DE76071C - Regelungseinrichtung für Wechselstrom-Gleichstrom-Umwandler - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMTS!

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

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Patentirt im Deutschen Reiche vom 16. August 1891 ab.

Die im Folgenden beschriebene Neuerung bezieht sich auf ein Verfahren der Umwandlung einfacher oder mehrphasiger Wechselströme in Gleichströme mittelst Stromumwandler, Triebmaschine und Stromabgeber besonderer Art und Verbindung.

Bei den bisher angewendeten Umwandlern bewegt sich der Anker mit den Hoch- und Niederspannungswickelungen in einem besonders erzeugten magnetischen Felde, entsprechend der Entstehung des Umwandlers aus der Vereinigung eines Wechselstromtriebwerkes und eines Gleichstromerzeugers. Ein Verschieben der Bürsten ist nicht nöthig bei wechselndem Stromverbrauch, da sich die Verschleppung der Kraftlinien durch Hoch- und Niederspannungswickelung aufhebt. Die besondere magnetische Erregung vertheuert jedoch die Vorrichtung. Einfacher, leichter und billiger wird ein Umwandler mit vollständig geschlossenem Eisenmantel, seine Nutzwirkung wird gröfser, da zur Magnetisirung nur wenige Amperewindungen nöthig werden; er gleicht im allgemeinen den gewöhnlichen Wechselstromwandlern, seine Niederspannungswickelung ist jedoch nach Art eines Gleichstromankers untertheilt und an Stromwenderstege angeschlossen, von welchen Bürsten den Gleichstrom abnehmen- Stehen die Bürsten fest, so mufs sich der Umsetzer mit dem Stromabgeber für Gleichstrom und den Schleifringen für den Wechselstrom um eine Welle drehen; dazu dient ein besonderes kleines, mit dem Umsetzer verkuppeltes Triebwerk, welches, vom Hochspannungsstrom gespeist, die zur Drehung des Umwandlers nöthige geringe Kraft zu liefern hat. Der Anker des Triebwerkes bewegt sich in einem besonderen magnetischen Felde, welches bei verschiedener Belastung des Umwandlers im Sinne der Drehung oder gegen dieselbe selbstthä'tig verschoben wird, ohne dafs die Pole sich bewegen.

Bei verschiedenartiger Stromentnahme zeigt sich nämlich bei diesem Stromwandler wie bei gewöhnlichen Wechselstromwandlern eine Phasenverschiebung zwischen den Stromwellen im Hoch- und Niederspannungskreise, welche ein Feuern der Bürsten veranlassen würde, wenn nicht die Bürsten z. B. bei Mehrbelastung im Sinne der Drehung verschoben oder einfacher die magnetischen Felder des Triebwerkes ohne mechanische Bewegung der Pole gegen die Drehrichtung zurückgestellt würden. Letztere Anordnung ist hier getroffen worden.

Die nicht mechanische Verlegung der Pole oder Verdrehung der Felder erfolgt durch eine Verbundwickelung auf zwei Arten: entweder sind die Nebenschlufswickelungen und die im Hauptstromkreise liegenden Magnetspulen auf besonderen Kernen und es wird das Verdrehen der Felder nur durch das Ueberwiegen der einen oder anderen Wickelungen bewirkt, oder ein mit Nebenschlufs- (oder Verbund-) Wickelung versehener Magnet hat zwei Polstücke, auf welche besondere Hauptstrom- (oder Verbund-) Wickelungen so einwirken, dafs bei verschiedener Belastung die Zahl der aus den beiden Polstücken austretenden Kraftlinien wechselt.

Die Fig. 2, 3, 4 mögen zunächst verschiedene Ausführungen und Verbindungsweisen zwischen Triebkraft und Umwandler darstellen für den

Fall, dafs der letztere und der Stromabgeber sich dreht.

In Fig. 2 ist A¹ beispielsweise ein walzenförmiger Ring, welcher die Hochspannungswickelungen h und die Niederspannungswickelung η trägt; dieser Ring ist auf der Welle W befestigt und dreht sich mit derselben; aufsen ist der Ring zum Schlufs der magnetischen Kraftlinien mit Eisen E (Blechscheiben, Draht oder dergl.) umkleidet. Die Niederspannungswickelung ist untertheilt in Spulen, die in bekannter Art an den Stromwender K angeschlossen sind. Die Drehung wird durch den kleinen Anker A² und die Magnete M bewirkt. Die Wickelung von A~ liegt im Hochspannungskreis (im Nebenschlufs oder besser in Reihenschaltung). s¹ s² s³ sind drei Schleifringe, welche die Ueberleitung der hier als Beispiel angenommenen dreiphasigen Wechselströme in den Anker A- und die Hochspannungswickelungen von A¹ ermöglichen.

Fig. 3 zeigt die Ausführung mit Flachring und die Vereinigung der Hochspannungswickelung auf Aⁱ und A"², während die Niederspannungswickelung nur auf A¹ liegt. EE sind auch hier wieder Eisenbekleidungen, diesmal natürlich seitlich, die zum Schlufs der Kraftlinien dienen.

In Fig. 4 ist A¹ und A'² vereinigt und über beide Hoch- und Niederspannungswickelung geführt.

Selbstverständlich kann die Anordnung auch umgekehrt so getroffen werden, dafs A¹ feststeht, ebenso der Stromwender und der Anker A², während die Welle verbunden ist mit den sich drehenden Magneten und Bürsten. Man kann aber auch z. B. in Fig. ι A¹ feststehen lassen, ebenso Stromwender und Magnete, dann drehen sich die Bürsten und A-, dessen Spulen mittelst Schleifringe und Federn mit den feststehenden auf A^[ elektrisch leitend verbunden sind. Von den umlaufenden Bürsten wird der Niederspannungsstrom, wie bekannt, durch Schleifringe und Bürsten abgenommen.

Die eine Art der Anordnung der Magnete bezw. Wickelungen des Triebwerkes ist nun in Fig. ι dargestellt. A- ist der Triebwerkanker aus Fig. 2 und 4 in Ansicht, und zwar beispielsweise für einen zweipoligen Umwandler und mit sechs Spulen bewickelt für Dreiphasenstrom; diese Spulen sind mittelst Schleifringe s^l s² s³ und Bürsten in Reihe oder, weniger zweckmäfsig, im Nebenschlufs zur Hochspannungswickelung des Umwandlers in die Hochspannungsleitung Feingeschaltet. Der Magnet M¹ hat hier eine Nebenschlufswickelung, angeschlossen an den Niederspannungsstromkreis, der Magnet M² jedoch eine im Hauptstromkreis liegende Spule.

Bei geringer Belastung ist Ai¹ im Uebergewicht, die magnetische Achse geht durch die Pole von M¹ ; bei stärkerer Belastung wird M² stärker erregt und zieht die magnetische Achse gegen die Drehrichtung mehr zu sich. Dadurch wird der gröfseren Phasenverschiebung entsprechend auch die Indifferenzzone im Räume fest erhalten und funkenlos 'der Strom gewendet, gerade als wenn bei einem gewöhnlichen Wechselstrom-Gleichstromwandler die Bürsten vorwärts verstellt worden wären.

Auf M¹ kann, um das Ueberwiegen von M² zu erleichtern, noch eine besondere Hauptstromwickelung wie auf M² angebracht werden, die der Nebenschlufswickelung von M' entgegenwirkt; ähnlich auch eine Nebenschlufswickelung auf Ai², entgegen dessen Hauptstromspule. Die zweite Art der Verdrehung der magnetischen Achsen ist in Fig. 5 vorgeführt. Hier ist nur ein Magnet M vorhanden, beispielsweise mit einer Nebenschlulswickelung, die im Niederspannungskreis liegen kann; der Magnet hat jedoch vier Polschuhe, welche von besonderen Wickelungen noch umgeben sind, um die eben erwähnte Verschiebung der magnetischen Achsen zu bewirken. Diese Wickelungen liegen nach Fig. 5 theils im Nebenschlufs , theils im Hauptstromkreis, wirken einander jedoch entgegen, so dafs bei geringer Belastung durch Ueberwiegen der Nebenschlufswindungen die Pole in N und S liegen, bei stärkerer Belastung durch die Hauptstromwickelung, gegen die Drehung versetzt, in iV¹ und S¹. Statt der Mehrphasenströme können "auch gewöhnliche Wechselströme auf diese Art umgeformt und gleichgerichtet werden.

Das Triebwerk kann auch stärker gemacht werden, so dafs es auch nach aufsen Kraft abgeben kann; eine solche Anordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Die Hochspannungswickelung ist hier beispielsweise nur auf dem Flachring A² angeordnet, befindet sich zugleich im verschiebbaren magnetischen Felde von M einerseits als Triebanker, andererseits wirkt die Hochspannungswickelung wie ein gewöhnlicher Umwandler und, wie oben beschrieben, unmittelbar auf die Niederspannungswickelung auf dem Anker A², der mit A¹ fest verbunden ist.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Eine Regelungseinrichtung für Wechselstrom-Gleichstrom-Umwandler, durch welche die Indifferenzzone für funkenfreie Stromwendung in der durch ein besonderes Triebwerk bewegten Gleichstromabgabevorrichtung bei ungleicher Belastung des Umformers gleichbleibend erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dafs der den Umsetzer gegen die Bürsten umtreibende, durch Wechselstrom gespeiste Anker sich in einem Magnetfelde bewegt, welches vom Gleichstromkreis durch eine Verbundwickelung derart erregt wird, dafs seine Achse sich

   entsprechend dem Stromverbrauch im Gleichstromkreis gegen die stromabnehmenden Bürsten ohne mechanische Bewegung der Pole verstellt.

   Eine besondere Ausführungsform der durch Anspruch i. gekennzeichneten Einrichtung derart, dafs das magnetische Feld von IJ zurückgelegt wird durch Vermittelung des Magneten M, Fig. 5, dessen Wickelungen im Nebenschlufs zum Niederspannungsstromkreis liegen, und dessen Polschuhe so ausgebildet und mit besonderen, theils im Nebenschlufs, theils im Hauptstromkreis liegenden Wickelungen versehen sind, dafs bei zunehmender Belastung die Pole gegen die Drehrichtung des Ankers verlegt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.