DE111822C

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Publication number: DE111822C
Application number: DENDAT111822D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Einrichtung zum Umwandeln von elektrischen Gleichströmen einer gegebenen Spannung in Gleichströme abweichender Spannung, bei welcher der Gleichstrom zunächst in einen Wechselstrom verwandelt wird, der dann durch einen gewöhnlichen Wechselstromtransformator in einen Wechselstrom von der gewünschten effectiven Spannung des zu erzeugenden secundären Gleichstromes verwandelt wird, welcher dann durch eine Gleichrichtungsvorrichtung in Gleichstrom zurückverwandelt wird.

Die bisher beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift 431879 für diese Arbeitsweise vorgeschlagenen Einrichtungen sind praktisch nicht verwendbar, da die Zerlegung des Gleichstromes in einen Wechselstrom und die Gleichrichtung des secundären Wechselstromes durch von einander unabhängige Vorrichtungen bewirkt werden soll, und daher infolge des unvermeidlichen Asynchronismus dieser Vorrichtungen mit einer so starken Funkenbildung an den Stromwendern verbunden sein würde, dafs die schnelle Zerstörung der letzteren unausbleiblich ist.

Nach vorliegender Erfindung wird dieser ■ Uebelstand dadurch vermieden, dafs die Umwandlung des Gleichstromes in einen Wechselstrom sowohl als auch die Rückverwandlung des secundären Wechselstromes durch eine einzige Einrichtung vorgenommen wird. Die Umwandlung wird nämlich durch einen nach Art eines Gleichstrommotors eingerichteten rotirenden Gleichstrom -Wechselstromumformer bewirkt, dessen Ankerachse aufser dem mit der Ankerwickelung verbundenen Stromwender zur Einführung des Gleichstromes in diese Wickelung und den Schleifringen zur Abnahme eines Wechselstromes aus derselben Ankerwickelung einen zweitheiligen Stromwender trägt, der zur Gleichrichtung des durch den Wechselstromtransformator umgeformten Wechselstromes dient. Hierdurch wird einerseits völlige Funkenlosigkeit bei der Zerlegung des Gleichstromes in Wechselstrom erreicht, andererseits wird vollkommener Synchronismus zwischen der Zerlegungseinrichtung und dem Gleichrichter erzielt und damit jede Gelegenheit zur Funkenbildung überhaupt vermieden, da die Umschaltung der Stromverbindungen stets in dem Augenblicke vorgenommen wird, wo der Werth der Stromstärke durch Null geht.

Auf der Zeichnung ist eine derartige Einrichtung schematisch dargestellt.

Zwischen den Polen eines Magneten bezw. eines Elektromagneten N S bewegt sich ein Dynamoanker A, welcher beispielsweise nach Art der Gramme'sehen Maschine ausgeführt sein kann, in dem durch den Pfeil/ angedeuteten Sinne. Derselbe ist mit einem Strom-, wender C und mit den beiden zugehörigen Bürsten B und B ^J ausgerüstet. Auf derselben Achse mit diesem Stromwender C sind aufserdem noch vier concentrische Schleif-: ringe 1, 2, 3, 4, auf welchen vier Bürsten 1¹J 2', 3¹^¹ schleifen, und ferner noch zwei halbe Schleifringe 5 und 6 angeordnet, deren jeder bald mit der Bürste x, bald mit der Bürste y in Berührung kommt, je nach der Stellung dieser Halbringe, welche sich drehen

Claims

und sich daher längs der feststehenden Bürsten xy verschieben. Diese beiden Bürsten, welche in geeigneter Weise isolirt sind, sind an den beiden Enden einer Querschiene D befestigt, welche ähnlich wie die Bürstenträger der gewöhnlichen zweipoligen Dynamos eingerichtet sind. Diese Querschiene kann auf der Achse a gedreht werden und gestattet, die Commutationsebene der Bürsten χ und y nach Bedarf zu ändern.

Die Schleifringe ι und 2 stehen mit zwei einander gegenüberstehenden Lamellen V bezw. Z des Stromwenders C in leitender Verbindung.

Die Schleifringe 3 und 4 sind mit den beiden Halbringen 5 bezw. 6, welche den Umschalter zur Wiederverwandlung des secundären Wechselstromes in Gleichstrom bilden, leitend verbunden. Die Bürsten B bezw. B¹ stehen mit den Polklemmen E bezw. E¹ des primären zu transformirenden Gleichstromes in Verbindung. Die Bürsten 3^l und 4¹ sind mit den Polklemmen F bezw. F¹, welchen der transformirte secundäre Gleichstrom entnommen wird, leitend verbunden. Die Bürsten i¹ und 2¹ sind mit den beiden Polklemmen H bezw. H¹ in Verbindung, von welchen die beiden Enden der primären Wickelung des einphasigen Wechselstromtransformators T ausgehen, während die Enden der secundären Wickelung dieses Transformators an die Polklemmen M M¹ angeschlossen sind, die mit den Bürsten χ und y des Umschalters verbunden sind.

Diese Stromumwandlungsvorrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn den Polklemmen EE¹ ein Gleichstrom zugeführt ward, so setzt sich der Anker A in Bewegung und seine Drehungsgeschwindigkeit wächst bis zu dem Augenblicke, wo die elektromotorische Gegenkraft, welche er bei seiner Drehung entwickelt, der elektromotorischen Kraft, welche die Bewegung hervorruft, das Gleichgewicht hält.

Hierbei wird der primären Wickelung des Transformators Γ mittelst der Bürsten i¹ und 2¹ und der Schleifringe 1, 2 eine wechselnde elektromotorische Kraft mitgetheilt, deren Spannung gleich der des Gleichstromes ist, welcher durch die Bürsten BB¹ zugeführt wird, weil diese mit den Lamellen F bezw. Z des Stromwenders C in leitender Verbindung stehen. Diese (primäre) elektromotorische Kraft ist absolut genommen ebenso grofs, wenn der Stromwender sich um i8o° im Sinne des Pfeiles f gedreht hat, besitzt aber das umgekehrte Vorzeichea und geht durch Null, wenn der Durchmesser, welcher die- Lamellen VZ verbindet, senkrecht zu dem Durchmesser steht, welcher die Bürsten BB¹ an ihrer Auflagestelle verbindet.

■ Infolge des Auftretens einer wechselnden elektromotorischen Kraft in der primären Wickelung des Transformators T entsteht eine wechselnde elektromotorische Kraft in der secundären Wickelung desselben, deren Spannung bekanntlich von dem Verhältnisse der Zahl der primären zu der der secundären Windungen des Transformators abhängt.

Die Phase der secundären elektromotorischen Kraft ist bekanntlich um einen bestimmten Winkel gegen die der primären elektromotorischen Kraft verschoben. Aus diesem Grunde sind die Bürsten xy, welche mit dem secundären Stromkreise verbunden sind, mittelst der dieselben tragenden Querschiene D verschiebbar angeordnet. Man braucht daher nur die Winkelstellung der Bürsten zu suchen, welche die maximale elektromotorische Kraft an den Polklemmen FF¹ ergiebt. Der dem Transformator T durch die secundäre Wickelung entnommene Strom wird von den beiden Bürsten χy den beiden Halbringen 5, 6 des Gleichrichters zugeführt, welche mit den Schleifringen 3,4 in leitender Verbindung stehen, auf denen die Bürsten 3^J4^X schleifen, welche ihrerseits mit den Polklemmen FF¹ verbunden sind.

Wenn die Richtung des durch die Bürsten xy zugeführten Stromes sich umkehrt, so wechseln gleichzeitig auch diese Bürsten die Halbringe, mit denen sie in Berührung standen, um, und infolge dessen ist der den Polklemmen FF¹ entnommene Strom praktisch gleichgerichtet.

Die Umwandlung des Stromes vollzieht sich also, ohne dafs, wie bei den bekannten aus Motor und Dynamo bestehenden rotirenden Gleichstromumformern, die elektrische Energie zunächst in mechanische und dann wieder in elektrische umgewandelt wird, und es werden daher die mit der letztgenannten Umwandlungsart verbundenen grofsen Energieverluste vermieden.

Die neue Einrichtung arbeitet nicht nur mit sehr geringem Energieverluste, sondern auch ohne irgendwie erhebliche Funkenbildung an den Stromwendern.

Statt die Einrichtung nach Art eines zweipoligen Motors auszubilden, kann man sie auch nach Art eines mehrpoligen Motors einrichten, um die Frequenz des Wechselstromes zu erhöhen oder um Mehrphasentransformatoren verwenden zu können.

Paten τ-Ansprüche:

ι . Einrichtung zum Umwandeln von Gleichströmen in solche abweichender Spannung, in welcher der primäre Strom in Wechselstromimpulse zerlegt, in einem Wechselstromtransformator umgeformt und durch einen Stromwender in Gleichstrom zurückverwandelt wird, gekennzeichnet durch einen rotirenden Gleichstrom - Wechseistromum-

former, dessen Ankerachse aufser dem mit der Ankerwickelung verbundenen. Stromwender zur Einführung des Gleichstromes und den Schleifringen zur Abnahme des Wechselstromes einen zweitheiligen Stromwender zur Gleichrichtung des transformirten Wechselstromes trägt, zum Zwecke, sowohl bei der Zerlegung des Gleichstromes als auch bei der Rückverwandlung des secundären Wechselstromes Funkenbildung an den Stromwenderbürsten zu vermeiden. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dafs die auf dem zweitheiligen gleichrichtenden Stromwender schleifenden Bürsten auf einem gemeinsamen, um die Achse des Ankers drehbaren Träger angeordnet sind, um die Bürsten entsprechend der Phasenverschiebung einstellen zu können.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.