 1) abgezweigten Stromkreis in Reihe
geschaltet und die Stärke des sie durchfliefsenden Stromes wird stets proportional der Leistung
des Apparates. Dagegen wird die Spule j zwischen denselben Bürsten im Nebenschlufs
geschaltet.
Unter diesen Bedingungen wird der Stromumwandler bezw. -Gleichrichter genau in derselben
Weise arbeiten, wie ein Stromumwandler oder -Gleichrichter für Zweiphasenströme.
Um aber die Drehbewegung des Feldmagneten / vor. dem Kerne A1 B1 aufrecht zu erhalten
, mufs ihm in jedem Augenblicke eine Arbeitsmenge zugeführt werden, die gleich der
Energie ist, welche seine Drehung den Secundärstromkreisen mittheilt. Man gelangt hierzu auf
folgende Weise (Fig. 3).
Anstatt den Feldmagneten / nur auf die Secundärstromkreise
des Kernes A1 B1 einwirken zu lassen, lassen ihn die Erfinder gleichzeitig auf
einen Primärstromkreis ρ ρ wirken, der unmittelbar vom Leitungsnetz abgezweigt ist und
dessen magnetische Achse χy senkrecht zur
Achse/I1 .B1 steht. Unter diesen Bedingungen
wird der Feldmagnet, wenn er vor dem Stromkreis pp vorbeigeht, diesem eine bestimmte
Arbeitsmenge entnehmen, die er dann V4 Periode
später an die Secundärstromkreise des Kernes A1B1 abgiebt.
Die Gesammtheit des Feldmagneten /und der auf ihn wirkenden Stromkreise bildet nicht
nur einen besonderen Umformer, sondern auch einen synchronen Motor, welcher den eigentlichen
Stromrichter zu bewegen hat.
In dem Schema der Fig. 4 sind die vollständigen Verbindungen des Apparates dargestellt.
Die primäre Spule P1 des Kernes A1B1 (Fig. 1)
ist durch den sich drehenden Feldmagneten / ersetzt; die secundä"ren Wickelungen sind ebenso
angeordnet, wie die in dem Haupt-Patente 78825 und dessen zweiten Zusatz-Patente 84649 angedeuteten.
Die Buchstaben in der Fig. 4 beziehen sich auf entsprechende Theile der Fig. 1, 2 und 3.
Der umzuformende, hochgespannte Strom kommt durch die Leitungen //an und der
gewonnene Gleichstrom wird durch die Leitungen L L nach den Verbrauchsstellen geleitet.
Zur gröfseren Klarheit sind die Verbindungen des Feldmagneten in dem Querschnitt
dieses Theiles und nicht im Grundrifs dargestellt. Da sich die Spulen J und j mit dem
Feldmagneten / drehen, so werden die Verbindungen dieser Spulen mit den festen Theilen
der Stromkreise durch Ringe und Bürsten bewirkt. Die Ringe C1 ... c6 stehen mit den
sechs Stegen des Stromwenders C in Verbindung.
Der Apparat kann in folgender Art ausgeführt werden. Die Fig. 5 der beiliegenden
Zeichnung veranschaulicht einen Motor mit sechs Polen. Der feste Theil ist von einem
Ringe AB aus Blechen gebildet, die, wie bei abc zu ersehen, ausgeschnitten sind.
Um die Kerne b sind Spulen N1 iV2 . . . iV0
mit einer Sinusoidenwickelung angeordnet, deren gleichartige, parallel oder in Reihe geschaltete
Stromkreise die Sinusoidenwickelung wiedergeben, wie sie den Kern A1B1 in Fig. 1 umgiebt.
Man erkennt sofort, dafs die Aenderungen der Kraftlinien, welche in diesen verschiedenen
Stromkreisen stattfinden, alle dieselben Phasen aufweisen. Ist diese Phase passend, so werden
diese Stromkreise folglich der Sitz derselben elektromotorischen Kräfte, wie wenn sie den
Kern A1 B1 umgeben und einen Theil eines
Stromumwandlers oder -Gleichrichters für zweiphasige Ströme bildeten.
Diese Stromkreise sind unter sich und mit denjenigen, welche den magnetischen Kern A B
umgeben, genau in derselben Weise verbunden, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, und auch stets
so, als wenn es sich um einen Stromumwandler oder -Gleichrichter für zweiphasige Ströme
handelte.
Am inneren Umfang des Ringes A B, in unmittelbarer Nähe des eisenfreien Raumes, sind.
Einschnitte vorgesehen, ähnlich denjenigen, welche man in den Feldmagneten von asynchronen
Maschinen anbringt. In diese Einschnitte legt man eine Wickelung, die wie bei
Claims (2)
1. Eine Reihe von Bolzen aaa, die dem
eisenfreien Theile möglichst nahe liegen, und deren Enden alle unter sich durch zwei Kupferringe
verbunden sind, die zu beiden Seiten des Ringes C D liegen. Man bildet auf diese Weise
einen magnetischen Schirm, der den Feldmagneten des Motors einhüllt und den Zweck
hat, seinen synchronen Gang zu sichern.
2. Zwei sich durchkreuzende Wickelungen, von denen die eine R mit vollen, die andere
■S1 S mit punktirten Linien gezeichnet ist. Diese
beiden Wickelungen ähneln denjenigen des Feldmagneten eines asynchronen Motors für
zweiphasige Ströme, eine von ihnen besteht aber aus dickem Draht und wird mit dem
ä'ufseren Stromkreis, durch welchen der Apparat einen Gleichstrom senden soll, in Reihe geschaltet,
die andere Wickelung dagegen besteht aus dünnem Draht und wird zwischen den Bürsten des Stromwenders im Nebenschlufs geschaltet.
Zur Einführung dieser Ströme ordnet man auf der Achse O O (Fig. 6) drei Ringe vl v2 v3
an, von denen einer als gemeinsamer Rücklejter dient. Auf den Ringen schleifen drei
feste, von einander unabhängige Bürsten.
Auf derselben Achse O O ist auch der
Stromwender EE vorgesehen, auf welchem die zur Abnahme des Gleichstromes dienenden
Bürsten fff schleifen.
Dieser Stromwender mufs dreimal so viel Stege besitzen (da die Maschine sechs Pole hat),
als die Secundärwickelung des Umwandlers getrennte Abtheilungen aufweist. Letztere Zahl
ist bei allen gezeichneten Beispielen gleich 12 angenommen worden.
Die Stege des Stromwenders werden dann so mit einander verbunden, dafs zwölf getrennte
Gruppen entstehen, deren jede drei mit einander parallel geschaltete Stege umfafst.
Auf der Achse O O befinden sich auch noch
zwölf getrennte Ringe ddd, von denen jeder
für sich mit einer der zwölf Steggruppen des Stromwenders in Verbindung steht. Auf diesen
Ringen schleifen ebenso viel feste Bürsten, nach welchen die Eintrittsdrähte der zwölf Abtheilungen
des Secundärstromkreises des Umwandlers hinlaufen.
An Stelle dieser Ausführung könnte man auch den Stromwender fest anordnen und die
Bürsten um ihn herumlaufen lassen.
Pa τ ε ν τ - A ν s ρ R υ c η :
Abänderung des Verfahrens nach Patent 78825 zur Umformung von einphasigem
Wechselstrom constanter Spannung in Gleichstrom constanter Spannung und umgekehrt
mittelst des Wechselzahl- und Spannungsumformers nach Anspruch 4 des Haupt-Patentes,
dadurch gekennzeichnet, dafs die Kraftlinien im Eisenkern der einen Phase wie beim Haupt-Patent
durch den umzuwandelnden bezw. erzeugten Wechselstrom, die Kraftlinien im Eisenkern
der anderen Phase dagegen statt durch einen zweiten gegen den ersten in der Phase
verschobenen Strom durch einen in einer Unterbrechung des Kernes der zweiten Phase zwischen
den Enden des Kernes synchron umlaufenden Feldmagneten erzeugt werden, welcher durch zwei Wickelungen, von denen die
eine in Reihe, die andere im Nebenschlufs zum Gleichstromkreise liegt, derart erregt wird, dafs
die von der einen Wickelung erzeugten Pole mitten zwischen die von der anderen Wickelung
erzeugten Pole fallen, während der Feldmagnet gleichzeitig der Wirkung von zwei mit ihrer
Achse senkrecht zur Verbindungslinie der Kernenden gerichteten Polen unterworfen wird,
welche durch einen vom Wechselstromkreis im Nebenschlufs abgezweigten, gegebenenfalls
transformirten Strom erzeugt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE108920C true DE108920C (de) |
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ID=378865
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DENDAT108920D Active DE108920C (de) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE108920C (de) |
-
0
- DE DENDAT108920D patent/DE108920C/de active Active
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