DE211302C

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Publication number: DE211302C
Application number: DENDAT211302D
Authority: DE

Description

Ü: ί?«

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

— JVs 211302 — KLASSE 21g. GRUPPE

ERWIN FALKENTHAL in BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. Januar 1907 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf eine namentlich in Fernsprechanlagen zu verwendende Vorrichtung zum Umformen von Gleichstrom einer beliebigen Spannung in Wechselstrom einer gleichen oder anderen Spannung und umgekehrt. · ■

Es sind auf diesem Gebiete bereits Anordnungen bekannt, welche den Zweck verfolgen, Gleichstrom niederer Spannung in Wechsel·

ίο strom höherer Spannung umzuformen. Diese Vorrichtungen bestehen allgemein aus einem durch einen Gleichstromerzeuger betriebenen Polwechsler und einem getrennt davon angeordneten Transformator. Diejenigen bekannten Anordnungen, bei welchen die in dem Eisen des Transformators erzeugten Kraftlinien auch zum Antreiben der Stromschließungsvorrichtung benutzt werden, wie dies z. B. bei den Induktionsapparaten geschieht, haben gegenüber den zuerst genannten Apparaten den Vorzug der Raum- und Kraftersparnis. Sie weisen jedoch diesen gegenüber den Nachteil auf, daß der erzeugte Wechselstrom eine zur Nullinie unsymmetrische Span-· nungskurve besitzt. Soweit solche Unsymmetrie des Spannungsverlaufs bei derartigen kombinierten Systemen nicht vorhanden ist, besteht der Nachteil, daß der vom Wicklungssystem erzeugte Kraftlinienfiuß zum wesent- liehen Teil durch Stahlmagnete verläuft, um die für die Ankerbewegung erforderliche Wechselwirkung zweier Kraftfelder herzustellen. Hiermit ist ein beträchtlicher Verlust durch Hysteresis und Wirbelströme verbunden, da die Stahlmagnete nicht in dem erforderlichen Maße unterteilt werden können und der Ummagnetisierung einen vergleichsweise hohen Widerstand entgegensetzen. Bei den bekannten Vorrichtungen der in Rede stehenden Art ist es aber nicht möglich, einen guten Rückschluß aus Weicheisen für die Kraftlinien des Wicklungssystems vorzusehen, da das erwähnte Zusammenwirken der Felder dadurch gestört würde.

Durch die Erfindung ist ein guter Eisenrückschluß und damit ein wesentlich besserer Wirkungsgrad auf andere Weise erreicht. Zu- ⁽ nächst besitzt der schwingende Anker eine eigene dauernde Polarisierung, und zwar so, daß er den beiden Polen des Transformatorkernes mit gleichnamig polarisierten Teilen gegenübersteht. Ferner ist er bzw. das ihn polarisierende System so angeordnet, daß für den vom _p Wicklungssystem erzeugten Kraftlinienfluß ein selbständiger magnetischer Kreis von ausschließlich weichem Eisen vorhanden ist. Derselbe ist entweder ganz geschlossen oder zur Verstärkung der Wirkung auf den Anker mit einem geringen Luftraum zwischen den Polen versehen.

Die erfindungsgemäße Wirkung beruht darauf, daß eine Mitbenutzung polarisierter Stahlteile des Ankersystems zur Leitung der Transformatorkraftlinien nicht stattfindet. Es findet somit keine Ummagnetisierung von Stahlteilen oder Teilen des anderen Magnetsystems statt, weder in dem Falle, daß der Anker aus einem Stabmagneten besteht, noch in dem Fall, wo er aus weichem Eisen besteht und seine Polarisierung durch eine Spule oder einen Stahlmagneten in der bekannten Art erhält. Im letzteren Falle kann der Ab-

stand von Pol zu Pol des Transformatorkernes ein größerer sein, da der (unbewickelte) Weicheisenanker als Teil des Rückschlusses benutzt werden kann, wenn dafür gesorgt wird, daß sein beiderseitiger Abstand von den Polen genügend gering ist.

In der praktischen Ausführung wird die Erregerwicklung des Polwechslers gleichzeitig als die eine Wicklung des Transformators benutzt und die andere Wicklung des letzteren auf denselben Eisenkern aufgebracht. Zweckmäßig ist es dabei, die Erregerwicklung des Polwechslers in zwei bifilar gewickelte Windungen zu unterteilen, welche beim Betrieb des Polwechslers durch einen vor den Polen des Eisenkernes drehbar gelagerten, polarisierten Anker abwechselnd in einen Gleichstromkreis eingeschaltet werden, so daß sie abwechselnd von Strömen entgegengesetzter Richtung durchflossen werden und dabei in der über ihnen liegenden Transformatorwicklung Wechselströme erzeugen. Außer den schon erwähnten Vorteilen hat die neue Voriichtung noch die Eigenart, daß es mit ihr möglich ist, einen der Transformatorwicklung zugeführten Wechselstrom in pulsierenden Gleichstrom umzuformen. Diese Arbeitsweise macht den neuen Umformer u. a. für solche Zwecke geeignet, in denen Wecker o. dgl. sowohl mit Wechselstrom als auch mit Gleichstrom betrieben werden sollen.

In Fig. 6 der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einer zweckmäßigen Ausführungsform dargestellt.

k ist ein aus Eisenblechen aufgebauter, nahezu geschlossener Eisenkern, vor dessen Polen ein polarisierter Anker α drehbar gelagert ist. Auf den Eisenkern sind die beiden bifilar gewickelten Erregerspulen p¹ und p² des Polwechslers sowie die Transformatorwicklung s aufgebracht. Die Erregerwicklungen p¹ und p² sind einerseits mit dem einen Pol der zum Betriebe des Polwechslers dienenden Batterie b, andererseits mit den einander gegenüberliegenden Kontakten c¹ und c² verbunden, gegen welche sich die an dem Anker α sitzende Pendelstange h beim Hin- und Herschwingen abwechselnd legt. Mit r ist ein Reguliergewicht bezeichnet, welches dazu dient, die Länge des Pendels h zwecks Veränderung der Unterbrechungszahl des Polwechslers zu vergrößern oder zu verkleinern. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende :

Ist der Schalter t geschlossen, so fließt in der gezeichneten Stellung des Ankers α und der Pendelstange h ein Strom von dem positiven Pol der Batterie b über die Pendelstange h zu dem Kontakt c¹ und von hier in der gezeichneten Pfeilrichtung über die Erregerwicklung p¹ zur Batterie b zurück. Durch diesen Strom wird der Eisenkern k so magnetisiert, daß der polarisierte Anker α und mit ihm die Pendelstange h aus der gezeichneten Stellung in die andere Grenzlage schwingt, in welcher sich das Pendel gegen den Kontakt c² legt. Nunmehr ist die Erregerwicklung f² in den Stromkreis der Batterie b eingeschaltet und wird von einem Strom durchflossen, der von dem Pluspol der Batterie b über das Pendel h und den Kontakt c² verläuft und, wie durch Pfeile angedeutet, die entgegengesetzte Richtung hat wie der vorhin durch die Wicklung p¹ verlaufende Strom. Infolgedessen wird jetzt auch der Eisenkern k in entgegengesetztem Sinne wie vorhin magnetisiert und daher der Anker α wieder in die erste Lage zurückbewegt, worauf sich das beschriebene Spiel von neuem wiederholt. Die durch die Erregerwicklung p¹ und p² abwechselnd in entgegengesetzter Richtung fließenden Ströme bzw. der durch sie im Eisenkern hervorgerufene wechselnde Magnetismus erzeugen gleichzeitig in der über die Erregerwicklungen auf den Kern gelegten Transformatorwicklung s Ströme, welche entsprechend den Änderungen des Magnetismus im Eisenkern k von Null auf einen gewissen positiven Wert ansteigen und dann wieder durch Null gehend einen gleich hohen negativen Wert annehmen;. mit anderen Worten, in der Transformatorwicklung s wird ein Wechselstrom erzeugt, welcher an den Klemmen dieser Wicklung abgenommen werden kann.

In der Zeichnung ist dieser symmetrische Verlauf der Spannungskurven, welche einem vorhandenen Modell entnommen sind, wiedergegeben. Fig. 2 und 3 zeigen das Aussehen dieser Kurven je nachdem erhebliche Kapazität oder Selbstinduktion in den Sekundärkreis eingeschaltet ist. Fig. 1 gibit den Verlauf der Spannung wieder bei Einschaltung einer geringen Selbstinduktion in den Sekundärkreis.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist die neue Vorrichtung umkehrbar und geeignet, Wechselströme in einen pulsierenden Gleichstrom umzuformen. Wird nämlich der Transformatorwicklung s ein Wechselstrom zugeführt, so ■treten die umgekehrten Vorgänge wie oben no beschrieben ein, und es fließt durch den die Batterie b enthaltenden Zweig ein Strom, welcher zwar pulsiert, aber als Gleichstrom zubezeichnen ist.

Fig. 4 der Zeichnung zeigt z. B. den Verlauf eines Wechselstromes, welcher der Sekundärspule des Transformators zugeführt wird, während Fig. 5 den aus dem Umformer erhaltenen pulsierenden Gleichstrom in Form einer Kurve erkennen läßt.

Selbstverständlich ist diese Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel be-

schränkt. So könnte z. B. statt des nahezu geschlossenen Eisenkernes auch ein völlig geschlossener Eisenkern mit besonders ausgebildeten Polen verwendet werden. Ferner könnte die Pendelstange h zwecks Erzielung eines funkenfreien Ganges auch mit besonderen biegsamen Kontaktfedern, welche einen schleifenden Kontakt ergeben, ausgerüstet sein. Schließlich könnte statt der beiden getrennten

ίο Erregerwicklungen des Pol Wechslers auch nur eine Erregerwicklung Verwendung finden,

■ welche beim Hin- und Herschwingen des Ankers und der Pendelstange über geeignete Kontakte immer so in den Gleichstromkreis eingeschaltet wird, daß Ströme von entgegengesetzter Richtung abwechselnd durch sie hindurchfließen, ohne daß dadurch das Wesen der Erfindung berührt wird.

Claims

Patent-Anspruch:

Vorrichtung zum Umformen elektrischer Ströme, bestehend aus einem Polwechsler und einem den gleichen Kraftlinienweg benutzenden Transformator, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende Anker mit gleichnamig polarisierten, in an sich bekannter Weise je einem Pol des Transformatorkernes gegenüberstehenden Teilen versehen und derart angeordnet ist, daß für den vom Wicklungssystem erzeugten Kraftlinienfluß ein getrennter, ganz oder mit geringem Luftraum zwischen den Polen geschlossener magnetischer Kreis von weichem Eisen vorhanden ist, zum Zwecke, einen hohen Wirkungsgrad der Vorrichtung zu erzielen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.