DE118937C

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Publication number: DE118937C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

M 118937 KLASSE 21 d. M 118937 CLASS 21 d.

(Aegypten).(Egypt).

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reihe von Vorrichtungen, welche dazu dienen, einphasigen oder mehrphasigen Wechselstrom in Gleichstrom bezw. umgekehrt von gleicher oder verschiedener Spannung umzuwandeln. The present invention relates to a number of devices used to do so serve, single-phase or multi-phase alternating current in direct current BEZW. reversed from to convert the same or different voltage.

Im Folgenden soll, um die Beschreibung zu vereinfachen, stets angenommen werden, dafs die Vorrichtung dazu dient, die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom zu bewirken.In the following, in order to simplify the description, it should always be assumed that the device serves to effect the conversion of alternating current into direct current.

Die Vorrichtung besteht aus:The device consists of:

1. einem inducirenden, unbeweglichen Theil (ähnlich demjenigen eines Drehstrommotors), der von Wechselstrom gespeist wird, der in diesem Falle also der primäre Strom ist;1. an inductive, immobile part (similar to that of a three-phase motor), which is fed by alternating current, which in in this case the primary current is therefore;

2. einem unbeweglichen, inducirten Theil (ähnlich demjenigen einer Gleichstromdynamo), welcher in dem magnetischen Felde des inducirenden Theiles angebracht ist und mit einem gleichfalls unbeweglichen Stromwender verbunden ist; dieses ist der secundäre Stromkreis; 2. an immobile, induced part (similar to that of a direct current dynamo), which is placed in the magnetic field of the inductive part and with a also connected immovable commutator; this is the secondary circuit;

3. beweglichen Bürsten, die auf dem Stromwender schleifen, um den inducirten Strom abzunehmen.3. Movable brushes that slide on the commutator to control the induced current to decrease.

Die vorliegende Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dafs der feststehende, magnetische Kern des Stromumwandlers ein ebenfalls feststehendes', ringförmiges Schlufsstück und aufserdem ein magnetisches, bewegliches Schlufsstück, welches die Bürsten mit sich nimmt, aufweist. Der Kern wird von dem. besagten magnetischen Felde, welches durch die Zusammenwirkung der primären und secundären Wickelungen entsteht, durchsetzt, während die beiden Schlufsstücke von zwei Verzweigungen eben dieses Feldes durchflossen werden.The present invention is mainly characterized in that the fixed, magnetic core of the current transformer is also a fixed ', ring-shaped socket piece and also a magnetic, movable end piece, which the brushes with takes, exhibits. The core is from that. said magnetic field, which through the interaction of the primary and secondary windings arises, interspersed, while the two final pieces flowed through by two branches of this very field will.

Dank dieser Anordnung ist der Bürstenwinkel ein unveränderlicher, und es tritt keine Funkenbildung auf, weil die Bürsten durch die Wirkung des resultirenden Feldes selbst mitgenommen werden. Letzteres erzeugt den Inductionsstrom, den diese Bürsten sammeln.Thanks to this arrangement, the brush angle is invariable and none occurs Sparking occurs because the brushes themselves are carried away by the effect of the resulting field will. The latter generates the induction current that these brushes collect.

Die Thatsache, dafs eine Abzweigung des resultirenden Feldes durch den Magneten oder das bewegliche Schlufsstück, das die Bürsten mitnimmt, geht, ist ein wesentlicher Punkt, denn wenn das ganze Feld dieses Stück durchsetzen würde,, würde eine Verzerrung des Feldes entstehen, so dafs die Bürstenstellung nicht mehr unveränderlich bliebe.The fact that a branch of the resulting field by the magnet or the movable final piece that takes the brushes with it goes is an essential point because if the whole field were to enforce this piece, there would be a distortion of the Field, so that the brush position would no longer remain unchangeable.

Von Bedeutung ist es ferner, das bewegliche Schlufsstück als Umdrehungskörper zu gestalten, um eine Verzerrung des Feldes zu vermeiden und so einen unveränderlichen Bürstenwinkel zu erhalten.It is also important to use the movable closing piece as a body of revolution shape to avoid distortion of the field and so an immutable To get brush angles.

Es bestehen schon Umformer mit festen Wickelungen, aber diese besitzen nicht die oben erwähnten Merkmale und ergeben keinen Unveränderlichen Bürstenwinkel.There are already converters with fixed windings, but these do not have the features mentioned above and do not result in a fixed brush angle.

In dem in der Patentschrift 51596 in Fig. 4 beschriebenen Umformer geht das ganze resultirende Feld in das bewegliche Schlufsstück. Es entsteht also eine Verzerrung; ferner mufs dieses Stück sehr dick sein, so dafs seine Mit-In the one described in patent specification 51596 in FIG. 4 described converter, the whole resulting field goes into the movable final piece. So there is a distortion; furthermore, this piece must be very thick so that

(2. Auflage, ausgegeben am 5. Dezember igo2.) (2nd edition, issued on December 5th igo2.)

nähme durch das magnetische Feld sehr schwierig ist.take is very difficult due to the magnetic field.

In Fig. 5 derselben Patentschrift ist kein festes Schlufsstück vorhanden, sondern es sind zwei Magnetkerne R und T vorgesehen, die von zwei bestimmten magnetischen Feldern durchflossen werden. Der Kern R wird von dem durch die secundä'ren Ströme erzeugten Magnetfelde durchflossen, der Kern T von dem durch die primären Ströme erzeugten. Was das Schlufsstück A betrifft, so. befindet es sich gegenüber dem Kern R, folglich wird es nicht durch eine Abzweigung des resultirenden Feldes durchsetzt, sondern von einer Abzweigung des durch die secundä'ren Ströme erzeugten magnetischen Feldes, woraus sich kein unveränderlicher Bürstenwinkel ergiebt; denn die Richtung dieses Feldes ist veränderlich in Bezug auf die des resultirenden Feldes. Wenn das Schlufsstück A mit seinen Polenden T gegenübersteht, so würde es von einer Abzweigung des durch die Primärströme geschaffenen Magnetfeldes durchsetzt werden, so dafs der Bürstenwinkel wiederum nicht unveränderlich wäre. Nimmt man endlich an, dafs die Polenden des Stückes A beiden Kernen R und T gegenüberständen, so würde dieses Stück von zwei parallelen Abzweigungen der Kerne R und T durchflossen werden, und das Resultat wäre nicht dasselbe, wie das, welches hier durch die Abzweigung des resultirenden Feldes erhalten wird. Der Bürstenwinkel ist also auch hier veränderlich.In Fig. 5 of the same patent there is no fixed slack, but two magnetic cores R and T are provided through which two specific magnetic fields flow. The core R is traversed by the magnetic field generated by the secondary currents, the core T by that generated by the primary currents. As for the final piece A , so. if it is located opposite the core R, consequently it is not penetrated by a branching off of the resulting field, but by a branching off of the magnetic field generated by the secondary currents, from which there is no unchangeable brush angle; for the direction of this field is variable in relation to that of the resulting field. If the end piece A faces with its pole ends T , it would be penetrated by a branch of the magnetic field created by the primary currents, so that the brush angle again would not be invariable. Finally, if one assumes that the pole ends of the piece A are opposite the two nuclei R and T , then this piece would be traversed by two parallel branches of the nuclei R and T , and the result would not be the same as that which is here by the branching off of the resulting field is obtained. The brush angle can therefore also be changed here.

In der Patentschrift 107433 wird der bewegliche Magnet, welcher die Bürsten dreht, selbst durch ein Magnetfeld gedreht, welches nur durch die Wirkung des primären Stromes erzeugt wird, und dessen Richtung veränderlich ist gegenüber derjenigen des resultirenden Feldes bei vorliegender Erfindung. Hieraus ergiebt sich, dafs der Bürstenwinkel veränderlich ist, wie auch aus der Beschreibung deutlich hervorgeht.In the patent 107433 the movable Magnet that rotates the brushes, itself rotated by a magnetic field that is only generated by the action of the primary current is generated, and its direction is variable from that of the resulting one Field in the present invention. From this it follows that the brush angle is variable, as also from the description clearly evident.

In den beiliegenden Zeichnungen sind Fig. 1, 2 und 3 Schemata von drei Ausführungsbeispielen. In the accompanying drawings, Figures 1, 2 and 3 are schematics of three embodiments.

Fig. 4 und 5 geben den Weg des magnetischen Flusses für einige besondere Fälle an.FIGS. 4 and 5 indicate the path of the magnetic flux for some special cases.

Fig. 6 stellt schematisch einen Apparat besonderer Bauart dar.Fig. 6 shows schematically an apparatus of a particular type.

Fig. 7 zeigt einzelne Theile des Umformers theils in Ansicht, theils im Schnitt.Fig. 7 shows individual parts of the converter, partly in view, partly in section.

Fig. 8 zeigt den Elektromagneten der Fig. 7 in der Aufsicht.FIG. 8 shows the electromagnet of FIG. 7 in plan view.

Fig. 9 zeigt die Verbindungen des Umwandlers mit den Speiseleitern und den Arbeitsleitern. Fig. 9 shows the connections of the transducer to the feed conductors and the working conductors.

Fig. 10 zeigt die Hinzufügung der Ausgleichstromkreise zu dem primären Strom.Fig. 10 shows the addition of equalizing circuits to the primary stream.

Fig. 11 zeigt theils senkrecht im Schnitt, theils in Ansicht einen Umwandler gemäfs der vorliegenden Erfindung.Fig. 11 shows partly perpendicular in section, partly in view of a converter in accordance with the present invention.

Fig. 12 ist ein halber Horizontalschnitt nach der Linie A-B der Fig. 11.FIG. 12 is a half horizontal section along the line AB of FIG. 11.

Die gleichen Buchstaben und Zahlen bezeichnen dieselben oder ähnliche Theile in allen Figuren.The same letters and numbers indicate the same or similar parts in all figures.

Fig. 1 stellt schematisch einen Umformer für zweiphasigen Wechselstrom dar. Der unbewegliche primäre Stromkreis besteht aus einer vierpoligen Trommelwickelung, die auf den äufseren Ring d gewickelt ist.Fig. 1 shows schematically a converter for two-phase alternating current. The immobile primary circuit consists of a four-pole drum winding which is wound on the outer ring d.

Der secundäre, gleichfalls unbewegliche Stromkreis besteht aus einer vierpoligen Trommelwickelung 5, die auf dem inneren Kern 4 angeordnet und mit dem Stromwender 12 versehen ist. Die Zweiphasenströme fliefsen durch den primären Stromkreis und erzeugen hierdurch ein sogen. Drehfeld. Dieses inducirt im secundären Stromkreis einen Strom, dessen elektromotorische Kräfte mit der Drehung des Feldes eingerichtet sind.The secondary, also immobile circuit consists of a four-pole circuit Drum winding 5 arranged on the inner core 4 and connected to the commutator 12 is provided. The two-phase currents flow through the primary circuit and thereby generate a so-called. Rotating field. This induces one in the secondary circuit Current, the electromotive forces of which are established with the rotation of the field.

Wenn man der Drehung des erzeugten vierpoligen Feldes die vier Bürsten 9, die auf dem Stromwender 12 gleiten, folgen läfst, erhält man einen Gleichstrom; dieser Strom wird den Schleifcontacten χ und γ durch die Schleifringe j und k zugeführt, die mit den Bürsten, mit denen sie elektrisch verbunden sind, beweglich sind.If the four brushes 9, which slide on the commutator 12, follow the rotation of the generated four-pole field, a direct current is obtained; this current is fed to the sliding contacts χ and γ through the sliding rings j and k , which are movable with the brushes to which they are electrically connected.

Die Bürsten werden durch einen kreisenden Elektromagneten h gedreht, der ebenso wie der Umformer vier Pole aufweist. Dieser Elektromagnet ist so angeordnet, dafs er selbstthätig an der Drehung des von dem primären und secundären Strome erzeugten Drehfeldes theilnimmt.The brushes are rotated by a rotating electromagnet h which, like the converter, has four poles. This electromagnet is arranged in such a way that it automatically takes part in the rotation of the rotating field generated by the primary and secondary currents.

Die Anordnung des Elektromagneten im Mittelpunkte des Umformers ist offenbar am besten, weil an dieser Stelle die Einwirkung des magnetischen Feldes am stärksten ist; er kann aber auch anderswo angebracht werden, wo er genügend dem Einflüsse des erzeugten Drehfeldes unterworfen ist.The arrangement of the electromagnet in the center of the converter is apparently on best, because this is where the action of the magnetic field is strongest; he but can also be attached elsewhere, where it is sufficiently influenced by the generated Is subject to the rotating field.

Fig. 2 stellt schematisch einen Umformer für Dreiphasenwechselstrom dar.Fig. 2 schematically shows a converter for three-phase alternating current.

Hier ist der primäre Stromkreis a als Ring auf den äufseren Kern d gewickelt, während der secundäre Stromkreis trommelartig auf den inneren Kern 4 gewickelt ist. Diese beiden Wickelungen sind derart angebracht, dafs sich eine vierpolige Anordnung ergiebt.Here the primary circuit a is wound onto the outer core d as a ring, while the secondary circuit is wound onto the inner core 4 like a drum. These two windings are attached in such a way that a four-pole arrangement results.

Der Elektromagnet h, der die Bürsten 9 dreht, ist auch vierpolig und wie in Fig. 1 angeordnet. Die Vorrichtung wirkt ebenso wie die in Fig. 1 dargestellte.The electromagnet h, which rotates the brushes 9, also has four poles and is arranged as in FIG. The device acts in the same way as that shown in FIG.

In Fig. 3 ist ein Umwandler für einfachen Wechselstrom dargestellt. α bezeichnet den primären und 5 den secundären Stromkreis, welche zusammen eine doppelte Ringwickelung auf dem inneren Kern d bilden. Die primärenIn Fig. 3, a converter for simple alternating current is shown. α denotes the primary and 5 the secondary circuit, which together form a double ring winding on the inner core d . The primary

und secundären Spulen wechseln mit einander ab und ergeben dadurch eine zweipolige. Anordnung. Der Elektromagnet h ist in diesem Falle also auch nur zweipolig. Wenn der Umformer im Gange ist, giebt er Gleichstrom, und zwar durch die Rückwirkung des inducirten Theiles, eine Wirkung, die eine Erscheinung hervorruft, ähnlich derjenigen, wie sie bei Motoren entsteht, die mit einfachem Wechselstrom gespeist werden.and secondary coils alternate with each other and thereby result in a two-pole. Arrangement. In this case, the electromagnet h is also only bipolar. When the converter is in operation, it emits direct current, and through the reaction of the induced part, an effect which produces a phenomenon similar to that which arises in motors fed with simple alternating current.

Die Erfindung soll jedoch keineswegs nur auf die drei angeführten Beispiele Anwendung finden, sondern die primären und secunda'ren Spulen können nach irgend einer bekannten Methode auf den einen oder anderen Magnet: kern gewickelt werden und so zwei- oder mehrpolige Anordnungen hervorbringen.However, the invention is by no means intended to apply only to the three examples given find, but the primary and secondary coils can be after any known Method on one or the other magnet: core to be wound and so two- or produce multipolar arrangements.

Die Kerne werden zweckmäfsig untertheilt, d. h aus Eisenblechen hergestellt, die von einander isolirt nnd über einander angeordnet sind. Sie können gezahnt sein, so dafs die Wickelungen zwischen den Zähnen untergebracht werden können.The nuclei are appropriately subdivided, i. h made from iron sheets, separated from each other isolated and arranged one above the other. They can be toothed so that the Windings can be accommodated between the teeth.

In den Fig. ι und 2 ist z. B. der Kern d auf der Innenseite gezahnt; die Lücken 21, die zwischen den Zähnen 1 gebildet werden, nehmen die Wickelungen α auf, so dafs sie den gröfsten Theil der inneren Oberfläche des Kernes zur Ueberleitung des magnetischen Flusses frei lassen.In Figs. Ι and 2 z. B. the core d serrated on the inside; the gaps 21, which are formed between the teeth 1, accommodate the windings α , so that they leave the greater part of the inner surface of the core free for the transmission of the magnetic flux.

Man kann auch, wenn die Spannung hoch bemessen ist, diesen frei bleibenden Theil noch durch Anwendung von schwach breit auslaufenden Zähnen vergröfsern (ähnlich denjenigen, die man bei 1 in Fig. 12 sieht, die fast vollständig die Wickelung verdecken).If the tension is high, one can also use this part which remains free enlarge it by using slightly tapering teeth (similar to those which can be seen at 1 in Fig. 12, which almost completely cover the winding).

In den Fig. 1 und 2 ist der innere Ankerkern 4 ebenfalls mit Zähnen 6 versehen, und die Zähne 1 und 6 der beiden Kerne sind zu einander angeordnet, dafs sich stets zwei Zähne gegenüberstehen. Die beiden Kerne d und 4 könnten auch zusammen aus denselben Eisenblechen ausgeschnitten werden, worauf diese Stücke mit den Einschnitten 20 und 21 für den Durchgang der Wickelungen 5 und a versehen werden. Bei Anwendung von hochgespannten Strömen ist es stets gut, die beiden Kerne d und 4 entweder durch eine Glimmerschicht, wie bei 14, oder durch ein anderes Isolationsmaterial, das für Hochspannungen anwendbar ist, von einander zu isoliren. Dieses Isolationsmittel kann die Zwischenräume 20 bis 21 zwischen den auf einander folgenden Zähnen überdecken, doch ist es nicht absolut nothwendig.In FIGS. 1 and 2, the inner armature core 4 is also provided with teeth 6, and the teeth 1 and 6 of the two cores are arranged in relation to one another so that two teeth are always opposite one another. The two cores d and 4 could also be cut out together from the same iron sheets, whereupon these pieces are provided with the incisions 20 and 21 for the passage of the windings 5 and a . When high-voltage currents are used, it is always good to isolate the two cores d and 4 from one another either by a layer of mica, as in 14, or by some other insulating material which can be used for high voltages. This isolation means can cover the spaces 20 to 21 between the successive teeth, but it is not absolutely necessary.

Wie auch immer die Anordnung der Wickelung sein möge, die Querschnitte der Kerne müssen stets so gewählt und berechnet werden, dafs sie folgenden Bedingungen genügen.Whatever the arrangement of the winding, the cross-sections of the cores must always be chosen and calculated in such a way that they satisfy the following conditions.

Die Sättigung des äufseren Kernes mufs ziemlich schwach sein, damit dieser Kern nicht unnützen magnetischen Widerstand erzeugt, der die Wirkung beeinträchtigt. Im Gegensatz hierzu mufs die Sättigung des inneren Kernes verhältnifsmäfsig stark sein, damit die magnetische Ablenkung in dem centralen freien Raum eine genügende Stärke hat, um das Mitnehmen des beweglichen Magneten zu sichern. Gleichzeitig darf die Sättigung nicht zu stark sein, damit die Ablenkung nicht stärker wird, als sie zum Mitnehmen des Magneten erforderlich ist.The saturation of the outer core must be rather weak so that this core does not creates useless magnetic resistance, which affects the effectiveness. In contrast for this the saturation of the inner core must be comparatively strong, so that the magnetic one The deflection in the central free space has sufficient strength to entrain the moving magnet to back up. At the same time, the saturation must not be too strong in order to avoid the distraction becomes stronger than necessary to take the magnet with you.

Fig. 4 zeigt an einem gewöhnlichen Umformer den Gang der magnetischen Strömung, wenn die Wickelung trommelartig oder in Form eines Gramme-Ringes auf dem äufseren Kern d und trommelartig auf dem inneren Kern 4 hergestellt ist (Fig. 1 und 2). Man sieht, dafs in diesem Falle der ganze magnetische Flufs in den äufseren Kern und nur ein kleiner Theil desselben in den inneren Kern übergeht. Der magnetische Flufs in dem ersten wird also dem im zweiten- überlegen sein.Fig. 4 shows the course of the magnetic flow in an ordinary converter when the winding is produced like a drum or in the form of a Gramme ring on the outer core d and drum-like on the inner core 4 (Fig. 1 and 2). It can be seen that in this case the whole magnetic flux passes into the outer nucleus, and only a small part of it into the inner nucleus. The magnetic flux in the first will therefore be superior to that in the second.

Fig. 5 zeigt im Gegensatz hierzu, dafs in dem Fall, wo die Wickelung aus einem doppelten Gramme-Ring auf dem inneren Kern besteht, der ganze Flufs in den letzteren und nur ein kleiner Theil desselben in den äufseren Kern übergeht. Der Theil dieses Kernes ist also kleiner als der des inneren.In contrast, Fig. 5 shows that in the case where the winding consists of a double Gramme ring on the inner nucleus, the whole flufs in the latter and only a small part of it passes into the outer nucleus. The part of this The core is therefore smaller than that of the inner one.

In dem Voraufgegangenen handelt es sich stets um zwei bestimmte Stromkreise, den primären α und den secunda'ren 5.In the foregoing there are always two specific circuits, the primary α and the secondary 5.

Es ist dies gewöhnlich der Fall, aber man wird bemerken, dafs, wenn die höchste elektromotorische Kraft der Elektricitätsquelle des Wechselstromes gleich derjenigen des zu erzeugenden Gleichstromes ist, kein Potentialunterschied zwischen den einzelnen Spulen der beiden Stromkreise bestehen wird. Diese können dann mit einander zu einer einzigen vereinigt und einerseits mit dem Stromwender, andererseits mit den Wechselstromabnehmern verbunden werden.This is usually the case, but it will be noted that when the highest electromotive force of the source of electricity of the alternating current equal to that of the to generating direct current is, no potential difference between the individual coils of the both circuits will exist. These can then become one with each other united and on the one hand with the commutator, on the other hand with the alternating current consumers get connected.

Dies wird durch Fig. 6 veranschaulicht.This is illustrated by FIG. 6.

Es sei noch erwähnt, dafs in dem Falle, wo es sich um gewöhnliche Wechselströme handelt, und der Secundärstromkreis mit dem primären zu einem einzigen vereinigt werden soll oder nicht, es für den Umformer von Vortheil ist, ausgleichende Zusatzstromkreise vorzusehen, deren Bedeutung und Anordnung zwecks Ingarlgsetztens des umlaufenden Ankers noch beschrieben werden wird.It should also be mentioned that in the case of ordinary alternating currents acts, and the secondary circuit can be combined with the primary into a single one whether or not, it is advantageous for the converter, additional compensating circuits to be provided, their meaning and arrangement for the purpose of engaging the circumferential anchor will be described later.

Was den beweglichen Theil des Umformers anlangt, so besteht er, wie schon aus dem Voraufgegangenen bekannt ist, aus einem Magneten, und zwar vorzugsweise aus einem Elektromagneten, der durch die Drehung des erzeugten Feldes mitgenommen wird und hierdurch den Umlauf der Bürsten 9 auf dem festen Stromwender-12 hervorruft. . :As far as the movable part of the converter is concerned, it consists, as before, of the The foregoing is known from a magnet, and preferably from one Electromagnet, which is carried along by the rotation of the generated field and this causes the brushes 9 to circulate on the fixed commutator 12. . :

Man' erkennt leicht, dafs dieser Elektromagnet keineswegs mit vortretenden Polen versehen sein mufs; er kann auf irgend eine Weise hergestellt und erregt werden. So kann er z. B. die Form eines Gramme-Ringes haben, der, falls es sich um einen vierpoligen Magneten handelt, von vier Punkten aus gespeist wird. Diese Anordnungen zeigen Fig. 7 und 8. Die Wickelung könnte auch trommelartig sein.It is easy to see that this electromagnet is by no means provided with protruding poles must be; it can be made and excited in some way. So he can z. B. have the shape of a Gramme ring, which, if it is a four-pole magnet, is fed from four points. These arrangements are shown in FIGS. 7 and 8. The winding could also be drum-like.

Die Erregung des Elektromagneten müfste theoretisch durch Gleichstrom von irgend welcher beliebigen Quelle aus geschehen. Bei normalem Gange jedoch kann der Strom, der den Elektromagneten speist, entweder durch Parallel oder Reihenschaltung direct von den Bürsten des Umformers abgenommen werden. Dies kann auch beim Ingangsetzen geschehen, und zwar aus folgenden Gründen:The excitation of the electromagnet would theoretically have to be done by direct current from any one happen from any source. In normal operation, however, the current that feeds the electromagnet can either through Parallel or series connection can be taken directly from the brushes of the converter. This can also happen when starting up, for the following reasons:

Die elektromagnetische Kraft, die an den Berührungsstellen der Bürsten mit dem Stromwender ihre Richtung wechselt, erzeugt, vereint mit der ebenfalls wechselnden elektromotorischen Kraft, die in dem Stromkreis des Elektromagneten durch die Ablenkung des Feldes hervorgerufen wird, das diesen Stromkreis durchsetzt, einen eben solchen Strom wie in dem Elektromagneten, so dafs dieser einer Kraft unterworfen ist, die ihn in derselben Richtung zu drehen sucht wie das Drehfeld des Umformers.The electromagnetic force at the points of contact between the brushes and the commutator its direction changes, generates, unites with the likewise changing electromotive Force that is created in the circuit of the electromagnet by the deflection of the field that makes up this circuit traversed, just such a current as in the electromagnet, so that this is subject to a force that tries to turn it in the same direction as the rotating field of the converter.

Im Vorstehenden wurde die Anwendung des Umformers bei Mehrphasenströmen beschrieben, durch welche das Drehfeld erzeugt wird, wenn der Strom geschlossen wird. In dem Falle, wo es sich um einfachen Wechselstrom handelt, ist das erzeugte Feld, sobald der Strom geschlossen wird, kein Drehfeld, sondern ein wechselndes Feld, woraus hervorgeht, dafs der Magnet im Allgemeinen selbstthä'tig in Drehung versetzt wird. Es giebt indessen Stellungen, und zwar die sogen, todten Punkte, in denen ein Anlaufen nicht stattfindet. Es ist dies dieselbe Erscheinung wie bei Dampfmaschinen, bei denen die hin- und hergehende Kraft des Kolbens in eine drehende umgewandelt werden soll; das Anlaufen kann nur geschehen, wenn die Kurbel nicht in einem der beiden todlen Punkte steht.In the above, the application of the converter for multi-phase currents was described, through which the rotating field is generated when the current is closed. In the case, where it is a simple alternating current, the generated field, as soon as the current is closed, is not a rotating field, but a changing field, from which it follows that the magnet in general is self-sufficient in Rotation is offset. There are, however, positions, namely the so-called dead points, in which a start does not take place. It is the same phenomenon as with steam engines, in which the reciprocating force of the piston is converted into a rotating one shall be; starting can only happen if the crank is not in one of the two deadly points.

Aus diesem Grunde wird, um ein sicheres selbsttätiges Anlaufen bei Einphasenwechselstrom zu erzielen, das erzeugte wechselnde Feld im Augenblicke des Stromschlusses durch ein drehendes oder wenigstens nahezu drehendes Feld ersetzt. Zu diesem Zwecke dient die in Fig. 10 veranschaulichte Anordnung der sogen. Diagonalstromkreise.For this reason, a safe automatic start-up with single-phase alternating current is required to achieve the alternating field generated at the moment of the power supply replaces a rotating or at least almost rotating field. The 10 illustrated arrangement of the so-called. Diagonal circuits.

α ist der unbewegliche primäre Stromkreis, der auf den Kern d gewickelt ist, und dessen beide Enden b und c sind; schräg zu diesen beiden Enden, und zwar auf demselben Kern, werden die festen. Ausgleichszuschaltstromkreise ee angeordnet, die die Widerstände^/^¹ enthalten. Hierdurch wird das Feld, anstatt einfach wechselnd, mehr oder weniger drehend, wodurch ein selbstthä'tiges Anlaufen gesichert ist. α is the immobile primary circuit wound on core d , both ends of which are b and c ; obliquely to these two ends, on the same core, the solid ones become. Compensating switching circuits ee arranged, which contain the resistors ^ / ^ ^1. As a result, the field, instead of simply changing, is more or less rotating, which ensures that it starts up automatically.

Es ist ersichtlich, dafs bei den vorliegenden Umformern infolge der grofsen Permeabilität diese Diagonalstromkreise angewendet werden können, ohne dafs dadurch die Wirkung des Umformers fühlbar beeinträchtigt wird.It can be seen that in the case of the present converters, as a result of the high permeability these diagonal circuits can be used without affecting the Converter is noticeably affected.

Es sind, daher, und dies ist sehr wesentlich, alle Anordnungen, die nach vorliegender Erfindung, sei es für Mehrphasenstrom oder einfachen Wechselstrom, hergestellt sind, selbstthätig anlaufend. Um das selbstthätige Anlaufen noch mehr zu sichern, kann man in allen Fällen auf dem Einsenkern des Elektromagneten einen asynchronen Motoranker anordnen, der eine aus achsial verlaufenden Stäben und zwei eisernen Stirnflächen bestehende Trommelwirkung besitzt. Ein Beispiel für diese Anordnung ist in den Fig. 11 und 12 veranschaulicht, die weiterhin noch näher erläutert werden wird.It is, therefore, and this is very important, all arrangements made according to the present invention, be it for multi-phase current or simple alternating current, are produced automatically starting up. In order to secure the automatic start even more, one can in all cases on the countersink of the electromagnet Arrange an asynchronous motor armature, one consisting of axially extending rods and two iron end faces Has a drum effect. An example of this arrangement is shown in FIG. 11 and Fig. 12, which will be further explained in more detail.

Bei der Art des Ingangsetzens, die bisher angewendet wurde, wird im Augenblicke des Anlaufens kein Gleichstrom durch die Arbeitsleitung fliefsen, sondern ein Wechselstrom. Erst dann, wenn der Normalzustand eingetreten ist, wird der Strom gleich gerichtet, aber seine Polarität kann vorher nicht bestimmt werden. In einigen Fällen ist es nun nicht gleichgültig, ob in die Leitung ein Wechseloder Phasenstrom oder irgend ein anderer Strom von beliebiger Polarität geschickt wird; es ist daher eine Anordnung vorzusehen, die es gestattet, das Anlaufen so bewirken zu können, dafs jedem besonderem Falle Rechnung getragen wird. Diese Einrichtung ist dargestellt in den Fig. 7, 8 und 9.With the type of start-up that has been used so far, at the moment of the When starting, no direct current flows through the working line, but an alternating current. Only when the normal state has occurred will the current be directed in the same way, but its polarity cannot be determined beforehand. In some cases it is not It does not matter whether the line is an alternating or phase current or any other Current of any polarity is sent; it is therefore to provide an arrangement that it permits the start-up to be effected in such a way that account is taken of every special case will be carried. This device is shown in FIGS. 7, 8 and 9.

Die Welle g (Fig. 7), auf der der Elektromagnet h, die beweglichen Bürstenhalter i und Stromabnehmerschleifringe j k befestigt sind, trägt aufserdem noch einen Schleifring /.The shaft g (Fig. 7), on which the electromagnet h, the movable brush holder i and current collector slip rings jk are attached, also carries a slip ring /.

Der eine Pol der Wickelung des Elektromagneten h (oder alle Pole bei einer mehrpoligen Anordnung, s. Fig. 8) ist mit dem Zusatzschleifringe / verbunden, und der Pol (oder die Pole) von entgegengesetztem Zeichen ist mit einem der anderen beiden stromabnehmenden Schleifringe, z. B, j, verbunden.One pole of the winding of the electromagnet h (or all poles in a multi-pole arrangement, see Fig. 8) is connected to the additional slip rings /, and the pole (or poles) of opposite characters is connected to one of the other two current-collecting slip rings, z. B, j, connected.

Die Anordnung enthält aufserdem als nothwendige Zubehörtheile (Fig. 9):The arrangement also contains the necessary accessories (Fig. 9):

1. In dem speisenden Stromkreise;1. In the feeding circuits;

a) einen Selbstinductionsapparat m, um die Spannung in den für die Verwendung zulässigen Grenzen zu regeln;a) m a Selbstinductionsapparat, to regulate the voltage in the allowable limits for use;

b) einen Doppelausschalter n; b) a double breaker n;

2. In dem zu speisenden Stromkreise;2. In the circuit to be fed;

a) einen Ausschalter o, der in die Linienleitung 3 geschaltet ist, die an der Bürste χ des Schleifringes j endet; . .. . '. a) a circuit breaker o, which is connected to the line 3, which ends at the brush χ of the slip ring j; . ... '.

b) einen Unterbrecher ρ, der in die Linienleitung 2 geschaltet ist, die an der Bürste y des Schleifringes k endet;b) a breaker ρ, which is connected to the line 2, which ends at the brush y of the slip ring k;

c) einen Umschalter für verschiedene Stromkreise q, der mit dem Zusatzschleifringe I verbunden ist; er besteht aus einem todten Stromschlufsstück r, einem mit der Bürste y verbundenen Stromschlufsstück s, einem mit der Linie 2 in Verbindung stehenden Stromschlufsstück t und einem Stromschkifsstück u, das an die Bürste χ angeschlossen ist;c) a changeover switch for different circuits q, which is connected to the additional slip rings I ; it consists of a dead Stromschlufsstück r, an Stromschlufsstück s connected to the brush y , a Stromschlufsstück t connected to the line 2 and a Stromschlufsstück u, which is connected to the brush χ ;

d) ein Ampere-Meter w und ein Voltmeter ν, um die Richtung des Stromes anzugeben. d) an ampere meter w and a voltmeter ν to indicate the direction of the current.

Der Unterbrecher 0 ist für die Handhabung des Umwandlers von keiner Bedeutung. Er wird stets geschlossen, bevor der Magnet anläuft. The breaker 0 is of no importance for the handling of the converter. It is always closed before the magnet starts up.

Den Anlauf des Umformers kann man hauptsächlich auf drei Wegen erzielen:The converter can be started up in three main ways:

a) Das Netz wird nur von einem einzigen Umformer gespeist, und die Polarität des Gleichstromes ist wechselnd;a) The network is only fed by a single converter, and the polarity of the Direct current is alternating;

b) die Polarität ist bestimmt (z. B. bei Bogenlampen);b) the polarity is determined (e.g. for arc lamps);

c) der Umformer mufs mit einer Kraftquelle parallel geschaltet werden, die eine bestimmte elektromotorische Kraft hat (z. B. Zuschaltung einer Maschine beim Laden von Sammlern zu einer bereits in Thätigkeit befindlichen Gruppe).c) the converter must be connected in parallel with a power source that has a certain has electromotive force (e.g. switching on a machine when loading collectors to one already in operation Group).

a) i. Wenn es gleichgiltig ist, ob während einiger Augenblicke Wechselstrom in die Arbeitsmaschinen, die in den Stromkreis geschaltet sind, geschickt wird, läfst man immer die Schalter 0 und ρ geschlossen, und den Umschalter q läfst man auf dem Stromschlufsstück s ruhen. Man braucht also nur den Primärstromunterbrecher η zu schliefsen.a) i. If it does not matter whether for a few moments alternating current is sent to the working machines that are connected to the circuit, the switches 0 and ρ are always left closed, and the changeover switch q is left resting on the circuit s . So you only need to close the primary circuit breaker η.

2. Ist es dagegen schädlich, Wechselstrom in die Arbeitsmaschinen zu schicken, so verfährt man wie folgt:2. If, on the other hand, it is harmful to send alternating current into the working machines, then proceed one like this:

Man stellt den Umschalter q auf das Stromschlufsstück u, um Kurzschlufs in der Wickelung des Elektromagneten zu bewirken. Dann schliefst man den Schalter η des Speisestromes, und wenn man glaubt, dafs die Geschwindigkeit des rotirenden Ankers genügend ist, stellt man den Umschalter auf das Stromschlufsstück s. Die Wickelung des Elektromagneten wird dann durch den festen secundären Stromkreis gespeist, so dafs der Magnet bald die synchrone Geschwindigkeit annimmt. Es ist dann noch der Schalter ρ des zu speisenden Leitungsnetzes zu schliefsen.The changeover switch q is set to the current circuit piece u in order to cause a short circuit in the winding of the electromagnet. Then asleep to the switch η of the supply current, and when you think the speed of the revolving armature DAF's enough, is to set the switch to the Stromschlufsstück s. The winding of the electromagnet is then fed through the fixed secondary circuit, the magnet DAF soon assumes the synchronous speed. The switch ρ of the line network to be fed must then be closed.

b) Man verfährt wie in dem Fall a) 2. Aber bevor man den Schalter ρ schliefst, prüft man die Spannung. Wenn der Strom von entgegengesetztem Zeichen ist wie der, den man erhalten will, bringt man während einer kurzen Zeit den Umschalter auf das todte Stromschlufsstück r, so dafs der Anker in seiner Geschwindigkeit etwas nachläfst und eine halbe Periode zurückbleibt; darauf stellt man den Umschalter wieder auf das Stromschlufsstück s und schliefst den Unterbrecherp.b) Proceed as in case a) 2. But before you close the switch ρ , you check the voltage. If the current is of the opposite sign than that which one wants to receive, the changeover switch is placed on the dead current circuit r for a short time, so that the armature slows down somewhat in its speed and remains half a period; then you put the changeover switch back on the Stromschlufsstück s and close the interrupter.

c) Man bringt den Umschalter q auf den Kurzschlufscontact u und schliefst den Unterbrecher η des Speisestromes. Ist die Geschwindigkeit genügend, so stellt man den Umschalter auf den Contact s, so dafs die Geschwindigkeit synchron wird, dann auf den Contact t (äufseren Stromkreis), wodurch die Richtung des Stromes festgesetzt wird. Es ist dann nur noch die Spannung vermittelst des Selbstinductionsapparates m zu regeln und der Schalter ρ zu schliefsen.c) The switch q is brought to the short-circuit contact u and the breaker η of the supply current is closed. If the speed is sufficient, the switch is set to the contact s, so that the speed becomes synchronous, then to the contact t (external circuit), whereby the direction of the current is fixed. It is then only necessary to regulate the voltage by means of the self-induction apparatus m and to close the switch ρ.

In dem Falle, wo der bewegliche Theil nicht mit der axial verlaufenden Trommelstabwickelung und den beiden eisernen Stirnflächen versehen ist, und wenn die Schalter η geschlossen sind, der Umschalter q auf dem todten Stromschlufsstück r steht und der Schalter ρ geöffnet ist, ist der Verbrauch des Umformers an Strom ein äufserst geringer. Der Umformer kann also beständig, wie ein gewöhnlicher Transformator, in den Stromkreis geschaltet bleiben. Unter diesen Umständen hat man, um den Umwandler in Gang zu setzen, nur den Umschalter q und den Schalter ρ nach einer der vorher angedeuteten Arten zu bewegen.In the case where the movable part is not provided with the axially extending drum bar winding and the two iron end faces, and when the switches η are closed, the changeover switch q is on the dead circuit r and the switch ρ is open, the consumption is des Converter to power an extremely low. The converter can therefore remain permanently connected to the circuit like an ordinary transformer. Under these circumstances, in order to start the converter, one only has to move the changeover switch q and the switch ρ in one of the ways indicated above.

Nachdem im Voraufgegangenen im Allgemeinen die Art der Aufstellung und Inbetriebsetzung der Umformer beschrieben worden ist, soll nunmehr durch ein Beispiel gezeigt werden, wie dieselben praktisch ausgeführt werden, können. Es wird auf die Fig. 11 und 12 Bezug genommen, die einen Umwandler für Wechselstrom darstellen, in dem die beiden festen Stromkreise, der primäre und der secundäre, zu einem einzigen vereinigt werden.After the above, the type of installation and commissioning in general the converter has been described, will now be shown by an example, how they can be practically carried out. Reference is made to Figs. 11 and 12 Reference, which represent a converter for alternating current in which the two Fixed circuits, the primary and the secondary, can be combined into a single one.

In diesen Figuren bezeichnet 4 den untertheilten äufseren Kern und d den inneren, auf den die Wickelung des eben erwähnten vereinigten Stromkreises ringförmig gewickelt wird. Zu diesem Zwecke zeigt der Kern d eine doppelte Zahnung, eine äufsere 6 und eine innere 1; diese letztere besteht vortheilhaft aus nach unten sich verjüngenden Zähnen aus früher beschriebenen Gründen. Die Zahnungen sind derartig, dafs je drei äufseren Zwischenräumen 20 ein einziger innerer 21 entspricht. Diese Lücken 20 und 21 sind bestimmt, die Wickelung des für Wechsel- und Gleichstrom gemeinsamen Stromkreises aufzunehmen. Aufserdem werden in ihnen die Wickelungen der Diagonalausgleichströme e untergebracht (Fig. 10), von denen früher die Rede gewesen ist. Beide Kerne 4 und d werden von dem durchbrochenen Sockel 10 des Umformers getragen. Der Kern h desIn these figures, 4 denotes the subdivided outer core and d the inner one, on which the winding of the unified circuit just mentioned is wound in a ring shape. For this purpose, the core d has double teeth, an outer 6 and an inner 1; the latter advantageously consists of downwardly tapered teeth for reasons previously described. The serrations are such that each three outer spaces 20 corresponds to a single inner 21. These gaps 20 and 21 are intended to accommodate the winding of the circuit common to alternating and direct currents. In addition, the windings of the diagonal equalizing currents e are housed in them (Fig. 10), which was discussed earlier. Both cores 4 and d are carried by the perforated base 10 of the converter. The core of the h

umlaufenden Ankers ist aus einem Gufsstück hergestellt und auf einer Hülse g befestigt, die auf Kugeln um die feste Achse 22 läuft.The rotating armature is made of a cast piece and is attached to a sleeve g , which runs around the fixed axis 22 on balls.

Der Kern h ist aufsen gezahnt oder cannelirt, um die trommelartige Wickelung aufzunehmen. The core h is serrated or canneled on the outside to accommodate the drum-like winding.

Am Grunde der Nuthen sind die Stäbe 7 gelagert, deren Bedeutung schon vorher erklärt worden ist. Diese Stäbe vereinigen sich über und unter dem Kern h zu Ringen 8, 8, die gleichzeitig als Halt für die Wickelungsdrähte des Elektromagneten dienen.At the bottom of the grooves, the rods 7 are mounted, the meaning of which has already been explained. These bars unite above and below the core h to form rings 8, 8, which also serve as a support for the winding wires of the electromagnet.

Auf der hohlen Welle g sind die Bürstenhalter z, welche die auf dem Stromwender 12 gleitenden Bürsten tragen, angeordnet. Der letztere sitzt auf dem Deckel 13, von dem er in geeigneter Weise isolirt ist.The brush holders z, which carry the brushes sliding on the commutator 12, are arranged on the hollow shaft g. The latter sits on the cover 13, from which it is insulated in a suitable manner.

Ferner sind auf der hohlen Welle g die Schleifringe j k I, die in Isolirmaterial eingelassen sind, befestigt. Die Bürsten xy\-, die den Ringen entsprechen, werden von einem durchbrochenen Aufsatz 11 getragen, der auf dem Deckel 13 befestigt ist und zugleich als Lager für das obere Ende der centralen Welle 22 dient, deren unteres Ende in der Grundplatte 10 befestigt ist.Furthermore, the slip rings jk I, which are embedded in insulating material, are attached to the hollow shaft g. The brushes xy \ -, which correspond to the rings, are carried by an openwork attachment 11 which is fastened to the cover 13 and at the same time serves as a bearing for the upper end of the central shaft 22, the lower end of which is fastened in the base plate 10.

Claims

Patent Claims:

i. A transformer to convert single and multiple phase alternating currents into direct current convert and vice versa, with fixed, primary and secondary windings, fixed current source and rotating brushes, characterized in that the fixed, magnetic The core of the current transformer is also a fixed, ring-shaped end piece and There is also a magnetic, movable end piece that the brushes carry with it takes, in such a way that the nucleus of the magnetic field, which by the interaction the primary and secondary windings arise, is interspersed, while the two final pieces of two branches flow through this very field. '

2. In a current converter according to claim 1, the special arrangement that the movable The final piece is a body of revolution in order to avoid distortions of the resulting Field, which the said final piece pulls with it, to avoid.

3. In an apparatus of the type characterized by claim 1, the addition an asynchronous motor armature to the rotatable magnet, in order to start automatically to facilitate.

4. An embodiment of the device according to claim 1, characterized in that the axis (g) (Fig. 7 and 9) of the rotating electromagnet (h) except for the movable brushes (9) and the slip rings (j and kj, which are united, still carries an auxiliary slip ring (I) , which is connected to the poles of the same direction of the electromagnet (h) , whose opposite poles are connected to the slip ring (j) , for the purpose of being able to change the circuit of the device in such a way, as is most expedient in each case to enable the start-up.

5. A device of the type identified under 1. for converting simple alternating current into direct current, characterized by closed compensating circuits (ee) added to the fixed primary circuit (a) (Fig. 10), which compensating circuits inclined with respect to the entry points (b and c) of the primary circuit are arranged to facilitate tackling.

1 sheet of drawings.