DE55778C - Vorrichtung zur Verwandlung von elektrischem Gleichstrom in Wechselstrom - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Erzeugung von Wechselstrom wird bisher entweder durch den wohlbekannten Wechselstrom-Erzeuger oder aber dadurch bewirkt, dafs man die Richtung irgend eines gegebenen Stromes einer Erzeugermaschine oder galvanischen Batterie in rascher Folge einfach umkehrt. . ,

Die vorliegende Erfindung bezweckt, den Gleichstrom in Wechselstrom zu verwandeln, der nicht nur die Richtung wechselt, sondern in jeder Hinsicht dem von einem Wechselstrom-Erzeuger erzeugten Strom gleicht. Dieser Wechselstrom setzt sich also nicht nur aus in wechselweiser Richtung gegebenen Stromstöfsen zusammen, sondern jeder Stromstofs nimmt allmälig von Null bis zur höchsten gegebenen Stromstärke der Gleichstrom-Erzeugermaschine oder Batterie zu und nimmt dann allmälig von der höchsten Stärke bis zum Erlöschen wieder ab.

Fig. i, 2, 3 und 4 zeigen die Vorrichtung in den auf einander folgenden Phasen, welche während einer Umdrehung der diese Vorrichtung tragenden Weüe entstehen. ;

Fig. 6 zeigt die Vorrichtung in der Ruhelage. Fig. 5 und 7 zeigen Aenderungen derselben.

Von der Ruhestellung der Vorrichtung (Fig. 6) ausgehend, ist zunächst hervorzuheben, dafs die Vorrichtung folgende Haupttheile umschliefst: zwei Stromwender α und b, welche auf einer gemeinschaftlichen Welle c befestigt und gegen dieselbe isolirt sind,' und eine Gleichstromquelle d, von der ein Theilstrom einen kleinen Motor e und durch diesen mittelst Riemens / die in Lagern g drehbare Welle c treibt.

Der Stromwender α besteht aus der Verbin- ' dung zweier leitender Scheiben h und i, von denen jede mit Ansätzen h' h" h'" . . . und i' i" V" . . . versehen ist; diese Scheiben und Vorsprünge sind gegen einander isolirt durch Isolirstücke jj'j" . . ■ von gleicher Breite mit den Vorsprüngen V i" i'" . . . Der gröfsereri Deutlichkeit wegen ist die halbcylindrische Aufsenfläche der Stromwender zur Ebene aufgerollt dargestellt, wodurch die Gröfsenverhältnisse der Platten und Vorsprünge, sowie der Isolirungen genau zu erkennen sind.

Der Stromwender b besteht aus zwei Scheiben / und W, welche mit den entsprechenden Vorsprüngen /' I" V" ■. . . und m' m". m'" . . . versehen sind; die Scheiben und leitenden .Vorspränge sind gegen einander durch Isolirungen η getrennt. Da diese Isolirung so dünn ist, dafs sie eben nur die beiden Scheiben trennt, und da die beiden Stromwender gleichen Durchmesser haben, so ist ersichtlich, dafs der Stromwender b noch einmal so viel leitende Flächen hat als a.

ο ist ein Magnet, um dessen Kern ρ eine Spule q von leitendem Material gewickelt ist. Geht durch den Magneten ein Strom, so entsteht bei Stromschlufs, wie bei Stromunterbrechung ein inducirter oder Gegenstrom in demselben Stromkreis.

Gegen den Stromwender α legen sich die Bürsten, Zungen oder Polplatten rs tu an;

r und t sind in Berührung mit der cylindrischen Fläche und s und u mit den entgegengesetzten Scheiben des Stromwenders a.

Gegen den Stromwender b schleifen ähnliche Bürsten, Zungen oder Polplatten ν w x und y sämmtlich gegen die cylindrische Fläche.

Alle Bürsten sind leitend verbunden, so dafs der folgende Stromkreis entsteht: von dem einen Pol der Stromquelle d durch Bürste x, Platte m", Bürste y, Magneten o, Bürste v, Platte Z", Bürste n>, Bürste s nach der Scheibe h, wo die Isolirung den Strom unterbricht. Vom anderen Pol der Stromquelle geht der Stromkreis durch Bürste u nach Scheibe i und wird durch die Isolirung unterbrochen (Fig. 6). In der Hauptleitung Z, welche den Stromumwandler A und die Lampen B einschliefst, befindet sich die Bürste r auf der Isolirung j und die Bürste t auf der Isolirung j¹. Es ist ersichtlich, dafs bei dieser Stellung des Stromwenders und der Stromkreise der Strom gleich Null ist. Kommt nun die Welle C in Drehung, so werden sich die Stromwender und Bürsten in ihrer gegenseitigen Lage ändern.

Die erste Aenderung oder Phase ist aus Fig. ι ersichtlich; die Bürste r gelangt auf eine stromleitende Fläche, desgleichen die Bürste i, so dafs der Stromkreis von einem Pol der Batterie d zum anderen geschlossen und der Magnet ο darin eingeschlossen ist. Im ersten Augenblick hält nun die elektromotorische Gegenkraft, welche durch den Magneten ο hervorgerufen wird, den Strom auf Null. Die Selbstinduction oder elektromotorische Gegenkraft nimmt allmälig ab, während der gleichgerichtete Batteriestrom allmälig zunimmt, aber nicht bis zur vollen Stärke der ursprünglich erzeugten Kraft. Für den praktischen Nutzeffect kommt jedoch die Stromstärke der ursprünglich erzeugten gleich, weil nur der Widerstand des den Magnetkern umgebenden Spulendrahtes vorhanden ist, und ein bekannter Grundsatz lehrt, dafs keine Selbstinduction durch den Magneten hervorgerufen wird, wenn nicht eine Aenderung der Stromstärke vorkommt.

Die nächste Aenderung, welche entsteht, sobald der Strom diese gröfste Stärke erreicht hat, ist durch Fig. 2 angedeutet; sie besteht darin, dafs die beiden Bürsten ν und y die beiden dicht neben einander liegenden Platten des Stromwenders b verbinden und dadurch Kurzschlufs im Magneten 0 verursachen. Der Strom erreicht nun seine gröfste Stärke, da der Widerstand des Magneten nun völlig ausgeschaltet ist. Diese höchste Stromstärke dauert aber auch wieder nur sehr kurze Zeit, welche von der Umdrehungsgeschwindigkeit und der Länge der Platten des Stromwenders wie der Isolirungen abhängt.

Die dritte Phase ist aus Fig. 3 ersichtlich. Die Bürsten ν und y treten nun in Berührung mit den benachbarten Flächen, während die Bürsten χ und w noch auf den voranliegenden Flächen schleifen. Diese Verschiebung der Bürsten ν und y bringt gleichzeitig zwei Wirkungen hervor, nämlich einerseits die Einschaltung des Magneten ο in den Stromkreis, wodurch die Stromstärke allmälig von ihrem höchsten Punkt auf Null zurückgeführt wird, wie vorher schon erklärt worden ist, und andererseits die Aenderung der Lage der Bürsten ν und y gegenüber den Bürsten χ und w. Im nächsten Augenblick verändern die Bürsten χ und w ihre Stellung gegenüber den Bürsten ν und y und die Bürsten t und r unterbrechen den Strom in demselben Augenblick, d. h. einen Augenblick, nachdem der Strom durch Wiedereinschaltung des Magneten vermöge der Selbstinduction auf Null zurückgeführt worden war.

Durch diese Einrichtung wird also der Gleichstrom in einen wirklichen Wechselstrom verwandelt, ohne dafs Funkenbildungen entstehen. Der Grund dieser sehr werthvollen Erscheinung ist der, dafs kein Strom in die Bürsten r und t übergeht in der Zeit, wo diese Bürsten von den Platten des Stromwenders auf die Isolirungen übergleiten, also wenn sie den Strom unterbrechen. Ferner wird der Strom, welcher anderenfalls an den Bürsten w und χ entstehen und vorhanden sein würde, durch die Selbstinduction im Magneten 0 aufgehoben und zerstört. Dieser selbstinducirte Strom fliefst entgegengesetzt zum Strom der Stromquelle, da die Verbindung der Bürsten, wie sie in Fig. 3 angegeben ist, diejenige Aenderung erfahren hat, welche in Fig. 4 dargestellt ist.

Sollte ein etwas verlängerter Zeitraum für den Wechsel der Bürsten χ und w, über die Isolirung hinweg, erforderlich sein, um das Wiederanwachsen des Stromes zu gestatten, so wird in den Hauptstromkreis ein Magnet R' eingeschaltet, dessen eine Spule C in die Hauptleitung eingeschaltet ist, während die andere Spule D in eine Polplatte E am unteren Ende der Platte V und in eine andere Polplatte oder Bürste F am unteren Theil der Platte h' ausläuft (Fig. 5). Sobald die Bürsten r und t den Strom schliefsen, öffnen die Bürsten E und F ihren Stromkreis, während letztere ihren Stromkreis schliefsen, so lange die Bürsten r und t den ihrigen unterbrechen. Diese gleichmäfsig entgegengesetzte Stromschliefsung und -Unterbrechung schwächt den Strom der Hauptleitung auf Null, und es wird an den Bürsten r und t keine Funkenbildung auftreten.

In Fig. 7 ist auf ähnliche Weise ein Magnet in die andere Hauptleitung eingeschaltet, dessen

Spule D' auf gleiche Weise mit Polplatten oder Bürsten verbunden ist, wie die Spule D.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Eine Vorrichtung zur Verwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, bestehend aus der Verbindung von zwei auf derselben Achse sitzenden drehbaren Stromwendern, von denen jeder aus zwei zahnartig in einander greifenden, aber von einander isolirten Contactscheiben nebst entsprechenden Schleif bürsten besteht, in Verbindung mit einer Selbstinductionsvorrichtung, welche durch die Bürsten und Contactflächen in den Stromkreis ein- und ausgeschaltet wird.

2. Bei der im Anspruch i. geschützten Anordnung die Aenderung, dafs die Selbstinductionsvorrichtung erst eingeschaltet, dann kurzgeschlossen, dann wieder eingeschaltet und schliefslich mit ihren Polen gewechselt wird.

Bei der im Anspruch i. geschützten Anordnung behufs Vermeidung der Funkenbildung an den Stromwendern für hochgespannte Ströme die Hinzufügung einer zweiten Inductionsvornchtung, welche in den Stromkreis zwischen dem Stromerzeuger und den Verbrauchsapparaten periodisch eingeschaltet, kurzgeschlossen und in ihrer Verbindung mit dem Hauptstromkreis umgekehrt wird, welcher Wechsel sich in rasch auf einander folgenden Zwischenräumen wiederholt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.