# Einankerumformer > Wechselstrom in Gleichstrom mit einer einzigen Maschine - Datum: 1887 - Epoche: Elektrisches Zeitalter - Bereich: [Elektrizität & Elektronik](https://lastcodex.org/de/domains/electricity/) - Stufe: V (Elektrisches Zeitalter) - Schwierigkeit: 4/5 - URL: https://lastcodex.org/de/inventions/rotary-converter/ Ein Einankerumformer ist eine einzige rotierende Maschine, die Wechselstrom in Gleichstrom verwandelt oder umgekehrt. Seine Ankerwicklung ist zugleich mit Schleifringen und mit einem Kommutator verbunden, sodass er auf der Wechselstromseite als Motor läuft und auf der Gleichstromseite als Generator wirkt. Charles Bradley beschrieb die Idee 1887 in einer Patentanmeldung, und Umformer speisten im frühen 20. Jahrhundert die Gleichstrombahnen. ![Einankerumformer · Wechselstrom in Gleichstrom mit einer einzigen Maschine](https://lastcodex.org/_astro/plate.DKODnW-E_2vKApz.webp) ## Legende 1. Schleifringe, an denen Wechselstrom eintritt 2. Kommutator, an dem Gleichstrom austritt 3. Anker mit geschlossener Wicklung 4. Feldpole mit ihren Spulen 5. Leitungen von der Wicklung zu den Schleifringen ## Was es ist Ein Einankerumformer verwandelt mit einer einzigen Maschine Wechselstrom in Gleichstrom oder Gleichstrom in Wechselstrom. Er sieht aus wie ein Gleichstrom-[Generator](/de/inventions/generator/): ein Feldmagnet, ein umlaufender Anker und ein Kommutator mit Bürsten. Am anderen Ende der Welle trägt er zusätzlich Schleifringe, die mit Punkten derselben Ankerwicklung verbunden sind. Um 1900 erzeugten die Kraftwerke Wechselstrom, den [Transformatoren](/de/inventions/transformer/) mit hoher Spannung weit übertragen konnten, während Straßenbahnen, Eisenbahnen, Galvanik und viele städtische Netze Gleichstrom brauchten. Umformer in Unterwerken verbanden beide Systeme. Ein Motor, der einen getrennten Generator antreibt, ein Motorgenerator, leistete dasselbe mit zwei Maschinen. ## Wie es funktioniert In einem Gleichstromgenerator wechselt die Spannung, die in jeder Spule des umlaufenden Ankers entsteht, ihre Richtung, sobald die Spule von einem Feldpol zum nächsten gelangt. Der Kommutator, ein Ring aus Kupferlamellen, die mit der Wicklung verbunden sind, und die darauf schleifenden Bürsten polen in diesen Augenblicken die Anschlüsse der Spule um, bei einer zweipoligen Maschine also bei jeder halben Umdrehung, sodass der Strom an den Bürsten immer in dieselbe Richtung fließt. Führt man außerdem von gleichmäßig verteilten Punkten der Wicklung Leitungen zu Schleifringen, lässt sich an den Ringen Wechselstrom abnehmen, während am Kommutator Gleichstrom austritt. Charles Bradley zeigte das an einem Ringanker, der an vier um 90 Grad versetzten Punkten angezapft war, jeder mit einem eigenen Kontaktring. Mit drei um 120 Grad versetzten Punkten führen die Ringe Drehstrom. ![Nahansicht eines Kommutators: Kupferlamellen, durch dünne Isolierstreifen getrennt, rund um eine Welle, mit Kohlebürsten in Metallhaltern, die darauf drücken](https://lastcodex.org/_astro/v2.CZCUmpyI_Z1jTlGJ.webp) _Die Bürsten schleifen auf den Lamellen und nehmen Gleichstrom aus derselben Wicklung ab, die die Schleifringe speisen._ Die Maschine arbeitet in beide Richtungen. Mit Wechselstrom über die Ringe gespeist, läuft sie als Synchronmotor im Takt des Netzes, und der Kommutator liefert Gleichstrom. Umgekehrt, mit Gleichstrom gespeist und einphasigem Wechselstrom an zwei Ringen, ist der Anker in den Augenblicken, in denen die Wechselspannung durch null geht, ganz Motor und wirkt nahe den Scheitelwerten teilweise als Generator: Die Leistung fließt stoßweise durch ihn hindurch. Das Verhältnis der beiden Spannungen liegt durch die Anschlüsse fest und hängt von der Zahl der Ringe ab. Um die Gleichspannung zu ändern, regelte man die Wechselstromseite, meist mit Transformatoren. Der Feldmagnet wurde mit Gleichstrom vom eigenen Kommutator der Maschine erregt. ## So geht's ![Ein Holzstab auf einem Gestell mit zwei geschlossenen Kupferbändern und einem dritten, in zwei Hälften geteilten Band, darauf drückende Messingstreifen als Bürsten, eine Batterie am geteilten Band und eine zweifarbige LED an den geschlossenen Bändern](https://lastcodex.org/_astro/v3.DTVkyPXL_1kehqi.webp) _Dreht sich das geteilte Band unter seinen Bürsten, kehrt sich der Strom in der LED bei jeder halben Umdrehung um: Aus Gleichstrom wird Wechselstrom._ Ein handgedrehtes Modell zeigt mit einer kleinen Batterie das Bauteil, das die Umformung leistet: den mit Schleifringen verbundenen Kommutator. Man braucht einen Holzstab von etwa 2 cm Durchmesser und 15 cm Länge, zwei Holzstützen dafür, Kupferklebeband, dünnen isolierten Draht, vier federnde Streifen aus Messing- oder Kupferblech, eine Batterie mit einigen Volt, einen kleinen Widerstand zu ihrem Schutz und eine zweifarbige LED mit zwei Beinen samt dem Vorwiderstand, den ihr Hersteller für diese Batteriespannung angibt. Drei Bänder Kupferklebeband um den Stab wickeln, etwa 1 cm breit und 1 cm voneinander entfernt. Die ersten beiden bleiben ganz: Das sind die Schleifringe. Das dritte in zwei Hälften schneiden, mit einer Lücke von etwa 5 mm auf jeder Seite: Das ist der Kommutator. Zwei kleine Löcher bohren und unter dem Band einen Draht von einer Kommutatorhälfte zum ersten Ring führen, von der anderen Hälfte zum zweiten Ring. Den Stab in Kerben der Stützen legen, sodass er sich frei dreht. Die vier Messingstreifen so auf die Grundplatte schrauben, dass jeder auf das Kupfer drückt: einer auf jeden Ring und zwei auf den Kommutator, an gegenüberliegenden Seiten des Stabs. Jede Bürstenspitze schmaler als die Lücken machen. Die Batterie über ihren Widerstand an die beiden Kommutatorbürsten anschließen: Der Widerstand begrenzt den Strom, wann immer eine Bürste beide Hälften zugleich berührt. Die LED und ihren Vorwiderstand in Reihe zwischen die beiden Ringbürsten schalten. Den Stab langsam drehen. Die LED leuchtet eine halbe Umdrehung lang in einer Farbe und in der nächsten halben in der anderen: Der Strom kehrt sich zweimal pro Umdrehung um, wie bei einer Wechselstromquelle. Schneller gedreht, mischen sich die Farben. Ein echter Umformer arbeitet auch umgekehrt: Er nimmt Wechselstrom an den Ringen auf und gibt am Kommutator Gleichstrom ab. ## Geschichte und Entwicklung ![Ein Ringanker auf einer Welle, seine durchgehende Wicklung an vier Punkten angezapft, mit Drähten zu vier Kontaktringen neben einem Kommutator](https://lastcodex.org/_astro/v1.o3qmW34d_Z9YzJB.webp) _Bradleys Maschine von 1887: eine einzige Ringwicklung, an vier Punkten für vier Kontaktringe angezapft, mit einem Kommutator auf derselben Welle._ Am 9. Mai 1887 meldete Charles S. Bradley aus Yonkers (New York) ein Patent auf einen Dynamo an, dessen Ringwicklung zugleich mit einem Kommutator und mit vier Kontaktringen verbunden war. Er schrieb, die Maschine könne dazu dienen, „einen Gleichstrom in einen Wechselstrom zu verwandeln oder umgekehrt“. Das US-Patent 390.439 wurde 1888 erteilt. In einer späteren Anmeldung verringerte er die Anzapfungen auf drei und beschrieb einen Motor, dessen Kommutator den gesamten Strom für Gleichstrommotoren, galvanische Bäder oder Bogenlampen gleichrichtete. Bei Westinghouse entwarf Benjamin Lamme einen Umformer als Gleichstromgenerator in Verbindung mit einem Synchronmotor und erfuhr erst später von Bradleys Patent. Mit den Mehrphasensystemen wurde der Umformer zu einer Standardmaschine. Der Strom ging mit hoher Spannung zu Unterwerken, wo Einankerumformer ihn für Straßen- und Eisenbahnlinien in Gleichstrom verwandelten. Sie brauchten Personal vor Ort. Quecksilberdampfgleichrichter, Glaskolben mit Quecksilber ohne bewegte Teile, formten ebenfalls Wechselstrom in Gleichstrom um, unter anderem für die New Yorker U-Bahn, und wurden ihrerseits von Thyristoren abgelöst, Halbleiterschaltern. ## Wissenswertes - Patentanmeldung: 9. Mai 1887, Charles S. Bradley; US-Patent 390.439, erteilt 1888 - Hauptverwendung: Unterwerke, die Mehrphasenstrom für Straßen- und Eisenbahnen in Gleichstrom umformten - Spätere Umformer ohne bewegte Teile: Quecksilberdampfgleichrichter, dann Thyristoren ## Erfordert - [Elektrischer Generator](https://lastcodex.org/de/inventions/generator/): Bewegung, in Strom verwandelt (1831) - [Elektromotor](https://lastcodex.org/de/inventions/electric-motor/): Strom, der eine Welle dreht (1834) ## Quellen - [C. S. Bradley, Dynamo-electric machine, US patent 390,439, application filed 9 May 1887, granted 2 October 1888](https://patents.google.com/patent/US390439A/en), United States Patent Office, via Google Patents - [Decision in favor of the Tesla rotating magnetic field patents (Westinghouse v. New England Granite Co.; prior art includes 'the Bradley application of May 9, 1887'), Electrical World and Engineer, 8 September 1900](https://teslauniverse.com/nikola-tesla/articles/decision-favor-tesla-rotating-magnetic-field-patents), Electrical World and Engineer, transcribed by Tesla Universe - [C. S. Bradley, System of electrical distribution, US patent 409,450, application filed 20 October 1888, granted 20 August 1889](https://patents.google.com/patent/US409450A/en), United States Patent Office, via Google Patents - [AC Power History](https://edisontechcenter.org/ac-power-history-page/), Edison Tech Center - [HVDC: High Voltage Direct Current](https://edisontechcenter.org/hvdc/), Edison Tech Center - [Transformers (1911 Encyclopædia Britannica), section on rotatory transformers, citing S. P. Thompson, Proc. Inst. Elec. Eng., November 1898](https://en.wikisource.org/wiki/1911_Encyclop%C3%A6dia_Britannica/Transformers), Encyclopædia Britannica, 11th edition, transcribed on Wikisource - [Traction (1911 Encyclopædia Britannica)](https://en.wikisource.org/wiki/1911_Encyclop%C3%A6dia_Britannica/Traction), Encyclopædia Britannica, 11th edition, transcribed on Wikisource - [Dynamo (1911 Encyclopædia Britannica)](https://en.wikisource.org/wiki/1911_Encyclop%C3%A6dia_Britannica/Dynamo), Encyclopædia Britannica, 11th edition, transcribed on Wikisource - [T. J. Blalock, History: The Rotary Era, Part 1, IEEE Power & Energy Magazine, September/October 2013 (Bradley credited with the rotary converter as early as 1888; Lamme's claim)](https://magazine.ieee-pes.org/septemberoctober-2013/history-9/), IEEE Power & Energy Society Fakten geprüft am 2026-10-22. --- The Last Codex · https://lastcodex.org/de/inventions/rotary-converter/ · © The Last Codex. Texte, Tafeln und Figuren: CC BY-NC-ND 4.0.