DE176022C

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Publication number: DE176022C
Application number: DENDAT176022D
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

in PARIS.in Paris.

Die Erfindung betrifft eine Neuerung an Gleichrichtern zum Umformen von einphasigem Wechselstrom in Gleichstrom, die im wesentlichen aus einem umlaufenden System bestehen, das einen Ringanker mit zwei Gruppen von Wicklungen, Ringe zur Zuführung des Wechselstromes, zwei den beiden Wicklungsgruppen entsprechende Kollektoren und Bürsten zur Abnahme des GleichstromesThe invention relates to an innovation in rectifiers for converting single-phase Alternating current into direct current, which essentially consists of a circulating system consist of a ring armature with two groups of windings, rings for feeding of the alternating current, two collectors and brushes corresponding to the two winding groups for taking off the direct current

ίο von den Kollektoren umfaßt.ίο covered by the collectors.

Ein solcher bekannter Gleichrichter ist in Fig. j der Zeichnung dargestellt. Der lameliierte Ringanker α trägt zwei Gruppen von Wicklungen b, c und b¹, c^l, von denen die ersteren an die Segmente des Kollektors d, die letzteren an die Segmente des Kollektors d¹ angeschlossen sind. In der Zeichnung sind für jede Gruppe nur zwei Wicklungen angenommen. Such a known rectifier is shown in Fig. J of the drawing. The laminated ring armature α carries two groups of windings b, c and b ¹ , c ^l , of which the former are connected to the segments of the collector d, the latter to the segments of the collector d ¹ . In the drawing, only two windings are assumed for each group.

ao Jeder Kollektor ist entsprechend in vier gleiche Teile eingeteilt. Die einen Teile bestehen aus Kontaktstücken e und / bezw. e¹ und/¹, deren jedes mit dem gemeinsamen Ende zweier aufeinander folgenden Windungen der Wicklungen b, c bezw. b^x, c¹ verbunden ist. Die beiden anderen Teile enthalten die Kontaktstücke g und ft bezw. g^J und ft¹, die unter sich verbunden und in der Zeichnung als je ein einziges Kontaktstück dargestellt sind. Die Kontakte g, h und g¹, h¹ sind an die Ringe i, j für die Zu- und Ableitung des die Kollektoren d und d^l und die Wicklungen b, c und b^l, c¹ speisenden, aus der Stromquelle s kommenden einphasigen Stromes angeschlossen. Bei synchroner Drehung des Systems wird von den Kollektoren d und. d¹ durch die auf ihnen schleifenden Bürstenpaare k, k¹ und /, Z¹ gleichgerichteter Strom von einer mehr oder weniger wellenförmig verlaufenden Spannung von einem mittleren Werte E_m abgenommen.ao Each collector is divided into four equal parts. One parts consist of contact pieces e and / bezw. e ¹ and / ¹ , each of which with the common end of two successive turns of the windings b, c respectively. b ^x , c ^{1 is} connected. The other two parts contain the contact pieces g and ft respectively. g ^J and ft ¹ , which are interconnected and shown in the drawing as a single contact piece. The contacts g, h and g ¹ , h ¹ are connected to the rings i, j for the supply and discharge of the current source s that feeds the collectors d and d ^l and the windings b, c and b ^l , c ¹ single-phase current connected. When the system rotates synchronously, collectors d and. d ¹ by the brush pairs k, k ¹ and /, Z ¹ sliding on them, rectified current is taken from a more or less undulating voltage of an average value E _m .

Die eine Bürste jedes Kollektors kann gegen die andere derart verstellt werden, daß sich die mittlere Spannung zwischen den Bürsten eines Kollektors von einem negativen Höchstwerte —E_7n über ο bis zu einem positiven Höchstwerte -[~ E_m verändert. Die Höchstspannung -j- E_1n oder ——E_m ist einerseits begrenzt durch die Höchstzahl der im Kollektor praktisch unterzubringenden Lamellen, andererseits durch die im Hinblick auf die Vermeidung von Funkenbildung an den Bürsten zulässige Höchstspannung zwischen den einzelnen Kollektorlamellen. Die Spannung E_m, praktisch etwa 125 Volt, ist auch die Höchstspannung der Maschine. Denn man kann die Bürsten der beiden Kollektoren nur parallel schalten, da bei Reihenschaltung die Stromquelle kurzgeschlossen würde, wie man aus Fig. 1 ohne weiteres ersehen kann. Wenn jeder Kollektor eine Stromstärke I gibt, so kann man alsoOne brush of each collector can be adjusted in relation to the other in such a way that the mean voltage between the brushes of a collector changes from a negative maximum value - E _7n through ο to a positive maximum value - [~ E _m . The maximum voltage -j- E _1n or - —E _m is limited on the one hand by the maximum number of lamellas that can be practically accommodated in the collector and, on the other hand, by the maximum voltage between the individual collector lamellas, with a view to avoiding spark formation on the brushes. The voltage E _m , practically around 125 volts, is also the maximum voltage of the machine. Because you can only connect the brushes of the two collectors in parallel, since the power source would be short-circuited when connected in series, as can be readily seen from FIG. 1. If every collector gives a current I , then one can

die Energie P in Gleichstrom von einer Höchstspannung E₁₁₁.und einer Stromstärke 2 I erhalten.the energy P in direct current from a maximum voltage E ₁₁₁ and a current intensity 2 I.

Es kann aber erwünscht sein, dieselbeBut it may be desirable to do the same

.5 Leistung P mit der höchstmöglichen Spannung, also mit der geringsten Stromstärke zu erzeugen. Falls man z. B. Motoren speist, führt bei gleicher Leistung die Herabsetzung der Stromstärke, die sich aus der Erhöhung der Spannung ergibt, zu einer Verkürzung der Kollektoren, was besonders bei Bahnmotoren wertvoll ist, und zu einer Verringerung der Querschnitte der Leistungen, die dem Quadrat der Stromstärke proportional sind..5 to generate power P with the highest possible voltage, i.e. with the lowest current intensity. If you z. B. feeds motors, the lowering of the amperage, which results from the increase in voltage, leads to a shortening of the collectors, which is particularly valuable for rail engines, and to a reduction in the cross-sections of the power, which is the square of the amperage, for the same output are proportional.

Die Erfindung gibt nun die Mittel, um bei einem Gleichrichter der beschriebenen Art eine Reihenschaltung der beiden Kollektoren und damit eine Abgabe der Leistung mit einfacher Stromstärke / und doppelter Spannung 2 E_1n zu ermöglichen.The invention now provides the means to enable a series connection of the two collectors in a rectifier of the type described and thus a delivery of the power with a single current intensity / and double voltage 2 E _1n .

In Fig. 2 ist ein gemäß der Erfindung gebauter Gleichrichter schematisch dargestellt. Im wesentlichen Aufbau entspricht dieser Gleichrichter demjenigen nach Fig. 1.In Fig. 2, a built according to the invention rectifier is shown schematically. This rectifier essentially corresponds to that of FIG. 1.

Er unterscheidet sich von ihm dadurch, daß für jeden Kollektor besondere Pritnärstromzuführungsringe vorhanden sind; die Ringe i, j für den Kollektor d und die Ringe i^l, j^l für den Kollektor d^l, wobei jedes Ringpaar i, j und z¹, j¹ mit einer gesonderten Quelle s bezw. s¹ für einphasigen Wechselstrom von gleicher Periodenzahl und gleichen Phasen in Verbindung steht. Man sieht, daß nun die Bürsten k, k¹ und I, V in Reihe gelegt werden können, ohne daß ein Kurzschluß der Stromquellen entsteht. Man kann also die Leistung P in gleichgerichtetem Strome von einer Spannung 2 E_m und von der Stärke / erhalten.It differs from him in that there are special primary power supply rings for each collector; the rings i, j for the collector d and the rings i ^l , j ^l for the collector d ^l , each pair of rings i, j and z ¹ , j ¹ with a separate source s respectively. s ¹ for single-phase alternating current of the same number of periods and the same phases is in connection. It can be seen that the brushes k, k ¹ and I, V can now be placed in series without the current sources being shorted. The power P in rectified current can therefore be obtained from a voltage of 2 E _m and from the strength /.

Aus der Anordnung nach Fig. 2 ergibt sich unmittelbar auch ein praktischer Vorteil. Falls die Spannung durch Verschiebung der beweglichen Bürsten beider Kollektoren verändert werden soll, nötigt die Anordnung gemäß Fig. 1 zur gleichzeitigen Verstellung der beweglichen Bürsten beider Kollektoren, da eine noch so kleine relative Verstellung der beweglichen Bürsten des einen gegen die des anderen Kollektors Wirbelströme innerhalb der Maschine verursachen würde, wodurch die Leistung sich vermindern und Funkenbildung an den Bürsten auftreten würde. Dank der besonderen Anordnung des neuen Gleichrichters können die beweglichen Bürsten des einen Kollektors gegen die des anderen Kollektors verstellt werden, ohne die Entstehung von Wirbelströmen befürchten zu müssen. Man gelangt dadurch zu einer weit einfacheren Vorrichtung zum Verstellen der Bürsten und kann die bei der Anordnung gemäß Fig. 1 unumgänglich notwendige Regelung vollständig entbehren.The arrangement according to FIG. 2 also results in a direct practical advantage. If the voltage changes by moving the moving brushes of both collectors is to be required, the arrangement according to FIG. 1 for simultaneous adjustment the moving brushes of both collectors, there is a relative adjustment, no matter how small the moving brushes of one against those of the other collector eddy currents within the machine, reducing its performance and causing brushes to spark would. Thanks to the special arrangement of the new rectifier, the movable Brushes of one collector against those of the other collector can be adjusted without the To have to fear the formation of eddy currents. You get to a far simpler device for adjusting the brushes and can be used in the arrangement completely dispense with the necessary regulation according to FIG. 1.

Die beiden gesonderten und voneinander isolierten Stromquellen s und s¹ für den einphasigen Wechselstrom können durch die sekundären Wicklungen zweier Transformatoren gebildet werden, deren primäre Wicklungen durch eine gemeinsame primäre Wechselstromquelle gespeist werden können.The two separate and mutually isolated current sources s and s ¹ for the single-phase alternating current can be formed by the secondary windings of two transformers, the primary windings of which can be fed by a common primary alternating current source.

Statt mit zwei Bürstenpaaren kann man den Gleichrichter bei entsprechender Vermehrung der Ringwicklungen und der Segmentgruppen der Kollektoren mit^: irgend einer geraden Zahl von Bürstenpaaren ausstatten. Any even number of pairs of brushes ^equip: Instead of two pairs of brushes can rectifier with a corresponding increase of the ring coils and the segment groups of collectors.

Fig. 3 zeigt eine Anwendung des neuen Gleichrichters im Bahnbetrieb. Auf dem Fahrzeug befinden sich vier Transformatoren t¹, i², t³, i⁴, durch deren in Reihe oder parallel geschaltete primäre Wicklungen der durch die Fahrleitung zugeführte einphasige Wechselstrom geleitet, wird. Die sekundären Wicklungen der Transformatoren sind gesondert. Jede bildet die Stromquelle für einen der Kollektoren eines der beiden Gleichrichter A und B. Die Kollektoren d, d\ d², d^s sind in Reihe geschaltet. Durch r ist die Gesamtheit der Motoren des Fahrzeuges dargestellt. Die Schaltung dieser Motoren kann entweder veränderlich sein, so daß man sie hintereinander oder parallel schalten kann, oder sie können unveränderlich parallel oder hintereinander geschaltet sein. Wenn beispielsweise jeder Kollektor eine Höchstspannung i?_m= 125 Volt ergibt, so kann man durch Verschiebung der beweglichen Bürsten eine Veränderung der Spannung von ο bis 4 E_m = 500 Volt erhalten. Man kann also ohne Hilfe von Widerständen und ohne Energieverlust durch einfaches Verschieben der beweglichen Bürsten anfahren. Durch Einschaltung einer Selbstinduktionsspule α erhält man eine elektromotorische Kraft, die gegen die Wellen der Gesamtspannung um eine merklich von π verschiedene Größe verschoben ist, und damit eine Vergleichmäßigung der Spannung an den Klemmen und entsprechend eine Vergleichmäßigung des durch sie gehenden Stromes.3 shows an application of the new rectifier in railway operations. There are four transformers t ¹ , i ² , t ³ , i ⁴ on the vehicle, through whose primary windings connected in series or in parallel the single-phase alternating current supplied by the contact line is conducted. The secondary windings of the transformers are separate. Each forms the current source for one of the collectors of one of the two rectifiers A and B. The collectors d, d \ d ² , d ^s are connected in series. The total of the engines of the vehicle is represented by r. The circuit of these motors can either be variable, so that they can be connected in series or in parallel, or they can be invariably connected in parallel or in series. For example, if every collector has a maximum voltage i? _m = 125 volts, you can get a change in voltage of ο to 4 E _m = 500 volts by shifting the movable brushes. You can start up by simply moving the movable brushes without the help of resistors and without loss of energy. By switching on a self-induction coil α one obtains an electromotive force which is shifted against the waves of the total voltage by an amount noticeably different from π , and thus an equalization of the voltage at the terminals and, accordingly, an equalization of the current passing through them.

Durch Verstellen seiner beweglichen Bürsten kann man die von jedem Gleichrichter A und B gelieferte Spannung,sich von -2.E_n bis + 2 E_1n ändern lassen. Hält man nun die Bürsten z. B. von B in solcher Lage fest, daß dieser eine Spannung -|- E_1n liefert, so kann man durch Verschiebung. der Bürsten von A die Gesamtspannung von A -)- B von — 2 E_n + 2 E_n = ο bis -|- 2 E_n + 2 E_m = 4 E_1n sich ändern lassen. Hierdurch ist in gewissen Fällen die Möglichkeit gegeben, die zum Anfahren notwendigen Schaltungen zu vereinfachen.By adjusting its movable brushes, the voltage supplied by each rectifier A and B can be changed from -2.E _n to + 2 E _1n . If you now hold the brushes z. B. of B in such a position that it delivers a voltage - | - E _1n , one can shift. of the brushes of A, the total voltage of A -) - B can be changed from - 2 E _n + 2 E _n = ο to - | - 2 E _n + 2 E _m = 4 E _1n . This makes it possible in certain cases to simplify the circuits required for starting up.

Claims

Patent claim:
Rectifier for converting single-phase alternating current into direct current of variable voltage, in which two groups of windings of a ring armature are connected to two corresponding collectors with alternating groups of isolated and interconnected segments, to which alternating current is fed through rings and of which direct current of one is supplied with synchronous rotation of the system by adjusting the brushes from ο to a maximum controllable voltage, characterized in that each collector (d and d ¹ ) is connected to a special slip ring pair (i, j and i ^l , j ^x ) to which alternating currents of the same Period and number of phases are supplied from separate power sources ('s and s ¹ ) , for the purpose of being able to connect the two collectors in series without short-circuiting the power sources and to eliminate the need to adjust the brushes of both collectors at the same angle at the same time.

1 sheet of drawings.