DE810784C

DE810784C - Rotationswechselrichter mit Kommutator

Info

Publication number: DE810784C
Application number: DEP36027D
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl-Ing Guenthner
Original assignee: Elek Sche Zugbeleuchtung M B H
Current assignee: Elek Sche Zugbeleuchtung M B H
Priority date: 1949-03-08
Filing date: 1949-03-08
Publication date: 1951-08-13

Description

Rotationswechselrichter mit Kommutator Die Erfindung bezieht sich auf einen rotierenden Wechselrichter mit Kommutator zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom beliebiger Frequenz und Spannung. Bei den bisher bekannten Wechselrichtern zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom, z. B. solchen mit Schwingkontaktfedern, bestand der Nachteil, daß sowohl die Leistung als auch die Frequenz des Wechselstromes begrenzt war, während Maschinenumformer verhältnismäßig hohe Fertigungskosten verursachen. Bei dein Wechselrichter nach der Erfindung werden diese Nachteile behoben, und es wird der besondere technische Fortschritt erzielt, verhältnismäßig große Leistungen bis zu mehreren Kilowatt umzuformen. Außerdem ist der Wechselrichter nach der Erfindung preislich wesentlich billiger im Verhältnis zum Maschinenumformer. Alle diese Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß der Wechselrichter eine mittels eines Hilfsmotors in Rotation versetzte kommutatorähnliche Vorrichtung besitzt, bestehend aus einem Schleifring und beiderseitig zu diesem versetzt angeordneten Kollektorsegmenten, mittels derer der Gleichstrom zerhackt und unter Zwischenschaltung eines Transformators auf eine beliebige Wechselspannung transformiert wird. Die Frequenz des Wechselstromes ist sowohl einerseits durch die Drehzahl des Antriebsmotors als auch andererseits durch die Anzahl der Kollektorsegmente bestimmt. Die Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele des Wechselrichters nach der Erfindung.
In den Fig. i und 2 ist ein Wechselrichter dargestellt, bei welchem nur ein einziger Schleifring benutzt wird. Die weiteren Fig. 3 bis 6 beziehen sich auf solche Ausführungen, bei denen die kommutatorähnliche Vorrichtung mit mehreren Schleifringen ausgerüstet ist.
Die Wirkungsweise des Rotationswechselrichters ist aus den Figuren wie folgt ersichtlich: In Fig. i ist der zylindrische Kommutator k in der Abwicklung dargestellt, während Fig. 2 schematisch eine Aufsicht zeigt. Wie ersichtlich, besteht die kommutatorähnliche Vorrichtung k aus einem Schleifrings und beidseitig zu diesem versetzt zueinander angeordneten Kollektorsegmenten k1 und k2. Der Kommutator k wird, wie in Fig. 2 dargestellt, mittels eines Hilfsmotors g über die Welle w, welche in Lagern h und 12 gelagert ist, in Rotation versetzt. Der Hilfsmotor g wird von der Gleichstromquelle e gespeist. Von dieser. Gleichstromquelle e liegt der eine Pol über die Bürste bs in elektrischer Verbindung mit dem Schleifring s. Von den Kollektorsegmenten, k1 und k2" welche versetzt zueinander angeordnet sind, wird der Gleichstrom mittels der Bürsten bi und b2 abgenommen und über die in Divisorschaltung ausgeführte Primärwicklung des Transformators t zu der Gleichstromquelle e zurückgeführt. Die beiden Hälften der in Divisorschaltung ausgeführten Primärwicklung werden also abwechselnd von Strömen, die gegeneinander gerichtet sind, durchflossen. Auf diese Weise entsteht in dem Transformator eine Wechselstrominduktion und in dessen Sekundärwicklung eine Wechselspannung, deren Höhe von dem Übersetzungsverhältnis des Transformators abhängig ist. Der Siebkondensator c dient zur Angleichung der Kurvenform der Sekundärspannung u an die Sinusform. Wie ersichtlich, ist die Frequenz des Wechselstromes lediglich von der Drehzahl des Antriebsmotors g abhängig bzw. von der Anzahl der Kollektorsegmente k1 und k2. Mittels des Transformators t kann jede gewünschte Wechselspannung erzielt werden. Etwa erforderliche zusätzliche Schaltelemente zur Herabsetzung der Funkenbildung an den Kollektorsegmenten sind der Einfachheit halber fortgelassen.
In, den Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die Vorrichtung k mehrere Schleifringe s1 und s2 besitzt und diese mit versetzt zueinander angeordneten Kollektorsegmenten k1 und k2 in elektrisch leitender Verbindung stehen. Bei dieser Ausführung liegt die Gleichstromquelle e zwischen den Wicklungshälften der Primärwicklung des Transformators t. Den Schleifringen s1 und s2 wird der Strom über die Bürsten bsl und bs2 zugeführt, während die Stromabnahme von den Kollektorsegmenten k1 und k2 mittels der Bürsten bkl und bk2 erfolgt.
Die Wirkungsweise ist ohne weiteres aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich. Es entstehen wiederum an den beiden Hälften der Primärwicklung des Transformators t abwechselnd Stromimpulse entgegen gesetzter Richtung, so daB eine Wechselstrominduktion erfolgt, und von der Sekundärwicklung des Transformators t jede gewünschte Wechselspannung u abgenommen werden kann.
Im übrigen entsprechen die Bezugszeichen denjenigen der Fig. i und 2.
Bei einem weiteren, in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die kommutatorähnliche Vorrichtung k ebenfalls zwei Schleifringe s1 und s2. Diesen sind jedoch beidseitig versetzt zueinander liegende Kollektorsegmente k1 und k2 bzw. k3 und k4 zugeordnet. Die Kollektorsegmente k1 und k4 stehen mit dem einen Pol der Gleichstromquelle über die Bürsten bkl und bk4 in Verbindung. Die Kollektorsegmente k2 und k3 sind über die Bürsten bk2 und bk, mit dem anderen Pol der Gleichstromquelle intermittierend verbunden. Auf diese Weise wird von den Schleifringen s1 und s2 über die Bürsten bsl und bs2 der Primärwicklung des Transformators t ein Strom wechselnder Richtung zugeführt, so daB eine Wechselstrominduktion in dem Transformator erfolgt und in dessen Sekundärwicklung eine Wechselspannung u jeder gewünschten Höhe entsteht. Bei dieser Ausführungsform ist somit eine Divisorschaltung oder Unterteilung der Primärwicklung in zwei Hälften nicht erforderlich.
Die übrigen Bezugszeichen der Fig. 5 und 6 entsprechen denen der vorhergehenden Figuren.

Claims

PATEN TANSPIRLCHE: i. Rotationswechselrichter mit Kommutator zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom beliebiger Frequenz und Spannung, gekennzeichnet durch eine mittels eines Hilfsmotors (g) in Rotation versetzte kommutatorähnliche Vorrichtung (k), bestehend aus einem Schleifring (s) und beidseitig zu diesem versetzt zueinander angeordneten Kollektorsegmenten (k1, k2), mittels derer der Gleichstrom zerhackt und unter Zwischenschaltung eines Transformators (t) auf eine beliebige Wechselspannung transformiert wird.
2. Wechselrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die kommutatorähnliche Vorrichtung (k) mehrere Schleifringe (s1, s2) besitzt und jeder von diesen mit einem Kollektorsegment (k1, k2) in elektrisch leitender Verbindung steht, wobei die beiden Segmente räumlich gegeneinander versetzt sind.
3. Wechselrichter nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daB jedem Schleifring (s1 und s2) beiderseitig versetzt zueinander liegende Kollektorsegmente (k1, k2 bzw. k3, k4) zugeordnet sind.
4. Wechselrichter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des Transformators (t) in Divisorschaltung (Mittelpunktanzapfung) ausgeführt ist.
5. Wechselrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB die Primärwicklung des Transformators (t) unterteilt ist und die Gleichstromquelle (e) zwischen den Wicklungshälften liegt.
6. Wechselrichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daB die Primärwicklung des Transformators (t) als einfache Wicklung ohne Mittelanzapfung und ohne Unterteilung ausgeführt ist.