DE285740C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 285740 -KLASSE 21 φ GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. September 1912 ab.

Die Erfindung betrifft einen Stromumformer zum Umformen von Gleichstrom in Wechselform, und umgekehrt, bestehend aus einem synchron umlaufenden Kommutator, bei welehern bei jedesmaliger Unterbrechung einer der Verbindungen, die durch den Stromumfoimer zwischen den Leitungen des Gleichstromkreises mit den Leitungen des Wechselstromkreises hergestellt werden, an die Lei-

to tungen im Nebenschluß zu den Unterbrecht! ngsstellen Kondensatoren angeschlossen werden, so daß diese sich laden und sich dann in die Leitungen der beiden Stromkreise wieder entladen können, ohne daß Entladestrom durch den Umformerkommutator geht.

Gemäß der Erfindung liegen nun diese Kondensatoren in Leitungen, welche unmittelbar zwischen die Leitungen des Gleichstromkreises und des Wechselstromkreises eingeschaltet sind. Dem Bekannten gegenüber bietet die Anordnung der Erfindung den Vorteil, daß, während die Funkenbildung am Stromumformer in an sich bekannter Weise vermieden wird, da der bei der Unterbrechung sich ladende Kondensator sich nicht durch den Kommutator entladet, der Kondensatorentladestrom in den Gleich- und Wechselstromkreis eintreten kann, so daß die Ströme in diesen Stromkreisen gleichmäßig gestaltet werden und demnach, besonders wenn Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird, die Pulsation des Gleichstromes verhältnismäßig gering wird.

In den beiliegenden Zeichnungen ist

Fig. ι eine Aufsicht auf den mechanischen

Umformer mit einer Ausführungsform des Kondensators.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht von einem Teil des Umformers, teilweise im Schnitt.

Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch den in Fig. 2 gezeigten Kommutator.

Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Kommutator mit einer anderen Gruppierung der Segmente.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer anderen Anordnung der Kondensatoren.

Fig. 6 ist eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform des mechanischen Umformers.

Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 6.

Fig. 8 ist ein senkrechter Schnitt' nach der Linie B-B der Fig. 6.

Fig. 9 und 10 sind Schaltungssehemata der Umformereinrichtung nach Fig. 6. .

Der mechanische Umformer selbst besteht im wesentlichen aus einem ringförmigen umlaufenden Körper 1, auf dem eine Anzahl von Segmenten aus leitendem Material voneinander durch Stücke von Isolationsmaterial getrennt angebracht sind. Überhaupt ist der Umlaufkörper gemäß Fig. 1 bis 3 genau so eingerichtet wie ein gewöhnlicher Kommutator. Der Antrieb erfolgt durch einen Motor.

Bei dem dargestellten Beispiel ist der Körper ι auf einer Welle 2 montiert, die zweckmäßig eine Verlängerung der Motorwelle 3 ist. Natürlich kann der Kommutator 1 auch unabhängig montiert und in beliebiger Weise vom Motor angetrieben werden.

Der Motor 3 kann von. beliebiger Bauart sein. Wenn der Umformer Wechselstrom in Gleichstrom umformen soll, so muß es ein Synchronmotor sein, so daß der Kommutator, der den Strom gleichrichtet, synchron mit dem Generator läuft, der den Wechselstrom dem Kommutator zuführt.

Wenn jedoch der Umformer einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umformt, kann ein gewöhnlicher Motor benutzt werden, und die Geschwindigkeit, mit welcher der Motor den Kommutator antreibt, bestimmt die Frequenz des erzeugten Wechselstromes.

Auf der Welle 2 sind jenseits des Kommutators ι eine Anzahl von Ringen 4 aufgesetzt, welche in geeigneter Weise gegeneinander isoliert sind. Die Anzahl dieser Ringe wird nach der Anzahl der Gruppen von Verbindungen bestimmt, welche zwischen den leitenden Seg'menten auf dem Kommutator hergestellt werden. Eine Planscheibe 5, welche auf dem Gehäusedeckel des Motors 2 befestigt ist, besitzt einen Flansch 6, der im rechten Winkel zur Planscheibe 5 steht. Auf diesen Flansch sind Ringe 7 aufgezogen, die aufgeschlitzt und, wie bei 8 in Fig. 3 angedeutet, durch eine Mutterschraube o. dgl. zusammengezogen sind.

Jeder dieser Ringe kann als Träger für einen Bürstenhalter 9 dienen, der in beliebiger Weise auf dem Ring befestigt und davon isoliert sein kann. Jeder Bürstenhalter kann eine größere Anzahl kleinerer Bürsten tragen, wie solche bei 10 in Fig. 2 angedeutet sind, oder der Bürstenträger trägt eine breite Bürste, je nachdem es zweckmäßig oder notwendig ist.

Die Anzahl der Bürsten oder Bürstengruppen, welche auf dem Kommutator schleifen, hängt von der zu bewirkenden Umformung ab. Im vorliegenden Beispiel sind zwei dargestellt, da die Maschine einen einphasigen Wechselstrom gleichrichten oder einen Gleichstrom in einen einphasigen Wechselstrom umformen soll.

Wie bereits gesagt, kann die Gruppierung der Segmente auf dem Kommutator in beliebiger Weise erfolgen; um aber einen einphasigen Wechselstrom gleichzurichten, oder umgekehrt, müssen diese Segmente in zwei Gruppen oder ein Mehrfaches von zwei geteilt werden, in welch letzterem Falle die Gruppen so geschaltet werden, daß sie in Wirklichkeit zwei Gruppen bilden, wenn die elektrischen A^erbindungen alle erfolgt sind.

Aus praktischen Gründen ist es notwendig, daß die benachbarten Segmente von entgegengesetzter Polarität um so viel voneinander abstehen, daß der Abstand mindestens größer als die Stärke der verwendeten Bürste oder Bürsten beträgt, so daß keine Gefahr vorhanden ist, daß die Bürsten auf benachbarte Segmente von entgegengesetzter Polarität überdie Maschine ge-.

greifen, da dies Kurzschluß zur Folge haben würde. Ferner können, wenn erwünscht, zwei oder mehr Segmente leitend miteinander verbunden werden, so daß sie in Wirklichkeit ein einziges Segment bilden. Dieses ist in Fig. 4 veranschaulicht, wo fünf aufeinanderfolgende Segmente durch geeignete Mittel miteinander verbunden sind, so daß sie in Wirklichkeit ein Segment, wie bei 11 gezeigt, bilden. In diesem Falle sind es vier Gruppen von Segmenten, die um 90⁰ voneinander abstehen. Die einander gegenüberliegenden Segmentgruppen sind leitend miteinander verbunden.

Die benachbarten Segmente oder Segmentgruppen müssen, wie in Fig. 4 dargestellt; durch nichtleitendes Material voneinander getrennt sein. Hierfür eignet sich Bakelit sehr gut; es kann der beabsichtigte Zweck aber auch auf andere Weise erreicht werden, nur muß das verwendete Material sich in gleicher Weise wie die Kupfersegmente abnutzen.

Beim Betrieb der bisher beschriebenen Maschine werden nur die beiden benachbarten Ringe 4^a und 4^s benutzt.

Die Umwandlung eines Gleichstromes in einen Wechselstrom durch M
schient nun in der folgenden Weise:

Angenommen, der umzuformende Gleichstrom wird durch die Leiter 12 und 13 zugeführt, welche mit den Bürsten 9 und 9" verbunden sind, und der umgeformte Strom wird von den Ringen 4^a und 4^δ durch geeignete, auf ihnen schleifende Bürsten abgenommen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, und den Leitern

14 und 15 zugeführt, welche den Stromkreis des umgeformten Stromes andeuten mögen. Wenn angenommen wird, daß die Leiter 12 und 13 Gleichstrom zuführen, so. wird der durch den Draht 13 fließende Strom in die Bürste 9" eintreten; von hier fließt der Strom durch die leitenden Segmente und wird schließlich abwechselnd den Ringen 4° bzw. 4^δ zugeführt.

Wird nun angenommen, daß in einem gegebenen Zeitmoment sich unter den Bürsten 9" bzw. 9⁶ Lamellen oder Gruppen von Lamellen befinden, welche gegeneinander isoliert sind, und daß die Segmente unter der Bürste g^a mit no dem Ring 4" und die Segmente unter der Bürste 9 mit dem Ring 4^s verbunden sind, so wird der positive Strom vom Draht 13 durch die Bürste g^a, die unter dieser befindliche Segmentgruppe zum Ring 4* und zum Leiter "5

15 fließen, während der negative Strom durch den Draht 12, die Bürste 9, die unter ihr liegenden Segmente zum Ring 4* und von dort zum Draht 14 fließt, wobei angenommen wird, daß die in der Leitung 14 eingeschalteten Apparate den Stromkreis zwischen den Leitungen 14 und 15 -schließen. ·

Der Kommutator wird durch den Antriebsmotor in fortlaufende Drehung versetzt, so daß in einer gewissen Zeit die Segmentgruppe, welche sich zuerst unter der Bürste 9 befand, unter die Bürste cf gelangt und eine Gruppe von Segmenten unter die Bürste 9 kommt, welche mit der Segmentgruppe, die eben unter der Bürste g^a hinweggegangen ist, leitend verbunden ist. Mit anderen Worten, die Segmentgruppe, welche unter die Bürste 9 kommt, würde leitend mit dem Ring 4^a verbunden sein, während, wie oben erklärt, die Segmentgruppe, welche unter der Bürste g^a ist, leitend mit dem Ring 4^l verbunden ist.

Unter den beschriebenen Verhältnissen würde der positive Strom von dem Draht 13 durch die Bürste g^a, die Segmentgruppe unter der Bürste zum Ring 4* und zum Draht 14 fließen. Dagegen wird der negative Strom durch den Draht 12, die Bürsten 9 und die darunter befindlichen Segmente fließen, die leitend mit dem Ring 4" verbunden sind und von da in die Leitung 15 gelangen. Es ist somit ersichtlich,! daß, während die Leitungen 14 und 15 vorher je einen negativen bzw.' einen positiven Strom führten, sie jetzt ihre Polarität gewechselt haben und einen positiven bzw. negativen Strom führen, mit anderen Worten: der Gleichstrom ist in einen Wechselstrom umgewandelt. Diese Umwandlung erfolgt fortlaufend, da stets die folgenden Segmentgruppen unter die Bürsten 9 und g^a gelangen.

Wenn Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden soll, wird der Wechselstrom der Maschine durch die Leiter 12 und 13 zugeführt. Wenn wir für den Augenblick den Leiter 13 als positiv annehmen und den Leiter 12 als negativ, und wenn wir ferner annehmen, daß sich unter der Bürste 9⁰ eine Segmentgruppe befindet, welche mit dem Ring 4^a verbunden ist, und unter der Bürste 9 eine solche, die mit dem Ring 4' verbunden ist, so wird ein positiver Gleichstrom zum Leiter 15 und ein negativer Gleichstrom zum Leiter 14 fließen. Im nächsten Zeitabschnitt wird sich die Polarität der Ströme in den Leitern 12 und.13 ändern,, d.h. der Leiter 12 wird positiv und der Leiter 13 negativ. Während dieses Zeitabschnittes werden die Segmente, welche sich vorher unter der Bürste 9 befanden, und die, wie oben gesagt, mit dem Ring 4^ft verbunden sind, unter die Bürste (f treten und eine neue Segmentgruppe, die mit dem Ring 4° verbunden ist, gelangt unter die Bürste 9. Unter diesen Umständen wird ein positiver Strom von dem Leiter 12 durch die Bürste 9, die Segmente unter der Bürste zum

·. Ring 4^a fließen, während¹ die negative Seite der Leitung durch den Leiter 13, die Bürsten 9", die Segmente unter dieser Bürste mit dem Ring 4^s gebildet wird, woraus sich ergibt, daß der Strom in den Leitern 14 und 15 noch gleichgerichtet ist und der Leiter 15 positiv und der Leiter 14 negativ ist. Dieser Kreislauf wiederholt sich fortlaufend bei der Drehung des Kommutators.

Wie bereits oben gesagt, muß zum Gleichrichten eines Wechselstromes der Motor 3 ein Synchronmotor sein, so daß die einzelnen auf- , einanderfolgenden Gruppen von Segmenten mit einer Periodizität unter die Bürsten 9 und 9° gebracht werden, welche den Wechseln des Wechselstromes in den Leitern 12 und 13 entspricht.

Allgemein ausgedrückt, arbeitet der Kommutator mit je einem Wechselstrom- und einem Gleichstromstromkreis zusammen und verbindet bei seiner Drehung abwechselnd je einen Pol des einen Stromkreises mit dem entgegengesetzten Pol des anderen Stromkreises, einerlei, ob Wechselstrom in Gleichstrom umgeformt wird, oder umgekehrt.

Bei dem praktischen Betrieb dieser Art Maschinen wird eine starke Funkenbildung auf dem Kommutator infolge des Schließens und Unterbrechens der Stromkreise während des Umlaufes des Kommutators entstehen. Diese Funkenbildung wird mit zunehmender Stromstärke, und Stromspannung sehr wesentlich und macht die Verwendung eines solchen Umformers unmöglich, wenn nicht Mittel vorgesehen werden, um die Funkenbildung zu verhindern oder wenigstens so weit zu vermindern, daß sie vernachlässigt werden kann.

Zu diesem Zweck sind bereits verschiedene Mittel vorgeschlagen worden, insbesondere die bereits im ersten Satz der Beschreibung angegebenen, im Nebenschluß zu den Unterbrechungsstellen liegenden Kondensatoren. Gemäß der Erfindung wird nun die Funkenbildung gleichfalls vermieden und außerdem ein weiterer Erfolg dadurch erzielt, daß man die die Kapazität enthaltenden Stromkreise unmittelbar zwischen die zusammen arbeitenden Seiten des Wechselstromkreises und des Gleichstromkreises einschaltet, so daß also, wie bereits im zweiten Satz der Beschreibung angegeben ist, diese Kondensatoren in Leitungen liegen, welche unmittelbar zwischen die Leitungen des Gleichstromkreises und des Wechselstromkreises eingeschaltet sind.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung unter Verwendung von Kondensatoren ist in Fig. ι dargestellt. Der Kondensator 16 ist leitend mit der Bürste g^a verbunden, und die den Strom weiterleitende Bürste liegt auf dem Ring 4^a auf. Wenn nun der Strom durch die Umdrehung des Kommutators 1 unterbrochen wird, fließt der Extrastrom, welcher die Funkenbildung hervorrufen würde, in den Kondensator 16, wo er aufgespeichert wird upd in

die Leitung zurückgeschickt wird, wenn der Stromkreis durch das Segment wieder geschlossen wird. Ein ähnlicher Kondensator 17 ist mit der Bürste 9 verbunden, die auf dem Ring 4^h schleift, und er tritt für den Strom, welcher von der Bürste 9 zum Ring 4^δ fließt, in ähnlicher Weise in Wirkung, wie oben bezüglich des Kondensators 16 dargestellt.

Wenn umgekehrt die Bürsten 9" auf Segmenten aufliegen, welche mit den Ringen 4¹, und die Bürsten 9 auf Segmenten, welche mit den Ringen 4° verbunden sind, würde keine direkte Verbindung der betreffenden Bürsten und Ringe durch den Kondensator bestehen. Es ist deshalb notwendig, irgendeine Verbindung zu schaffen, welche den Strom aufnimmt, wenn die Stromkreise in dieser Stellung unterbrochen werden. Dies wird erreicht, wenn die Bürsten 9" und 9 durch geeignete Mittel verbunden sind, welche den Strom aufnehmen, der im Augenblick der Unterbrechung des Stromes zwischen den in dem eben beschriebenen Verhältnis zueinander stehenden Segmenten und Bürsten entsteht. Zu diesem Zweck kann ein Kondensator von geeigneter Kapazität in die Leitung 12-13 P^ar" allel zum Kommutator eingeschaltet werden. Dieser Kondensator ist nicht immer erforderlieh, z. B. dann nicht, wenn die Leitung 12-13 genügende Induktion hat. Es ist jedoch sicherer und vorzuziehen, den Kondensator 18, wie in Fig. ι dargestellt, einzuschalten.

Die angewandte Kondensatorenanordnung besteht darin, daß die Kondensatoren, in Reihe geschaltet, gruppenweise angeordnet werden. Vorzugsweise werden vier Kondensatoren als Parallelogramm angeordnet und miteinander verbunden; diese Kondensatoren sind durch 25, 26, 27 und 28 (Fig. 5) angedeutet. Es sei hier noch bemerkt, daß die vier Kondensatoren nur die Kapazität andeuten sollen, denn an Stelle eines der dargestellten Kondensatoren können auch mehrere gesetzt werden, und es kann dies sogar sehr erwünscht sein, denn unter gewissen Bedingungen kann es notwendig 'sein, die Kapazität eines der Kondensatoren aus der Serie zu verändern.

An zwei Punkten dieser Serie von Kondensatoren ist eine Gleichstromquelle angeschlossen, und an zwei anderen Stellen in der Mitte zwischen den erstgenannten Anschlüssen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Serie werden die Wechselstromleiter angeschlossen.

In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel (Fig. s) sind die Leiter 29 und 30 mit den Bürsten 9 und 9" verbunden, während die Leiter 31 und 32 zu den Leitern 14 und 15 führen. Es ist selbstverständlich, daß die Leiter 12 und 13 sowohl Gleichstrom führen können, welcher in Wechselstrom umgewandelt werden soll, oder Wechselstrom, welcher in Gleichstrom umgewandelt werden soll.

Der bereits erwähnte weitere Erfolg ist nun der, daß die Anwesenheit von Kondensatoren.. welche an den Wechselstromstromkreis und den Gleichstromstromkreis angeschlossen sind, gewisse Kapazitätswirkungen auf den Stromkreis hervorrufen, welcher den umgeformten Strom enthält, d. h. wenn ein Wechselstrom gleichgerichtet wird, so werden die im Gleichstrom erzeugten Stromstöße nicht so scharf sein, da der Kondensator die Wirkung hat, die Stromstöße bis zu einem gewissen Grad aufzuheben. Es hat sich ferner gezeigt, daß die so geschalteten Kondensatoren etwaige Phasenverschiebungen des gleichzurichtenden Wechselstromes ausgleichen, so daß die Spannung, und Stärke des gleichzurichtenden Wechselstromes den Nullpunkt in dem Augenblick erreichen, wenn die Unterbrechung zwischen dem Wechselstrom und dem erzeugten Gleichstrom stattfindet.

Die Kapazitätswirkung der Kondensatoren kann in manchen Fällen durch die Verwendung eines weiteren Kondensators gesteigert werden, welcher diagonal zwischen einander gegenüberliegenden Punkten der Kondensatorreihe geschaltet ist, und zwar an die gleichen Punkte in der Reihe, an welche die mit dem Gleichstromstromkreis verbundenen Leiter angeschlossen sind. Ein solcher Hilfskondensator ist in Fig. 5 mit 33 bezeichnet.

Die Form des Kondensators und sein Verhältnis zu den Segmenten des Kommutators soll an Hand der Fig. 5 der Zeichnungen erklärt werden. Es sei angenommen, daß die Segmente 19,20,21 einerseits und die Segmente 22, 23, 24 andererseits miteinander verbunden sind und die erstgenannte Gruppe mit dem Ring 4'¹ und die zweite Gruppe mit dem ■· Ring 4^h in Verbindung steht.

Es ist selbstverständlich, daß die erwähnte Gruppierung der Segmente sich auf die gesamten Segmente des Kommutators bezieht.

Wenn angenommen wird, daß die Bürsten 9" und 9 auf den Segmenten 19 bzw. 23 aufliegen und der Stromkreis durch die Leiter 12 und 13 in Form eines gleichzurichtenden Wechselstromes eingeführt wird, und daß ferner in dem Augenblick der Bürste g^a ein positiver ^! Strom und der Bürste 9 ein negativer Strom zugeführt wird, dann wird der Stromverlauf der sein, daß der Strom von dem Leiter 13 durch die Bürste 9" zum Ring 4"' fließt, und von dem Leiter 12 durch die Bürste 9, durch das Segment 23 zu dem Ring 4^δ, wobei die Segmente 4"' und 4'', wie ersichtlich, mit den Leitern 15 und 14 verbunden sind.

Wenn sich die Segmente unter den Bürsten weiterbewegen, so daß sie auf die isolierten Zwischenräume 34 und 35 gelangen, so wird

der durch den Leiter 13 fließende Strom seinen Weg durch den Leiter 30, den Kondensator 27, den Leiter 31 zum Ring 4« oder dem Leiter 15 oder Gleichstromleitung finden, während der Strom zwischen der Bürste 9 und dem Ring 4* seinen Weg durch den Leiter 29, den Kondensator 25, den Leiter 32 zu dem Ring 4* und dem Leiter 14 des Gleichstromstromkreises findet.

Wie bereits oben beschrieben, ist im nächsten Zeitabschnitt die Polarität der Leiter 13 und 12 umgekehrt, und gleichzeitig mit diesem Wechsel bewegt sich das Segment 23 unter die Bürste g^a und das Segment 20 unter die

Bürste 9. . . ,

Der deutlicheren Darstellung und Beschreibung wegen sind die Bürsten 9" und 9 in Berührung mit den Segmenten 24 und 21 gezeigt; offenbar ist dies aber die gleiche Schaltung, wie wenn die Bürsten g^a und 9 auf den Segmenten 23 und 20 auflägen. Wie oben erklärt, bleibt auch unter diesen Umständen der Strom in den Leitern 14 und 15 ein Gleichstrom, und die Bürste g^a ist leitend mit dem Ring 4^δ und die Bürste 9 mit dem Ring 4* verbunden.

Wenn nunmehr die Bürsten zur Zeit der Stromunterbrechung auf die isolierten Zwischenräume treffen, wird der durch den Leiter 12 fließende positive Strom durch den Leiter 29, den Kondensator 25, den Leiter 32 zum Ring 4⁶ fließen, während der negative Strom, welcher durch den Leiter 13 fließt, durch den Leiter 30, den Kondensator 27, den Leiter 31 zu dem Ring 4^a fließt.

Da die Vorgänge sich im Kreislauf wiederholen, bilden sich auch die Kondensatorstromkreise in der eben beschriebenen Weise stets von neuem. Es ist daraus ersichtlich, daß stets zwischen den zusammengeschalteten Polen des Wechselstromstromkreises und des Gleichstromstromkreises im Augenblick der Unterbrechung dieser Stromkreise durch die Umdrehung des Kommutators ein Kondensator eingeschaltet ist.

Wenn der umzuwandelnde Strom ein Gleichstrom ist, der in Wechselstrom umgewandelt wird, und -die Belastung des umgewandelten Stromes Induktion besitzt, so entstehen bei dieser Anordnung der Kondensatoren Resonanzströme zwischen den Kondensatoren und dem unter der induktiven Belastung stehenden Stromkreis, so daß sich in dem Zeitabschnitt, in welchem die Bürsten von einem stromführenden Segment zum nächsten gleiten, die Kondensatoren durch die unter induktiver Belastung stehenden Segmente oszillierend entladen.

In Fig. 6, 7 und 8 ist eine andere Aus.führungsform einer Maschine zur Umwandlung eines Wechselstromes in Gleichstrom und umgekehrt dargestellt. Diese Maschine ist auf einer passenden Grundplatte montiert, auf welcher die Lagerständer 36 und 37 befestigt sind. In diesen Lagern ist eine Welle 38 gelagert, auf der zwei umlaufende Körper 39 und 40 sitzen, welche aus leitenden, voneinander isolierten Segmenten bestehen. Diese Körper können von der üblichen Kommutatorbauart sein, oder sie können in der Weise ausgebildet sein, wie bei Fig. 4 angedeutet. Die Kommutatoren 39 und 40 haben verschiedene Durchmesser, so daß der Kommutator mit dem größeren Durchmesser auch die größere Umfangsgeschwindigkeit hat. Auf der Welle 38, aber von ihr isoliert, «sitzen Ringe 41 und 42, und diese Ringe sind ebenfalls, wie bei 43 angedeutet, voneinander isoliert.

Der Lagerständer 37 trägt eine sich nach innen erstreckende Hülse 44, welche die Welle 38 umgibt, und auf der Ringe 45 und 46 aufgesetzt sind, welche geschlitzt und in der gleichen Weise befestigt sind, wie für die Ringe 7 (Fig. 1) angegeben wurde.

Die Ringe 45 und 46 tragen Bürstenhalter 47 und 48, welche die Bürsten 49 und 50 tragen, die auf dem Kommutator 39 aufliegen. Die Hülse 44 kann in der Achsrichtung der Welle 38 verschoben und dadurch die Stellung der Bürsten auf dem Kommutator geändert werden.

Neben-dem Ständer 36 ist ein Träger angeordnet, der die Bürsten 51 und 52 trägt, welche auf den Ringen 41 und 42 schleifen. Der Ständer besitzt auch an der Innenseite eine Nut, in welcher ein Ring 53 sitzt, der gegenüber dem Ständer bewegt werden kann. Dieser Ring 53 trägt Stangen, welche die Bürsten 54, 55, 56 und 57 halten. Die Bürsten 54^: und 55 sind so eingestellt, daß sie auf. dem Kommutator 40 an Stellen aufliegen, welche um 90⁰ gegeneinander versetzt sind. Die Bürsten 56 und 57 schleifen ebenfalls auf dem Kommutator an um 90⁰ gegeneinander versetzten Stellen und sind auch gegen die Bürsten 55 und 54 um 90⁰ versetzt.

Bei dem dargestellten Beispiel ist der umlaufende Körper 40 mit vier Segmentgruppen 58, 59, 60, 61 versehen. Jede Gruppe besteht aus einer Anzahl von Segmenten, die aber auch zu einem vereinigt werden können, das dann so breit ist, wie die fünf dargestellten zusammen. Der Raum zwischen den Segmentgruppen kann mit jedem beliebigen Isolationsmaterial'ausgefüllt sein, welches sich in gleichem Maße wie das Kupfer der Segmente abnutzt.

Die Lamellen jeder einzelnen Gruppe sind, wie dargestellt, elektrisch miteinander verbunden ; außerdem sind die Lamellengruppen 58 mit der Gruppe 59 und die Gruppen 60 und 61 miteinander verbunden.

, Die Lamellen auf dem umlaufenden Körper 39 können in der gleichen Weise gruppiert werden, wie dies für den Kommutator 40 angegeben ist; sie sind mit 62, 63, 64 und 65 bezeichnet, und die einander diametral gegenüberstehenden Gruppen sind leitend miteinander verbunden (Fig. 8). Fig. 9 und 10 sind eine schematische Darstellung der Segmentgruppen und zeigen, wie die einzelnen Gruppen auf den Kommutatoren, welche miteinander verbunden sind, gegeneinander angeordnet sind. Die Gruppen 58 und 62, Gruppen 61 und 65, Gruppen 60 und 63 und Gruppen 59 und 64 sind leitend miteinander verbunden.

Diese Segmentgruppen, oder vielmehr die Kommutatoren, auf denen sie befestigt sind, rotieren zusammen.

Die Bürsten 54 und 56 sind leitend miteinander verbunden, ebenso wie die Bürsten 55 und 57, und es kann erwünscht sein, in die Verbindungsleitungen Widerstände einzuschalten, die in Fig. 9 mit 66 und 67 bezeichnet sind.

Die Bürsten 54 und 55 sowie 56 und 57 schleifen gleichzeitig auf den Segmentgruppen, welche elektrisch miteinander verbunden sind, und die Anordnung der Bürsten untereinander ist eine solche, daß die Bürste 56 kurz vor der Bürste 54 mit einer bestimmten Segmentgruppe in Kontakt kommt, während die Bürste 57 mit der entsprechenden Segmentgruppe auf dem Kommutator 39 erst in Kontakt kommt, nachdem die Bürste 54 Kontakt hergestellt hat.

Die Bürste 56 ist gewöhnlich aus Kohle, die Bürste 54 sowie 55 aus einem gut leitenden Metall und die Bürste 47 ebenfalls aus Kohle hergestellt. Auf diese Weise geht der Strom beim Schließen des Kontaktes durch eine Kohlenbürste; die Leitung des Stromes erfolgt durch die Metallbürste, welche einen verhältnismäßig geringen Widerstand hat, und bei der Unterbrechung geht der Strom über die Kohlenbürste 47.

Der Widerstand 66, welcher zwischen die Bürsten 54 und 56 eingeschaltet ist, kann von Wert sein, um die Funkenbildung zu vermindern, welche beim Schließen und Unterbrechen der Stromkreise stattfinden wird.

Wie bereits oben beschrieben, ist die Umfangsgeschwindigkeit des Kommutators 39 größer als diejenige des Kommutators 40. Es werden deshalb die Stromkreise schnell unterbrochen, was sehr wünschenswert ist und dazu beiträgt, die Funkenbildung herabzusetzen.

Die verschiedenen elektrischen Schaltungen zwischen den Bürsten 54, 56 und 47 sind denen der Bürsten 55, 57 und 48 entsprechend, deshalb ist eine weitere Beschreibung derselben

nicht notwendig.

Die Leiter 12 und 13 führen den Strom, welcher umgeformt werden soll, den Bürsten 51 und 52 zu (Fig. 6 und 7), welche ihn nach den Ringen 41 und 42 (Fig. 6 und 10) weiterleiten, von denen er auf die Segmentgruppen 58, 59, 60 und 61 verteilt wird und von dort auf die Segmente 62, 63, 64 und 65 übergeht. Wie bereits oben gesagt, kann der eingeleitete Strom ein Wechselstrom sein, welcher in Gleichstrom verwandelt, oder ein Gleichstrom, welcher in Wechselstrom umgeformt werden soll.

Der umgeformte Strom geht von den verschiedenen Bürsten nach den Leitern 14 und 15, welche zu dem Stromkreis führen, der den umgeformten Strom aufnimmt.

In Verbindung mit der eben beschriebenen Maschine werden Kondensatoren, ebenso wie oben beschrieben und in Fig. 9 eingezeichnet, verwendet und in der gleichen Weise an den Wechsel- bzw. an den Gleichstromkreis angeschlossen.

In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, einen veränderlichen Widerstand in die Kondensatorstromkreise, welche an die Leiter 14 und 15 angeschlossen sind, einzuschalten. Solch ein veränderlicher Widerstand ist bei 68 und 69 in Fig. 9 dargestellt.

Es ist klar, daß bei den beschriebenen Maschinen der umzuformende Strom der Maschine entweder durch Bürsten auf den Kommutator zugeführt und von den Ringen abgenommen wird, wie dies bei den Maschinen nach Fig. 1 bis 4 beschrieben ist, oder der Strom über die Ringe zugeführt und der umgeformte Strom von den auf dem Kommutator schleifenden Bürsten abgenommen wird.

Claims (7)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Stromumformer zum Umformen von Gleichstrom in Wechselstrom, und umgekehrt, bestehend aus einem synchron umlaufenden Kommutator, bei welchem bei jedesmaliger Unterbrechung einer der Verbindungen, die durch den Stromumformer zwischen den Leitungen des Gleichstromkreises mit den Leitungen des Wechselstromkreises hergestellt werden, an die Leitungen im Nebenschluß zu den Unter- no brechungssteilen Kondensatoren angeschlossen werden, so daß diese sich laden und sich dann in die Leitungen der beiden Stromkreise wieder entladen können, ohne daß ein wesentlicher Entladestrom durch den Umformerkommutator geht, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kondensatoren (16, 17 bzw. 25 bis 33) in Leitungen liegen, welche unmittelbar zwischen die Leitungen des Gleichstromkreises (12, 13) und des Wechselstromkreises (14, 15) eingeschaltet sind.
2. 2. Stromumformer nach Anspruch ι, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Kondensatoren (25 bis 28), welche in Reihe geschaltet sind und ein geschlossenes Parallelogramm bilden, wobei die Leiter des Wechselstromkreises und des Gleichstromkreises je an diagonal gegenüberliegende Ecken des Parallelogramms angeschlossen sind (Fig. 5).
3. 3. Stromumformer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Hilfskondensator (33), welcher diagonal gegenüberliegende Ecken desKondeusatorparallelogramms verbindet.
4. 4. Stromumformer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei kommutatorartige Segmentkörper (39,40), wobei die Stromkreise durch den einen derselben (40) geschlossen und durch den anderen (39) unterbrochen werden (Fig. 6).
5. 5. Stromumformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Satz von elektrisch miteinander verbundenen Segmenten oder Gruppen von Segmenten des Kollektors oder Kommutators drei elektrisch miteinander verbundene Bürsten (47, 54,56 bzw. 48, 57, 55) zugeordnet sind, die hintereinander den Stromkreis schließen oder unterbrechen, wobei vorzugsweise die an zweiter Stelle zur Wirkung kommende Bürste (54 bzw. 57) eine größere Leitungsfähigkeit besitzt als die ihr zugeordneten beiden anderen Bürsten (Fig. 9).
6. 6. Stromumformer nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige der Kommutatoren (39), an welchem der Kontakt unterbrochen wird, eine größere Umfangsgeschwindigkeit hat als der andere (40), an weichem das Schließen der Stromkreise stattfindet.
7. 7. Stromumformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer größeren Umfangsgeschwindigkeit des einen der beiden drehbaren Segmentkörper diese auf derselben Drehachse befestigt sind und verschiedene Durchmesser haben.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.