DE97432C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate und Maschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 23. Mai 1897 ab.

Die gewöhnlichen Wechselstrom - Maschinen liefern Strom von einer Frequenz, die zu grofs ist, als dafs sie die Verwendung für viele praktische Zwecke, z. B. zur Speisung elektrisch betriebener Werkzeuge mit hin- und hergehender Bewegung zuliefse. Würde man sie, was an und für sich möglich wäre, für genügend kleine Frequenz bauen, so würden sie sehr schwer und theuer werden. Man hat infolge dessen nach anderen Mitteln zur Erzeugung von Wechselstrom geringer Periodenzahl gesucht und unter den vorgeschlagenen Lösungen ist die bekannteste und wohl auch die einzige in die Praxis eingeführte diejenige von van Depoele (Patent Nr. 59351), bei der auf dem Stromwender einer Gleichstromdynamomaschine Bürsten umlaufen, welche Wechselstrom abnehmen, dessen Wechselzahl gleich der Anzahl der Umdrehungen der Bürsten auf dem Stromwender ist.

Die genannte Einrichtung ist vielfach in der Praxis, namentlich bei Betrieb von Stofsbohrern angewendet worden und hat sich im Allgemeinen gut bewährt. Die Anordnung leidet aber doch an wesentlichen Mangeln, die besonders in der Anwendung umlaufender Bürsten an und für sich und in den nicht geringen Kosten der Einrichtung bestehen.

Bei der nachfolgend beschriebenen Einrichtung zur Erzeugung von Wechselstrom geringer Frequenz werden die Ankerwindungen einer Gleichstrommaschine mit einem besonderen Stromwender verbunden, und zwar nicht so, wie bei den gewöhnlichen Gleichstrommaschinen, sondern derartig verschoben, dafs die neutralen Punkte des Stromwenders sich nicht immer unter den Bürsten befinden, sondern umlaufen, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die von der Art der Verbindung abhängig ist.

In der beiliegenden Zeichnung (Fig. 1) ist als erstes Beispiel eine vierpolige Maschine dargestellt, die einen Wechselstrom erzeugt, dessen Periodenzahl gleich der Umdrehungszahl des ■Ankers ist, während, wenn man zwei bezw. vier Punkte der Wickelung in der üblichen Weise mit Schleifringen verbinden würde, die Periodenzahl gleich der doppelten Umdrehungszahl sein würde. Der Anker ist als gewöhnlicher Ring gewickelt und mit Kreuzverbindungen versehen. Auf dem Stromwender liegen zwei Bürsten, welche um 180° von einander abstehen. Die Verringerung der Schwingungszahl wird folgendermafsen erreicht: Während der Stromwender-Steg 2 an die Stelle des Steges ι tritt, gelangt die zugehörige Windung b in die Lage von y\ zu dieser Zeit ist α dagegen schon in x. Tritt nun der Steg 3 unter die Bürste, so kommt α inzwischen nach ν und die Spule c, die dann in χ steht, erhält Verbindung mit dem Stromabnehmer. Es ist also in derselben Zeit, wo die Windung a bis ν gewandert ist, der Stromwender und damit auch derjenige Punkt der Wickelung, von dem der Strom mittelst desselben abgenommen wird, nur über den halben Weg geführt worden. Der neutrale Punkt war bei dem Vorgang zu Anfang mit dem Steg ι verbunden, bei der zweiten betrachteten Stellung lag er auf Steg 3 und bei der dritten auf 5. Er wird regelmäfsig so weiter nach 7, 9 und 11 wandern, während die Bürste in

12. Auflage, ausgegeben am 3. April igo2.l

gleicher Zeit ι, 2, 3 u. s. w. berührt. Der besseren Uebersicht halber werden die gleichen Zeiten entsprechenden Stellungen von Bürste und neutralem Punkt wie folgt zusammengestellt:

Bürste: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 1, 2

U. S. W.

Neutraler Punkt: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 1, 3, 5, 7, 9, 11, i, 3 u. s. w.

Man sieht, dafs während einer vollständigen Umdrehung des Stromwenders, d. h. während die Bürste der Reihe nach mit allen Stegen in Berührung gekommen ist, der neutrale Punkt zwei Umdrehungen um den Stromwender ausgeführt hat und infolge dessen erst bei Beginn der dritten Umdrehung um denselben mit der feststehenden Bürste . wieder in Berührung kommt. Es beginnt also thatsächlich eine neue Periode immer erst nach Vollendung einer vollständigen Umdrehung des Ankers.

Die Arbeitsweise der Maschinen ist demnach folgende: In einem bestimmten Augenblick befinden sich die neutralen Punkte unter den Bürsten, und es wird infolge dessen das Maximum der Spannung abgenommen; dreht sich der Anker weiter, so arbeitet der eine Theil der Ankerwickelung gegen den anderen, so dafs nur noch die Differenz der elektromotorischen Kräfte an den Bürsten abgenommen werden kann, bis schliefslich der Punkt erreicht ist, wo keine Spannungsdifferenz zwischen den Bürsten besteht. Bei noch weiterer Drehung des Ankers entsteht wieder allmälig eine Potentialdifferenz zwischen den Bürsten, und zwar von entgegengesetzter Polarität wie vorher. Diese Spannungsdifferenz steigt, bis sie ihr Maximum erreicht, wenn wieder die neutralen Punkte des Stromwenders unter die Bürsten kommen u. s. w., so dafs thatsächlich Wechselstrom vom Stromwender abgenommen werden kann.

In Fig. 2 wird eine sechspolige Maschine für Entnahme von Wechselstrom mit einer Periodenzahl gleich der doppelten Anzahl der Umdrehungen dargestellt, Fig. 3 zeigt dieselbe Maschine für einen Wechselstrom, dessen Periodenzahl gleich der einfachen Anzahl der Umdrehungen ist.

Es ist ohne Weiteres klar, dafs nur die Art und Weise, in welcher die Verbindungen zwischen Anker und Stromwender hergestellt werden, wesentlich, für die Erreichung dieser Resultate ist, so dafs im Uebrigen jede beliebige Wickelungsart, bei welcher die Verbindung mit einem Stromwender überhaupt möglich ist, und jede beliebige Art von Dynamomaschinen Verwendung finden kann.

Die vorstehend beschriebene Erfindung ist nicht beschränkt auf die Erzeugung von einphasigem Wechselstrom, sondern kann auch für mehrphasigen Wechselstrom Verwendung finden oder als ein Mittel der Umformung von Wechselströmen einer gewissen Perioden- und Phasenzahl in solche von anderer Perioden- und Phasenzahl benutzt werden.

Wenn z. B. auf dem Stromwender der vierpoligen Maschine (Fig. 1) ein zweites Paar Bürsten mit einer Verschiebung von 90" angebracht wird, so kann von der Maschine Zweiphasenstrom abgenommen werden, dessen Periodenzahl gleich der Anzahl der Umdrehungen ist.

Werden auf dem Stromwender der sechspoligen Maschine noch zwei Satz Bürsten angebracht, so dafs die Entfernung zwischen je zwei Bürsten 60° beträgt, so kann bei geeigneter Verbindung der einzelnen Bürsten von der Maschine Drehstrom abgenommen werden, und zwar mit einer entweder der Umdrehungszahl oder der doppelten Umdrehungszahl gleichen Periodenzahl.

Durch die Wahl von Maaschinen mit einer geeigneten Anzahl von Polen und die Verwendung von Schleifringen in Verbindung mit Stromwendern oder von Stromwendern allein, können bei Herstellung der passenden Verbindungen die verschiedensten Umwandlungen vorgenommen werden; z. B. die Umwandlung von Gleichstrom in ein- und mehrphasigen Wechselstrom von beliebiger Periodenzahl j oder, wie bereits gesagt wurde, die Umwandlung von ein- oder mehrphasigen Strömen in solche von anderer Perioden- und Phasenzahl.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Maschine zur Erzeugung von Wechselströmen beliebiger Frequenz und Phasenzahl, dadurch gekennzeichnet, dafs die nach Art eines Gleichstromankers angeordneten Ankerwindüngen derart mit dem Stromwender verbunden sind, dafs die neutralen Punkte umlaufen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.