DE815509C - Umformung von Stroemen - Google Patents

Description

• Umformung von Strömen In einem technischen Betrieb werden häufig alle Stromarten gebraucht, sei es nun Gleichstrom, Koch-oder niederfrequenter-, Wechsel- oder Drehstrom. Es ist jedoch oft nur die eine oder andere Stromart vorhanden, so daB besondere Umformer und Gleichrichter benötigt werden. Diese Geräte haben den Nachteil, daB sie oft schwer, umfangreich und teuer sind und viel Raum beanspruchen. Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Mängel.
• Sie ermöglicht es, bei direkter Kupplung des Gerätes der vorliegenden Erfindung mit einem Drehstromgenerator auf einfache Weise von diesem wahlweise neben Drehstrom auch Wechselstrom, Gleichstrom oder Strom höherer oder niederer Frequenz abzunehmen. Sie ermöglicht es ferner, bei synchron zur Periode des Wechsel- bzw. Drehstromes angetriebenem Gerät aus Wechselstrom Gleichstrom oder aus Mehrphasendrehstrom Gleichstrom oder hoch- oder niederfrequenten Wechsel- oder Mehrphasendrehstrom abzunehmen. Das Hauptprinzip ist, daß gegeneinander isolierten und schaltungsmäßig miteinander gekoppelten Schleifringen, Schleifringhälften oder Schleifringsegmenten entweder positiv- oder negativgerichteter Strom zugeführt oder ihnen entnommen wird, wobei zwischen einer Schleifringhälfte oder einem Schleifringsegment und der dazugehörigen Schleifbürste während einer halben Phase bzw. einer halben Schwingungsdauer Kontakt besteht.
• In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen des Gerätes gemäß dieser Erfindung schematisch dargestellt.
• Abb. Z und 2 zeigt das Gerät zum Umformen von Einphasenwechselstrom in Gleichstrom, oder umgekehrt, mit dem Schleifring- und Schleifringsegmentträger im Schnitt.
• Abb. 3 und 4 zeigt die Ausbildung des Gerätes zum Umformen von Dreiphasenwechsel- bzw. Drehstrom in Gleichstrom. Abb. 5 und 6 zeigt die Ausbildung 'des Gerätes, um einen mit dem Gerät nach Abb, 3 und 4 erzeugten Gleichstrom in hochfrequenten Strom umzuformen.
• Abb. 7 zeigt die Ausbildung des Gerätes, um Drehstrom von normaler Frequenz in Drehstrom höherer Frequenz umzuformen. Es handelt sich hierbei um eine Kombination der Geräte nach Abb. 3, 4, 5 und 6. Abb. 8 zeigt die Ausbildung eines Gerätes, mit dem im wesentlichen sämtliche mit den Geräten nach Abb. i bis 7 durchgeführten Stromumformungen möglich sind.
• Abb. 9 und io zeigt das Gerät, das dazu dient, fast jedes Spannungsstück aus Wechselstrom abzunehmen. Abb. i i und 12 zeigt die Ausbildung des Gerätes zur Abnahme von beliebigen Wechselspannungsstößen. Abb. 13 und 14 zeigt im Prinzip dasselbe Gerät wie in Abb. il und 12. Es dient jedoch dazu, beliebige GleichspannungsstöBe aus dem Wechselstrom zu entnehmen.
• Abb. i auf einer synchron zur Wechselstromperiode sich drehenden Welle i, z. B. der Welle des Wechselstromgenerators, ist eine Isolationsbüchse 2 aufgesteckt. Auf dieser Isolationsbüchse sind ein geschlossener Schleifring 3 und Schleifringhälften 4 und 5 angebracht und mittels Leitungen 6 miteinander verbunden.
• Schleifkontakte 7, 8 und 9 sind an einer um einen festen Zapfen io schwenk-, ein- und feststellbaren Halterung ii angeordnet. Wird über den Schleifkontakt 7 Wechselstrom zugeführt, so kann bei entsprechend synchronem Lauf der Welle i und entsprechender Einstellung der Halterung ii an den Kontakten 8 und 9 pulsierender Gleichstrom abgenommen werden.
• Abb. 2 zeigt je einen Querschnitt durch die Isolationsbüchse 2 bei den Kontakten 8 und 9, wobei insbesondere die Lage der Schleifringhälften ersichtlich sind.
• Abb.3. Auf einer synchron zur Wechselstromperiode sich drehenden Welle i ist die Isolationsbüchse 2 aufgesteckt. Auf der Isolationsbüchse 2 sind die mittels der Isolierung 24 (Abb. 4) voneinander getrennten Schleifringhälften 12 und 13 fortlaufend um je 120' gegeneinander verdreht sowie die beiden geschlossenen Schleifringe 14 und i5 angebracht. Die drei Schleifringhälften 12 sind mit dem Schleifring 14 durch die Leitung 16, die drei Schleifringhälften 13 mit dem Schleifring 15 durch die Leitung 17 verbunden. Ah der um den festen Lagerzapfen io dreh- und fest einAtbaren Halterung 18 sind die Schleifkontakte i9, 20, 21, 22 und 23 angeordnet. Über den Schleifkontakten ist der entsprechende Spannungsverlauf graphisch dargestellt.
• Abb. 4 zeigt Querschnitte durch die Isolationsbüchse bei den Kontakten 19, 20 und 21. Hierbei ist die Isolierung 24 zwischen den Schleifringhälften 12 und 13 und die der jeweiligen Phasenverschiebung entsprechende Versetzung der Schleifringhälften zu ersehen.
• Wird also über die Kontakte 19, 20, 21 Drehstrom eingeleitet, so kann bei entsprechend synchronem Lauf der Welle, evtl. auch Drehstromgeneratorwelle selbst, und entsprechender Einstellung der Halterung 18 an den Kontakten 22 und 23 Gleichstrom abgenommen werden.
• Abb.5. Das Gerät nach Abb.5 dient zur Umformung von pulsierendem Gleichstrom in hochfrequenten Drehstrom. Auf einer Welle i ist eine Isolationsbüchse 2 aufgesteckt. Auf der Isolationsbüchse sind die Schleifringe 14 und 15 sowie die gegeneinander isolierten Ringsegmente 25 und 26 angebracht. Die Ringsegmente 25 sind mit dem Schleifring 14 durch die Leitung 16 und die Ringsegmente 26 mit dem Schleifring 15 durch die Leitung 17 verbunden.
• An der um den festen Lagerzapfen io dreh- und feststellbaren Halterung 18 sind die Schleifkontakte 22, 23, 27, 28, 29 angeordnet. Über den Schleifkontakten ist der entsprechende Spannungsverlauf graphisch dargestellt.
• Abb. 6 zeigt Querschnitte durch die Isolationsbüchse 2 bei den Kontakten 27, 28 und 29. Hierbei ist die Isolierung 24 zwischen den einzelnen Ringsegmenten 25 und 26 sowie die der jeweiligen gewünschten Phasenverschiebung entsprechende gegenseitige Versetzung der Ringsegmente zu ersehen.
• Wird also über die Schleifkontakte 22 und 23 Gleichstrom zugeführt, wie er nach Gerät Abb. 3 erzielt wird, so kann entsprechend der Drehzahl der Welle i und der geraden Anzahl der Ringsegmente an den Schleifkontakten 27, 28 und 29 hoch- oder niederfrequenter Drehstrom abgenommen werden.
• Zwecks Abnahme beliebiger Frequenzen kann die Drehzahl der Büchse 2 und somit der Segmente 25, 26 nach Belieben regelbar gemacht werden.
• Abb. 7. Die Anschlußkontakte für normalen Drehstrom i9, 20, 21 sowie die Abnahmekontakte 27, 28, 29 sind auf der um den Zapfen io drehbaren ein- und feststellbaren Halterung 18 angeordnet. Die Ringhälften 12 sind mit den Ringsegmenten 25 durch die Leitung 30 und die Ringhälfte 13 mit den Ringsegmenten 26 durch die Leitung 31 miteinander verbunden.
• Wird also über die Kontakte i9, 20 und 21 Drehstrom eingeleitet, so kann bei einer Teilung der Ringsegmente nach Abb.6 und synchronem Lauf der Welle i, gegebenenfalls eine Drehstromgeneratorwelle, an den Kontakten 27, 28, 29 beispielsweise Drehstrom mit der vierfachen Frequenz des eingeleiteten Stromes abgenommen werden. Der Spannungsverlauf ist über den Kontakten graphisch dargestellt.
• Abb. B. Im Aufbau entspricht das Gerät dem in Abb. 7. Es sind lediglich noch der mit der Leitung 30 in Verbindung gebrachte Schleifring 14 und der mit der Leitung 31 in Verbindung gebrachte Schleifring 15 nebst den Gleichstromkontakten 22 und 23 hinzugefügt worden.
• Der Einfachheit halber ist die Welle i und die Halterung der Schleifbürsten sowie der Lagerzapfen io weggelassen worden. Wird bei diesem Gerät durch die Schleifkontakte 19, 20 und 21 Drehstrom geleitet, so kann an den Kontakten 27, 28 und 29 hochfrequenter Drehstrom abgenommen werden.
• Wird durch die Kontakte 22 und 23 entsprechender Gleichstrom zugeleitet, so kann entweder an den Kontakten i9, 2o und 21 Drehstrom oder an den Kontakten 27, 28 und 29 hochfrequenter Drehstrom abgenommen werden. Der Spannungsverlauf ist auch hier über den Kontakten graphisch dargestellt.
• Abb.9. Auf einer sich synchron drehenden Isolationsbüchse 2 ist der Schleifring 3 sowie der von o bis 2 n anwachsende Schleifring 32 angebracht. Die beiden Schleifringe 3 und 32 sind durch die Leitung 33 miteinander verbunden. An der um den festen Lagerzapfen io dreh- und feststellbar gelagerten Halterung ii ist der Schleifkontakt 7 fest und der Schleifkontakt 34 axial stufenlos in verschiedenen Stellungen, z. B. 34 a, 34b, 34`, verschiebbar angeordnet. Über den Stellungen 34a, 34b und 34c des Schleifkontaktes 34 sowie über dem Kontakt 7 ist der Spannungsverlauf graphisch dargestellt.
• Abb. io zeigt Querschnitte durch die Isolationsbüchse bei 34a, 34b und 34c. Es ist hierbei das Anwachsen des Schleifringes 32 zu ersehen.
• Abb. ii. Auf einer sich synchron drehenden Isolationsbüchse 2 ist der Schleifring 3 sowie der durch zwei symmetrische Ebenen sattelförmig ausgeschnittene Schleifring 35 angebracht. Die beiden Schleifringe 3 und 35 sind durch die Leitung 33 miteinander verbunden. An der um den festen Lagerzapfen io dreh-und feststellbar gelagerten Halterung ii ist der Schleifkontakt 7 fest und der Schleifkontakt 34, 34a, 34b. 34` axial verschiebbar angeordnet.
• Mit dem Gerät in dieser Ausführung können symmetrische, von o bis 2 einstellbare Spannungsstöße abgenommen werden. .
• Über den Stellungen 34a, 34b, 34° sowie über dem Kontakt 7 ist der Spannungsverlauf graphisch dargestellt.
• Abb. 12 zeigt Querschnitte durch die Isolationsbüchse bei 34a, 34' und 34c. Es ist hierbei das Anwachsen des Schleifringes 35 zu ersehen.
• Abb. 13. Auf einer sich synchron drehenden Isolationsbüchse 2 sind die beiden Schleifringhälften 36 und 37 und die beiden gegeneinander isolierten, spitz zulaufenden Schleifringhälften 38 und 39 angebracht. Die Schleifringhälften 36 und 38 sind durch Leitung 40, die Ringhälften 37 und 39 durch die Leitung 41 miteinander verbunden. An der um den festen Lagerzapfen io dreh- und feststellbar gelagerten Halterung 42 sind der Schleifkontakt 7 axial nicht verschiebbar und der Schleifkontakt43 und 44a, 44b, 44caxial verschiebbar angeordnet. Über bzw. unter den Schleifkontakten 44 und 43a, 43b, 43' ist der Spannungsverlauf graphisch dargestellt.
• Abb. 14 zeigt Querschnitte durch die Isolationsbüchse bei a, b und c, wobei der Schnitt.c mit dem Schnitt bei Schleifkontakt 7 identisch ist. Die Breite des von den Schleifkontakten 43 und 44 übersteuerten Spannungsbereiches wird durch deren axiale Verstellung bestimmt, während eine Verschiebung des Spannungsbereiches zwischen o und n durch Verdrehung der Kontakte 7, 43 und 44 um den festen Lagerzapfen io möglich ist. Das Gerät in dieser Ausführung gestattet es, Gleichspannungsstöße von o bis n aus Wechselstrom abzunehmen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Umformen von Einphasen-und Mehrphasenwechselstrom oder pulsierendem negativ und positiv gerichtetem Gleichstrom in eine andere dieser Stromarten auf mechanischem Wege, dadurch gekennzeichnet, daß bei einphasigem Wechselstrom dieser über einen während des Umformens dauernd mit ihm in Verbindung stehenden einteiligen Kontakt zwei voneinander isolierten Stromleitern zugeführt und diese synchron zur Periode des Wechselstromes an je einem Abnehmerkontakt vorbeigeführt werden, die den auf diese Weise erhaltenen positiven bzw. negativen pulsierenden Gleichstrom nach den Verbraucherstellen weiterleiten, wogegen bei Drehstrom jede Phase des Drehstromes einem aus einer geraden Anzahl von voneinander isolierten gleich großen, synchron zur Periode der Phase an der betreffenden Phasenleitung vorbeigeführten besonderen Leiter zugeführt wird, wonach die auf diese Weise in positiv bzw. negativ gerichtete Gleichströme umgeformten Phasen des Drehstromes über zwei die positiv bzw. negativ gerichteten Ströme aufnehmende einteilige Stromleiter als pulsierende positiv bzw. negativ gerichtete überlagerte Gleichströme den Verbraucherstellen zugeführt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drehstrom jede Phase des Wechselstromes einem aus einer geraden Anzahl von voneinander isolierten gleich großen, synchron zur Periode der Phase an der betreffenden Phasenleitung vorbeigeführten besonderen Leiter zugeführt wird, wonach die positiven Periodenhälften für sich und die negativen Periodenhälften für sich zwecks Umformung des normalen (Netz-)Drehstromes in hochfrequenten Ein- oder Zweiphasenstrom oder Drehstrom über einen bzw. zwei oder drei aus einer geraden Anzahl von Teilen zur Aufnahme der positiven Periodenhälften und einer von letzteren isolierten geraden Anzahl von Teilen zur Aufnahme der negativen Periodenhälften bestehenden Stromleiter als hochfrequenter Ein- bzw. Zweiphasenwechselstrom oder Drehstrom den Verbraucherstellen zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Drehstrom gewonnene pulsierende positiv und negativ gerichtete überlagerte Gleichstrom je einem einteiligen Stromleiter zugeführt und von diesen zwecks Umformung in hochfrequenten Ein- bzw. Zweiphasenwechselstrom oder Drehstrom einem bzw. zwei oder drei je aus einer geraden Anzahl von Teilen zur Aufnahme der positiv gerichteten überlagerten, pulsierenden Gleichströme und einer von ersterer isolierten, geraden Anzahl von Teilen zur Aufnahme der negativ gerichteten überlagernden pulsierenden Gleichströme bestehenden Stromleitern zugeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der mehrteiligen Stromleiter zwecks Änderung der Frequenz der Mehrphasenströme nach Belieben regelbar ist.
5. 5. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bis 4, gekennzeichnet durch einen zur Aufnahme von Wechselstrom dienenden Stromleiter, der mit zwei jeweils für die Dauer einer halben Periode mit einer Verbraucherstelle verbundenen Stromleitern dauernd verbunden ist.
6. 6. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch drei zur Aufnahme je einer Phase eines Drehstromes dienende, aus zwei je eine Periodenhälfte der betreffenden Phase aufnehmenden Teilen bestehende synchron zur Phasenperiode mit der betreffenden Phasenleitung in Berührung gebrachte Stromleiter, wobei die entsprechenden Teile der Stromleiter um je 12o° versetzt zueinander angeordnet und über je eine Leitung für pulsierenden positiv und negativ gerichteten überlagerten Gleichstrom mit der Verbraucherstelle verbunden sind.
7. 7. Gerät nach Anspruch 5 und 6, gekennzeichnet durch zwei positiv gerichteten bzw. negativ gerichteten mehrfach überlagerten Gleichstrom aufnehmende einteilige Stromleiter, die mit einem bzw. mehreren aus einer geraden Anzahl von Teilen zur Aufnahme des positiv gerichteten Stromes und einer von ersteren isolierten gleichen geraden Anzahl von Teilen zur Aufnahme des negativ gerichteten Stromes bestehenden Stromleitern verbunden sind und letztere zwecks Erzeugung von hochfrequentem Ein- bzw. Zweiphasenwechselstrom oder Drehstrom wechselweise mit der (den) zur Verbraucherstelle führenden Leitung(en) in Verbindung gebracht werden können. B. Gerät nach Anspruch 5 bis 7, gekennzeichnet durch drei zur Aufnahme je einer Phase eines Drehstromes dienende, aus zwei voneinander isolierten und je eine Periodenhälfte der betreffenden Phase aufnehmenden Teilen bestehende, synchron zur Phasenperiode mit der betreffenden Phasenleitung in Berührung gebrachte Stromleiter, wobei die entsprechenden Teile der Stromleiter je um 12o° oder bei den Teilen für hochfrequenten Strom um 1/$ entsprechend der gesamten Phasenlänge versetzt zueinander angeordnet sind mit einer geraden Anzahl von zur Aufnahme der einen Periodenhälfte der Phasenströme dienenden Teile bzw. mit einer geraden Anzahl von von diesen Teilen isolierte, wechselweise zu ihnen geordneten, zur Aufnahme der anderen Periodenhälfte der Phasenströme dienenden Teilen eines bzw. zweier oder dreier Stromleiter verbunden sind, und letztere zwecks Erzeugung von hochfrequentem Ein- bzw. Zweiphasenwechselstrom oder Drehstrom wechselweise mit ihren voneinander isolierten Teilen mit der (den) zur Verbraucherstelle führenden Leitung(en) in Verbindung gebracht werden können. 9. Gerät nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter aus auf einem vor den Stromzuführungs- und den Stromabnahmeleitungen drehbar angeordneten Träger aufgebrachten Schleifringen bzw. Schleifringhälften und Schleifringsegmenten besteht. io. Gerät nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daB der Träger aus einem walzenförmigen Körper mit auf seinem zylindrischen Umfang angeordneten Schleifringen bzw. Schleifringhälften oder Schleifringsegmenten besteht. ii. Gerät nach Anspruch 5 bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper aus einer auf der Welle eines Generators fest aufgezogenen Isolationsbüchse besteht. 12. Gerät nach Anspruch 5 bis i i, gekennzeichnet durch drei auf dem Walzenmantel angebrachte, aus zwei gleichen voneinander isolierten Schleifringhälften (12, 13) bestehende Schleifringe zur Aufnahme je einer Phase eines Drehstromes, wobei die entsprechenden Ringhälften (12 bzw. 13) der drei Schleifringe um 120' zueinander versetzt sind und gruppenweise mit Schleifringen (14 bzw. 15) zur Weiterleitung von pulsierendem Gleichstrom und/oder mit einer geraden Anzahl von % der Doppelsegmentbogenlänge entsprechend wechselweise aufeinanderfolgenden voneinander isolierten Teilen (25 bzw. 26) zur Weiterleitung von hochfrequentem Drehstrom verbunden sind. 13. Gerät nach Anspruch 5 bis 12, gekennzeichnet durch einen geschlossenen Schleifring (3) zur Aufnahme eines Wechselstromes, einen stetig von o bis 2 n zunehmenden, mit dem Schleifring (3) verbundenen Schleifring (32) und eine über die gesamte Breite des Schleifringes (32) verstellbare Bürste (34). 14. Gerät nach Anspruch 5 bis 13, gekennzeichnet durch einen aus zwei voneinander isolierten Schleifringhälften (36, 37) bestehenden Schleifring zur Aufnahme eines Wechselstromes mit diametral einander gegenüberliegenden Kontakten (7), zwei auf der Walze (2) diametral symmetrisch angeordneten, voneinander isolierten, längs der Walzenachse von o bis n stetig zunehmenden Schleifringhälften (38, 39) und einen über die ganze Breite der Hälften (38, 39) verstellbaren Kontakt (43 bzw. 44) auf jeder Seite der Walze (2). 15. Gerät nach Anspruch 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daB die zwischen den Stromzuführ-bzw. -abnahineleitungen und den Stromleitern, Schleifringen, Schleifringhälften, Schleifringsegmenten vorgesehenen Kontakte auf einer um die Achse der Walze (2) drehbaren und feststellbaren Halterung angeordnet sind.