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Widerstandsgenerator Unter der Bezeichnung Widerstandsgenerator sind
Einrichtungen zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom bekannt, bei welchen
mittels Bürsten, die einen Kollektor bestreichen, nacheinander verschiedene Anzapfungen
eines mit einer Gleichstromquelle verbundenen Widerstandes abgegriffen werden. Die
Erfindung bezweckt eine Verbesserung solcher Widerstandsgeneratoren und erreicht
<lies durch eine solche Bemessung des Anzapfungswiderstandes, daß der Dauergleichstrom
weniger als ein Viertel des entnommenen Wechselstroms beträgt und die zwischen den
ersten Übergangslamellen liegenden Anzapfungswiderstände höchstens '/3a des Gesamtwiderstandes
betragen. Durch diese Maßnahme schafft die Erfindung einen Umformer von außergewöhnlichen
Eigenschaften. Bei den bisher bekannten Widerstandsgeneratoren mußte der abgenommene
Wechselstrom in einem bestimmten ungünstigen Verhältnis zu dem dauernd fließenden
Gleichstrom stehen, um keinen zu großen Spannungsabfall zu bekommen. Durch die Maßnahmen
der Erfindung wird eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades und eine bedeutende
Verringerung des Platzbedarfs für den Widerstand erreicht. Die Bemessung gemäß der
Erfindung ermöglicht es, den Anzapfwiderstand so klein zu gestalten, daß er mit
der Welle umlaufen kann. Hierdurch ist es möglich, den umlaufenden Kollektor mit
den Widerständen und ihren Stromzuführungsschleifringen direkt auf die Welle eines
Antriebstnotors zu setzen. Bei den bekannten Ausführungen von Widerstandsgeneratoren
mußten die Widerstände so groß bemessen werden, daß eine Anordnung auf der Welle
zu unförmigen Gebilden führte,
denen Einankerumformer vorzuziehen
waren. Dagegen wird bei der Anordnung nach der Erfindung der Anzapfwiderstand so
klein und schmal, daß er ohne Schwierigkeiten an das Wellenende eines beliebigen
Antriebmotors angebaut werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
welches schematisch die Schaltung eines Widerstandsgenerators wiedergibt. Der Kollektor
K hat 24 Lamellen, auf denen die Bürsten B und C schleifen. Die Lamellen i bis 7
sind untereinander und mit dem Ende a des Widerstandes A verbunden. Ebenso sind
die Lamellen 13 bis i9 untereinander vielfachgeschaltet und mit dem Ende g des Widerstandes
A verbunden. Diese Enden a und g sind unmittelbar an die Pole und - einer Gleichstromquelle
angeschlossen. Die Lamellen 8, 9, io, ii und 12 sind einzeln mit den verschiedenen
Anzapfungen b, c, d, e und f des Widerstandes A verbunden. Ferner
ist je eine der Lamellen 2o bis 24 mit je einer der Lamellen 8 bis 12 bzw. mit den-entsprechenden
Anzapfungen des Widerstandes verbunden.
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Der Widerstand A ist durch einzelne Anzapfungen a bis g unterteilt
in:
| a-b . . . . . . . . 1,2 Ohm |
| 1-C . . . . . . . . 2,o - |
| c-d........ 27 - |
| d-e........ 27 - |
| e-f . . . . . . 2,o - |
| f-g ....... 1,2 - |
| 60,4 Ohm |
Beim Anschluß einer Gleichstromquelle von 24 V Spannung fließt somit dauernd ein
Strom von etwa o,4 Amp. durch den Widerstand A. Der abgenommene Wechselstrom beträgt
io Amp. Das Verhältnis zwischen Dauerleerlaufstrom und Wechselstrom beträgt i :
25 und die Übergangswiderstände zwischen b-c und e-f sind nur 1/3o des Gesamtwiderstandes.
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Zwischen die Kollektorlamelle io und die Anzapfung d des Widerstandes
ist ein Widerstand x
eingeschaltet, damit die Bürste B oder C beim Übergang
von Lamelle 9 auf Lamelle io nicht den Widerstandsteil c-d vollständig kurzschließt.
Da dieser Teilwiderstand c-d mit 27 Ohm annähernd 50% des gesamten Widerstandes
beträgt, würde bei seinem Kurzschluß ein Feuern der Bürsten eintreten sowie eine
Verschlechterung des Wirkungsgrades hervorgerufen werden.
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Wird der Widerstand A mit dem Kollektor auf der Welle eines Antriebsmotors
angebracht, dann müssen Schleifringe für die Zuführung der Gleich-Stromquelle vorgesehen
werden. An Stelle zweier um i8o° versetzter Bürsten können auch drei um 120 ° versetzte
Bürsten vorgesehen werden. In diesem Fall wird statt Wechselstrom Drehstrom erzeugt.
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Der Wirkungsgrad des Widerstandsgenerators nach der Erfindung, der
durch das Verhältnis von abgegebener Wechselstromleistung zu zugeführter Gleichstromleistung
bestimmt ist, beträgt bei kleinen Umformern mit einer Wechselstromleistung von i2o
Watt etwa 700/0; bei Widerstandsumformern dieser Größe für Drehstrom läßt sich der
Wirkungsgrad auf 75% steigern. Bei größeren Leistungen werden Gesamtwirkungsgrade
bis zu 85% erreicht.
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Durch die Bemessung der Widerstände nach der Erfindung wird erreicht,
daß der Anzapfwiderstand sehr klein gehalten wird und daher nur wenig Raum beansprucht.
Der Widerstand selbst wird so schmal, daß er ohne Schwierigkeiten zusammen mit Kollektor
und Schleifringen auf der umlaufenden Welle angeordnet werden kann. Ferner wird
ein hoher Nutzeffekt erzielt, da die Dauergleichstromverluste klein sind und da
für den Umlauf des kleinen Widerstandes nebst Kollektor und Schleifringen nur ein
sehr kleiner Antriebsmotor erforderlich ist. Schließlich wird durch die Bemessung
nach der Erfindung ein Bürstenfeuer fast vollständig vermieden, so daß die Bürsten-
und Kollektorabnutzung normal bleibt. Diese drei Vorteile ermöglichen es, daß man
Widerstandsgeneratoren zur Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder Drehstrom
bauen kann, die nur den fünfzehnten Teil so groß sind wie Einankerumformer gleicher
Leistung, wobei der Wirkungsgrad höher ist als bei Einankerumformern. Die Kurvenform
des erzielten Wechselstroms ist bei Belastung gut sinusförmig. Die Herstellungskosten
eines Umformers nach der Erfindung betragen nur einen Bruchteil der Kosten für einen
Einankerumformer. Ein Widerstandsgenerator zum Umformen von 220 V Gleichstrom in
150 V Wechselstrom bei einer Leistung von 125 Watt wiegt nur i kg.