DE93660C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom ist auf verschiedene Weise versucht worden. So ist z. B. in der »Elektrotechnischen Zeitschrift« 1891, Seite 267, eine Anordnung zur Umwandlung von zweiphasigem Wechselstrom in Gleichstrom beschrieben, bei welcher eine gewöhnliche Gleichstrommaschine dazu verwendet wird, indem man sie aufser mit Collector noch mit Schleifringen versieht.

Eine solche Maschine wird zu einem synchron laufenden Wechselstrommotor, sobald man durch die Schleifringe hindurch Wechselstrom in den Anker schickt; man kann dann vom Collector Gleichstrom abnehmen.

Wie jedoch ersichtlich, mufs ein solcher Apparat als Gleichstrommotor in Gang gesetzt und auf den synchronen Lauf gebracht werden; erst dann kann Wechselstrom durch die Schleifringe hindurch in den Anker geschickt und vom Collector Gleichstrom entnommen werden. Es ist also zur Inbetriebsetzung eine Gleichstromquelle oder ein mechanischer Antrieb nöthig.

Der den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende Umformer läuft im Gegensatz hierzu als asynchroner Wechselstrommotor — und zwar bei Einphasenstrom —· an.

Als Beispiel ist ein Einphasenmotor nach Brown gewählt; derselbe wird in folgender Weise abgeändert.

Der sich drehende Theil (bei Brown der Kurzschlufsanker) wird mit zwei Wickelungen — einer für den Wechselstrom und einer für Gleichstrom — und dementsprechend auch mit Schleifringen und mit Stromwender ausgestattet. Der feststehende Theil erhält ebenfalls zwei Wickelungen — eine für Gleichstrom und eine für Wechselstrom —, wobei die Wechselstromwickelung nach Art der Kurzschlufsanker in sich geschlossen ist.

Die Theile des Br own'sehen Motors sind demnach hier umgekehrt verwendet: was beim Brown'schen Motor das feststehende inducirende Magnetfeld ist, dreht sich bei dem Umwandler nach vorliegender Erfindung und der bei jenem Motor inducirte und sich drehende Theil steht hier fest. Diese Vertauschung ist deshalb erfolgt, damit das sich drehende und inducirende Magnetfeld in der in sich geschlossenen feststehenden Wickelung ein Wechselstromfeld (nicht ein Drehfeld) erzeugt und damit dieses Wechselstromfeld die Gleichstromwickelung am erregenden Magneten inducirt, in welcher der inducirte Wechselstrom durch Stromwender gleichgerichtet wird. Damit jedoch das äufsere Feld ein Wechselstromfeld und nicht ein Drehfeld wird und der Stromwender synchron sich bewegt, wird in die Gleichstromwickelung des feststehenden Theiles so viel Gleichstrom geschickt, .als zur Aufrechterhaltung des synchronen Ganges nöthig ist. Dieser Gleichstrom erzeugt jedoch nicht den Gleichstrom im Anker, wie bei Schuckert und Brown, sondern das Wechselstromfeld, was als ein hauptsächlicher Unterschied anzusehen ist, während, wie' schon ausgeführt, ein weiterer Vortheil der ist, dafs der Apparat nach vorliegender Erfindung als Einphasenmotor von selbst anläuft.

Vorliegende Erfindung bezieht sich nun vor allem darauf, das durch den Wechselstromfeldmagneten eines Motors mit einphasiger In-

duction erzeugte Drehfeld im Raum festzuhalten. Die Bauart des Motors mit sich drehendem erregenden Magneten und feststehendem Anker kommt erst in letzter Linie in Betracht. Das feststehende Feld soll dann zur Erzeugung von inducirtem Gleichstrom ausgenutzt werden.

Um nun das Feld festzulegen, kann man den sich drehenden erregenden Magneten durch einen auf dieselbe Welle aufgesetzten und mit synchroner Geschwindigkeit sich drehenden kleinen synchronen Motor treiben lassen. Hierdurch wird in der That die absolute Geschwindigkeit des Drehfeldes gleich Null. Man kann aber zu demselben Ergebnifs auf einfacherem Wege gelangen, indem man neben der gewöhnlichen Ankerwickelung B³ auf dem feststehenden Kern eine zweite Wickelung B⁴ aufbringt (Fig. 3), die von einem constanten Gleichstrom durchflossen wird; letzterer wird vom Stromwandler nach erfolgtem Anlauf geliefert.

Wie aus der Anordnung nach Fig. 3 ersichtlich, kann die Zusatzwickelung B⁴ in dieselben Einschnitte, in welchen die inducirten Wickelungen liegen, bequem eingelegt werden, wobei letztere nur tief genug liegen müssen. Die inducirten Wickelungen B³ können — wie bei allen Drehfeldmotoren — mittels kreisevolventenartiger Verbindungen (Fig. 3 obere Hälfte) zu mehreren Stromkreisen vereinigt oder durch zwei Kupferringe in Kurzschlufs gebracht sein, wobei diese Ringe an sä'mmtliche Stäbe angelöthet sind, wie in Fig. 3, untere Hälfte, angedeutet.

Die vom Gleichstrom durchflossenen Wickelungen B⁴ sind entweder zu Ringen (Fig. 3) oder als Trommel oder als flache Spule (Fig. 3), in allen Fällen jedoch so angeordnet, dafs sie am Luftzwischenraum entlang regelmäfsig abwechselnde Pole erzeugen.

Zur Ausnutzung des feststehenden Magnetfeldes, welches durch Drehung des die erregenden Stromkreise B¹ tragenden Kernes A erzeugt wird, werden in die Einschnitte für die Drähte dieser Stromkreise anderweite Wickelungen B² eingelegt, die wie die Wickelungen einer Gleichstrommaschine angeordnet sind und in einen gewöhnlichen Collector C endigen; letzterer befindet sich auf derselben Welle.

In der Anordnung nach Fig. 4 ist C der. Collector, während die Ringe DD¹ zur Zuführung von Wechselstrom in die Ankerwickelung B¹ dienen.

Die Wirkungsweise des auf die angegebene Art zusammengestellten Apparates ist folgende: Die beiden Stromkreise S¹ und B³ (Fig. 3) bilden zusammen einen Motor mit asynchroner Induction; dieser aus einem sich drehenden erregenden Magneten A und einem feststehenden Anker J zusammengesetzte Motor wird durch Hineinschicken von einphasigem Wechselstrom in den Stromkreis B¹ durch die Ringe D D¹ in Umlauf gesetzt. Durch den sich drehenden erregenden Magneten wird ein magnetisches Drehfeld erzeugt, wobei der genannte Magnet eine dem Drehfelde sehr gleichkommende Geschwindigkeit annimmt. Man leitet hierauf den Gleichstrom in den Stromkreis B⁴; gleich darauf werden die beiden Geschwindigkeiten, um die es sich handelt, einander gleich; infolge dessen kommt das Drehfeld zum Stillstand und wird im Luftzwischenraum ein feststehendes.

Man schliefst dann die zu speisenden Apparate, Lampen, Motoren u. s. w. an die Collectorbürsten E¹E² an. Die Wickelung B'² wirkt dann wie eine gewöhnliche Gleichstromwickelung.

Der Wechselstrom im Stromkreise B¹ dient einestheils zur Aufrechterhaltung der Bewegung des die Wickelung B² tragenden erregenden Magneten A, indem er die durch Reibung, Hysteresis und Foucault'sche Ströme verzehrte Arbeit liefert; andererseits liefert er die zur Erzeugung des Gleichstromes in der Wickelung B² erforderliche Energie. Der Apparat spielt also die Rolle eines wirklichen Umformers von einphasigem Wechselstrom in Gleichstrom. Der in der Wickelung B⁴ verwendete zusätzliche Gleichstrom spielt bei dieser Umformung keine Rolle, was dadurch bewiesen wird, dafs der Apparat mit sehr verschiedenen Werthen dieses Stromes arbeitet,, ohne dafs weder sein Gang, noch seine elektromotorische Kraft irgendwie abgeändert werden. Indem man die Werthe dieses Stromes geeignet wählt, kann man den durch den Apparat verbrauchten wattlosen Strom vernichten, was gegenüber einem gewöhnlichen Inductionsmotor wiederum ein Vortheil ist. Das Umformungsverhältnifs hängt von der Zahl der Wickelungen B¹ und B² ab.

Der durch die Fig. 1 und 4 dargestellte Apparat kann einer zweifachen Abänderung unterliegen, die man dann für gewisse Fälle in Anwendung bringen kann.

Man kann nämlich die beiden Stromkreise B¹ und B'² zu einem einzigen verschmelzen, der dann mit einem Gramme-Collector und mit zwei Ringen für den Wechselstrom ausgerüstet ist; letzterer wird von zwei einander gegenüberliegenden Stellen abgenommen. _> Das Umsetzungsverhältnifs, d. h. das Verhältnifs der Spannung des Wechselstromes zur Spannung des Gleichstromes ist dann nothwendigerweise

etwa ^= · Wenn man ein anderes Verhältnifs

erzielen will, so mufs man aufserhalb des Apparates einen besonderen Gleichstromumformer aufstellen, in welchem die Spannung des Gleichstromes weiter herabgedrückt wird.

Ferner kann man die Bewickelung 5⁴, statt sie in dieselben Einschnitte wie die Ankerwickelung B³ einzulegen (Fig. 3), auch für sich anordnen und entweder in weitere besondere Einschnitte einlegen oder zu dicken Spulen gestalten, die dann — aufserhalb der Bewickelung B^s radial angeordnet — auf Eisenkerne J* aufgewickelt sind, wie dies die Fig. 1 und 2 zeigen.

In diesem Falle werden in den Kronen oder überstehenden Enden der Eisenkerne Löcher oder Ausschnitte vorgesehen, welche die inducirten Wickelungen B³ aufnehmen. Die so abgetrennten Stumpfe können mit dem Kern der Spulen vereinigt werden, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Die Kerne bestehen aus an einander geschichteten Eisenblechlagen und der aufsen liegende Verbindungsring sämmtlicher Kerne aus Eisenblech oder weichem Gufsstahl.

Obgleich der vorstehend beschriebene Apparat für die Umwandlung von einphasigem Wechselstrom in Gleichstrom in erster Linie bestimmt ist, eignet er sich auch für die umgekehrte Umformung. Ebenso kann er zur Erzeugung und Umformung von mehrphasigem Strom benutzt werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Asynchron anlaufender Wechselstrom-Gleichstromumformer, dadurch gekennzeichnet, dafs sowohl Anker als Feldmagnet je mit einer Wechselstrom- und einer Gleichstromwickelung versehen sind, derart, dafs der drehende Feldmagnet neben der mit Schleifringen versehenen Wechselstromwickelung eine mit Stromwender versehene — der Induction durch das wechselnde Ankerfeld unterliegende — Wickelung, der ruhende Anker neben der — ein wechselndes, nicht drehendes Feld erzeugenden — Kurzschlufswickelung eine durch Gleichstrom gespeiste Wickelung trägt, welch letztere dem Feldmagneten eine dem in ihm entstehenden Drehfeld entgegengesetzt gleiche Umdrehungsgeschwindigkeit ertheilt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.