DE203143C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es sind bereits Einrichtungen zum Umformen mehrphasiger Wechselströme in Gleichstrom bekannt, die von einem Drehkörper gebildet werden, der aus einem die Wicklun-

.5 gen tragenden Eisenringe, Schleifringen zur Zuführung der Wechselströme, Kollektoren und Bürsten zur Abnahme des Gleichstroms von den Kollektoren besteht.

Bei diesen Umformern sind aber die den

ίο einzelnen Phasen entsprechenden Wicklungen auf dem Drehkörper derart angeordnet, daß jede einzelne der zu einer Phasenwicklung gehörigen Spulen einen eigenen in sich geschlossenen magnetischen Stromkreis besitzt.

Infolge dieser Anordnung der Wicklungen ist die Reaktanz und demgemäß die Funkenbildung verhältnismäßig stark.

Der vorliegende Umformer soll diesen Übelstand dadurch vermeiden, daß sämtliche zu einer Phasenwicklung gehörigen Spulen nur' einen einzigen magnetischen geschlossenen Stromkreis besitzen, oder daß die mehreren Phasen angehörigen Wicklungen auf einem einzigen magnetischen Stromkreis angeordnet sind.

Die Reaktanz wird hierdurch schwächer und demzufolge die Funkenbildung an den Bürsten geringer.

Auf den Zeichnungen zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Umformer, der mit einer einzigen Dreiphasenwicklung versehen ist und dessen Kollektor nur aus voneinander isolierten Lamellen besteht.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Umformers, der mit einer einzigen Dreiphasenwicklung versehen ist, und dessen Kollektor aus Gruppen isolierter und nicht isolierter Lamellen besteht.

Fig. 3 zeigt einen Umformer mit zwei Dreiphasenwicklungen.

Fig. 4 zeigt einen Umformer mit zwei Dreiphasenwicklungen und zwei Kollektoren für den Gleichstrom.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, und

Fig. 6 veranschaulicht eine Anwendungsart der Erfindung.

Der in Fig. 1 dargestellte Umformer besteht im wesentlichen aus einem Ringe a, der aus zwei durch Brücken d miteinander verbundenen Kränzen b und c gebildet wird. Dieser Ring ist in üblicher Weise aus sehr dünnen Eisenblechen aufgebaut.

Auf dem äußeren oder inneren Kranz ist eine einen fortlaufenden geschlossenen Stromkreis bildende Wicklung e,f, g angeordnet, die aus einzelnen Spulen, ähnlich wie ein Gramme-Ring, zusammengesetzt ist.

Die Spulen der Wicklung sind mit einem Kollektor h verbunden, der aus voneinander isolierten Lamellen besteht.

Die Punkte"i, j, k der Wicklung sind je mit einem der Schleifringe /, m, η verbunden.

Der Ring, die Schleifringe und der Kollektor sind auf einer Achse angeordnet, die von einem Synchronmotor in Umdrehung versetzt sind.

Feststehende Bürsten ο, ρ, q setzen die Schleifringe /, m, η mit den drei Klemmen einer Dreiphasenstromquelle S in Verbindung. Jeder Phase entspricht ein Drittel der auf

dem Ring angeordneten Wicklung, und jeder Phase entspricht ein einziger magnetischer Stromkreis, der durch die Pfeile i, 2, 3 angedeutet ist. Die jeder Spule einer Phasenwicklung eigene Selbstinduktion ist deshalb äußerst gering, und dasselbe ist der Fall mit der Reaktanz jeder Spule im Augenblick der Umkehrung des Stromes.

Der den Umformer antreibende Synchronmotor muß zweipolig sein, wenn der Umformer nur zwei Bürstenreihen besitzt.

Die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 von der Bürste r gesammelten Ströme haben ihren Ursprung einerseits in dem bei k von der Stromquelle S zugeführten Strom, der durch die zwischen den Punkten k und χ gelegenen Windungen fließt, und andererseits in den Induktionsströmen, die von den Strömen in den zwischen den Punkten χ und i gelegenen Windungen hervorgerufen wurden.

Die auf dem Kollektor h diametral angeordneten feststehenden Bürsten r und s sammeln also eine gleichbleibende Spannung, wenn diese Bürsten bei der synchronen Bewegung sich in dem Augenblick, wo das Potential seinen höchsten absoluten Wert erreicht, den Punkten i, j und k gegenüber befinden.

Den von der Maschine gelieferten Gleichstrom kann man von den Bürsten r und s einem beliebigen Verbrauchsstromkreis zuführen.

Die schwache Reaktanz der Abteilungen der Wicklung gestattet eine Steigerung der Stromabgabe ohne schädliche Funkenbildung am Kollektor.

Die Wicklungen e, f, g brauchen nicht nur auf einem der beiden Kränze b und c verteilt zu werden, sondern sie können auch auf beiden gleichzeitig angeordnet werden, so daß die Leistung der Maschine verdoppelt wird. In diesem Falle ist es nötig, noch einen zweiten Kollektor vorzusehen, der dem ersten ähnlich und symmetrisch in bezug auf den Ring angeordnet ist.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der Kollektor in sechs Teile geteilt; drei von diesen, t^l, i², f³, bestehen aus Kontaktstreifen, die je mit dem gemeinsamen Ende der beiden aufeinanderfolgenden Abteilungen der Wicklungen verbunden sind; die drei anderen Teile ic¹, ii², u^a bestehen aus miteinander verbundenen Kontaktstreifen und sind auf der Zeichnung als ein aus einem Stück bestehender Kontaktstreifen dargestellt. Die Kontaktstreifen ΐί¹, μ², ii³ sind einerseits mit je einem der Schleifringe /, m, η und andererseits mit den Enden der Wicklungen verbunden, zwischen denen sie angeordnet sind.

Die diametral angeordneten feststehenden Bürsten r und s sammeln während der synchronen Bewegung einen Gleichstrom, aber während des Vorüberganges der Teile u¹, u², u^s stehen die Bürsten durch die Schleifringe l,m,n. in unmittelbarer Verbindung mit der Dreiphasenstromquelle, und der Strom, den sie empfangen, ist nicht durch die Wicklungen des Umformers geflossen. Die Leistung der Maschine wird dadurch vergrößert.

Um eine mechanisch zufriedenstellende Bauart zu erhalten, ist es zweckmäßig, die Abteilungen der Wicklungen den Kontaktstreifen des Kollektors gegenüber anzuordnen, um zwischen der Wicklung und dem Kollektor gerade Verbindungen zu erhalten. Infolgedessen wird nur ein Teil des Ringes benutzt. Man kann jedoch den gesamten Ring in der Weise ausnutzen, daß man auf dem Ringe eine zweite Wicklung (Fig. 3 und 4) anordnet, die einem zweiten symmetrisch zum ersten in bezug auf den Ring α angeordneten Kollektor entspricht. Hierdurch ist es ermöglicht, mit demselben Ringe und einem zweiten Kollektor die Leistung der Maschine zu verdoppeln.

Durch Hintereinanderschaltung der beiden Kollektoren kann man die Spannung verdoppeln, wähend man bei Parallelschaltung einen doppelt so starken Strom erhält.

Fig. 3 zeigt einen solchen Umformer mit zwei Reihen von Wicklungen und zwei Kollektoren mit den parallel geschalteten Bürsten r, s, r¹, s¹.

Zwecks größerer Klarheit ist der zweite Kollektor außerhalb* des Ringes α gezeichnet.

Fig. 4 veranschaulicht einen dem eben beschriebenen ähnlichen Umformer, dessen beide Kollektoren hintereinander oder parallel geschaltet werden können.

Dieser Umformer besitzt sechs Schleifringe für die Zuführung des Wechselstromes, und zwar für jeden Kollektor drei, und die jedem Kollektor entsprechenden Schleifringe müssen von einer bestimmten Stromquelle mit dreiphasigem Wechselstrom versorgt werden.

Die beiden Stromquellen müssen selbstverständlich phasengleich sein; sie können von den Sekundären T und 7"¹ eines oder zweier Transformatoren gebildet werden, die von einer einzigen primären Stromquelle S mit Strom versorgt werden.

In Fig. 4 sind die Bürsten, die den einen Gleichstrommotor M enthaltenden Stromkreis speisen, hintereinandergeschaltet.

Mit den Umformern nach Fig. 3 und 4 können natürlich auch zwei verschiedene Stromkreise mit Gleichstrom versehen werden.

Zu den auf den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sind Dreiphasenumformer gewählt worden, dieselben Anordnungen können jedoch auch für Zweiphasenströme

Anwendung finden. Die Wirkungsweise und die Ergebnisse sind die gleichen.

Bei einem Umformer, der mehr als zwei Bürstensätze und eine Anzahl von Spulen gleich dem Mehrfachen von 2 und 3 besitzt, kann die Zahl der magnetischen Brücken d auf die Hälfte verringert werden, indem zwei aufeinanderfolgende Spulen, die zwei aufeinanderfolgenden Phasen angehören, auf demselben magnetischen Stromkreis angeordnet werden (Fig. 5), z. B. y, \ auf 1, n>,y^x auf 2, und τ^,νν¹ auf 3. Der resultierende magnetische Kraftfluß, der von diesen beiden Spulen erzeugt wird, ist stets ein wechselnder.

Die Vorzüge der ersten Anordnung sind, was die geringe Reaktanz betrifft, beibehalten. Fig. 6 veranschaulicht ein Anwendungsbeispiel des Umformers zum Antrieb eines Motors veränderlicher Leistung, wie sie in Bergwerken für die Fördermaschinen oder in Hüttenwerken zum Antrieb der Walzenstraßen benutzt werden.

■ Die in dieser Figur dargestellte Anordnung . weist einen Umformer, wie in Fig. 1 dargestellt, auf, von dem nur der Kollektor h und die Bürsten I, m und η gezeigt sind. Zwischen die Bürsten r und s ist eine Gleichstrommaschine M mit unabhängiger Erregung geschaltet. Auf der Welle dieser Maschine ist ein Schwungrad V befestigt. Der mit U bezeichnete Motor von. veränderlicher Leistung ist zwischen die Bürste s und eine bewegliche Bürste r^L geschaltet. Wenn r¹ in Berührung mit s ist, erhält der Motor U keinen Strom; er steht daher still. Die Maschine M wird mit der vollen Spannung des Umformers als Motor angetrieben und ladet das Schwungrad auf. Wenn die Bürste r¹ von der Bürste s entfernt wird, wächst die Spannung an den Klemmen von U, und wenn zu gleicher Zeit die Erregung der Maschine M verstärkt wird, so verringert sich die Geschwindigkeit der Maschine M mit dem Schwungrad V. Das Schwungrad V gibt nun Energie an die Ma-. schine M ab, die als Dynamomaschine arbeitend den Bürsten r und s einen Gleichstrom zuführt. Dieser Gleichstrom wird in Dreiphasenstrom umgeformt und den Schleifringen I, m, η zugeführt, die ihn über die Bürsten r¹ und s an den Motor [/als Gleichstrom abgeben.

Die von der Quelle S des Dreiphasenstromes abgegebene Leistung wird also in der Weise gleichmäßig gemacht werden, daß die Maschine M bald als Motor und mit Hilfe des Schwungrades V bald als Generator wirkt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zum Umformen mehrphasiger Wechselströme in Gleichstrom, bei welcher die mit Schleifringen für den umzuformenden Wechselstrom und mit einem Kollektor zur Abnahme des Gleichstromes verbundene Wicklung auf einem sich drehenden Ringe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Windungen der einer Phase angehörigen Wicklung auf einem einzigen geschlossenen magnetischen Stromkreis angeordnet sind, zu dem Zwecke, die Reaktanz und dadurch die Funkenbildung an den den Gleichstrom abnehmenden Bürsten zu verringern.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem sich drehenden Ringe zwei Wicklungen angeordnet sind, die mit zwei Kollektoren verbunden sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen von zwei oder mehr Phasen angehörigen Wicklungen auf einem einzigen geschlossenen magnetischen Stromkreis angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.