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wechselnden Betriebsbedingungen selbsttätig schrittweise die erforderliche Leistungsstufe einsteltt.
Elektrische Kontroller für Kraftstromkreise, bei denen eine Kontakte tragende Trommel schrittweise von einem Steuermotor bewegt wird. der aus einem zwischen radial angeordneten Elektromagneten drehbaren Anker besteht, sind bereits bekannt geworden. Die verschiedenen magnetischen Stromkreise, welche die Drehung des Ankers und entsprechende Winkelbewegungen des Kontrollers hervorrufen, werden dabei entweder von einem Hauptschalter aus oder durch Relais gesteuert, welche nacheinander durch Kontakte auf einer Hauptsteuerscheibe betätigt werden, wobei diese letztere in Abhängigkeit von Stromstärke und Spannung des Kraftstromkreises sieh in der einen oder andern Richtung dreht.
Ebenso sind elektrische Telegraphenempfanger bekannt, bei denen ein Anker mit zwei einander gegenüberliegenden Polen zentral zwischen einer ungeraden Zahl radial angeordneter Magnete liegt, so dass die Winkelbewegung des Ankers unter dem Einfluss der Energie der Magnete jeweils einer halben Winkelentfernung der Magnete gleichkommt,
Gegenstand der Erfindung ist eine selbsttätig elektromagnetische Schalteinrichtung für Kontroller, insbesondere für Maschinen mit mehreren Leistungsstufen, mit radial in passenden Winkelabständen angeordneten Elektromagneten und auf der Kontrollerwelle sitzendem Anker, welcher sich von den bisher bekannten ähnlichen Einrichtungen dadurch unterscheidet,
dass bei jeder Winkellage des Ankers immer nur einer der in Betätigungsstellung befindlichen Elektromagnete Strom erhält, während der Strom aus diesem Elektromagnet wieder selbsttätig ausgeschaltet wird, sobald der Anker durch ihn bewegt worden ist.
Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin. dass bei der Schalteinrichtung, deren Elektromagnete über selbsttätig entsprechend der Änderung des Belastungsstromes gesteuerte Relais od. dgl. erregt werden, das einer bestimmten Leistungsstufe entsprechende Relais dann einen Elektro-
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das Relais beeinflusst, die Grenzen der eingeschalteten Leistungsstufe überschreitet, wobei die Relais der nicht extremen Leistungen doppelseitig wirken, indem sie, je nachdem, ob der Strom über die Grenzen der eingestellten Leistungsstufe hinaus zu-oder abnimmt, entweder den Magneten für die höhere oder für die geringere Leistungsstufe erregen.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt das Sehaltungsschema einer Nusfiihrungsform der Erfindung für elektrische Maschinen mit acht Leistungsstufen. die über ebenso viele Elektromagnete und Relais gesteuert werden. Fig. 2 ist eine Detailansicht eines Relais, welches in der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung verwendet werden kann und der hiezu
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Steuernocke zur selbsttätigen Verhinderung des gleichzeitigen Arbeitens mehrerer Elektromagnete, Fig. 4 zeigt das Schaltungsschema einer Ausführungsform der Erfindung mit nur drei Elektromagneten für eine Dreiphasenstrommaschine mit sechs Leistungsstufen.
Die mit Fig. 4 verbunden gezeichnete
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und in perspektivischer Ansieht eine Steuernoeke zur selbsttätigen Verhinderung der gleichzeitigen ErregungmehrererElektromagnete.
Auf der Kontrollenvelle e sitzt der Halter t des Kempaketes g aus unterteiltem Eisen, welches den
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tätig verstellt. Zwecks genauer Einstellung der die Kontaktsegmente tragenden Kontrollerwelle ist dieselbe mit einer an sieh bekannten und nicht gezeichneten sternförmigen Steuerscheibe versehen, in deren Einkerbungen, die der Zahl der Leistungsstufen entsprechen, eine Rolle* unter Federdruek eingreift,
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in die nächste Einkerbung drängt und die Kontrollerwelle in der dem tiefsten Punkt der Einkerbung entsprechenden Kontaktstellung enthält.
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magneten E III und zu einem kleinen Teil auch die beiden benachbarten Elektromagneten E II und E IY. Bei andern Winkellagen sind die Verhältnisse analog.
Sollte die Zahl 11- der Leistungsstufen eine ungerade Zahl sein. so können n Elektromagnete in gleichen Winkelabständen speiehenförmig angeordnet, der Anker jedoch. wie in Fig. 4 dargestellt, doppelseitig ausgebildet werden. Die beiden Kernpakete g und g'bewirken dann abwechselnd die Verstellung der Kontrollerwelle von der einen zur andern Leistungsstufe, wobei die Winkelverstellung für jeden
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Elektromagneten, da bei der nächsten Verstellung das Kernpaket g von einem dieser beiden Elektromagneten angezogen werden muss.
Wenn die Kontrollerwelle bei ihrer schrittweisen Bewegung in einer der Endlagen angekommen ist. welche der Mindestleistung bzw. der Höchstleistung entsprechen. so würde ein weiterer Schritt in der bisherigen Drehrichtung den plötzlichen Übergang in die entgegengesetzte Endlage bedingen, was
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hindern, dass der Kontroller direkt von der ersten Leistungsstufe zur letzten übergeht und umgekehrt. Die Verstellung findet stets schrittweise nach vorwärts oder rückwärts statt und niemals kann eine volle Umdrehung erreicht oder Überschritten werden.
Die oben beschriebenen Anordnungen des Ankers und der Elektromagnete ermöglichen eine selbsttätige Verstellung ohne Einschaltung von Reibungswiderständen und bedürfen daher keiner Schmierung und Wartung.
Die folgende Beschreibung einer selbsttätigen Schalteinrichtung für Kontrollerwellen mittels Relais nimmt Bezug auf ein in den Fig. 1, 2 und 3 dargestelltes Ausführungsbeispiel, an Hand dessen die selbsttätigen Schaltvorgänge erläutert werden, wobei jedoch die konstruktive Ausführung innerhalb des Rahmens der Erfindung mannigfach abgeändert werden kann.
Im oberen Teil der Fig. 1 bezeichnen die Buchstaben L und die Zahlen von 1 bis 15 das theoretische
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einer bestimmten Lage in der einen oder andern Bewegungsrichtung plötzlich aussehlägt. Jedes Relais D ist ferner mit einer Verzögerungscinrichtung r versehen, so dass vorübergehende Stromschwankungen nicht zur Wirkung gelangen können.
Um plötzliche Stösse auf die magnetische Stange 1 : zu vermeiden. kann das Solenoid auch noch mit nicht dargestellten elektromagnetischen Kompensierungseinrichtungen verschen sein. Diese können beispielsweise aus zwei inneren Kernen aus in Röhrenform gewickelten Eisenlamellen bestehen, deren eine feststeht und eine Bohrung aufweist. durch welche sich die Stange i hin-und herbewegen kann, während die andere auf der Stange ;'sitzt. Diese beiden Kerne haben einerseits ein becherförmiges bzw. ein zugespitztes Ende. zwischen denen ein geniigender Spielraum ist. um der Stange'i die nötige Bewegung zu gestatten.
Im unteren Teil der Fig. 1 ist ein Dreitanker gezeigt, welcher auf der Kontrollerwelle e sitzt. Die-
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und diese sind mit den Kontakten o und 11 der zugehörigen Relais verbunden, ausserdem sind die acht Elektromagnete einzeln mit acht Metallsegmenten verbunden, mit denen eine Bürste an dem zentralen umlaufenden Anker nacheinander in Berührung kommt. Die Erregung der Elektromagnete E erfolgt über die Kontakte o p der entsprechenden Relais D von der Sekundärwicklung eines stromreduzierenden Transformators t aus. dessen Primärwicklung mit zwei Linien der Maschine verbunden ist.
Die Elektromagnete können bei geringer Spannung des Stromes auch ohne Transformator t über die Relais direkt mit der Leitung verbunden werden.
Die umlaufende Bürste der Schalteinrichtung bildet in jeder der acht Stellungen mit drei aufeinanderfolgenden Segmenten Kontakt, mit Ausnahme der zwei Endstellungen, in denen sie nur zwei Segmente berührt. Das erste und letzte Kontaktsegment (I und V711) sind daher kurzer, und es ist zwischen ihnen ein grösserer freier Zwischenraum gelassen (s. Fig. l), so dass. wenn der umlaufende Anker in einer der Endstellungen angekommen ist, die Bürste den Stromkreis zur benachbarten Endstellung nicht schliessen kann. Demzufolge wird die Ankerbewegung immer nur sehrittweise vor sich gehen und eine volle Umdrehung weder erreichen noch überschreiten.
Ausserdem ist zur Vermeidung der Möglichkeit, dass zwei oder mehr Relais 1J ihre Elektromagnete E
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bildung 45 ). Die Möglichkeit der Verschiebung ihrer magnetischen Stangen'1 : hängt von der Stellung eines konzentrisch zur Kontrollerwelle e angeordneten Nockenringes s ab, welcher mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Paaren von Einbuchtungen s' versehen ist, von denen jedes Paar eine Einbuchtung
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17ici) in neutraler Stellung gehalten werden und daher nicht betätigt werden können.
Wenn daher der Belastungsstrom innerhalb der Höchst- und Mindestgrenzen liegt, die einer gegebenen Leistungsstufe entsprechen, ist keiner der Elektromagnete E unter Strom, während immer nur ein Elektromagnet auf einmal durch das Relais betätigt werden kann. wenn diese Grenzen überschritten werden. Dabei ist diese Erregung nur eine momentane. da die durch den erregten Elektromagneten hervorgerufene Bewegung der Kontrollerwelle e den Nockenring s zwingt, das Relais wieder in die neutrale Lage zurückzuversetzen. sobald die Einbuchtungen s'über die Knoten i der Relaisstange i hinausgehen, d. h. von diesen wieder weg bewegt werden.
Der Energieverbraueh ist daher bei dieser Einrichtung äusserst gering, da er sich auf den von den vier Solenoidstromkreisen der Relais n aufgenommenen niedergespannten Strom beschränkt.
Die Einstellung der Empfindlichkeit der Schalteinrichtung geschieht in folgender Weise : Mit jedem der Solenoidstromkreise ist ein Widerstand u, ire, u, H"'in Serie geschaltet, mit dessen Gleitarm v, v', v'', v'' der Maximal- und Minimalwert des für jede Leistungsstufe zuzuteilenden Stromes eingestellt wird. u. zw. unabhängig von den Werten. die für die ändern Leistungsstufen eingestellt wurden.
Dies ist von der grössten Bedeutung insbesondere für den Fall. als zahlreiche Leistungsstufen vorgesehen werden, bei denen die Grenzen der Intensität zwischen aufeinanderfolgenden* Leistungen häufig unbestimmt sind. Ferner ist es möglich, den verschiedenen Leistungsstufen selbst bei laufendem Motor andere Grenzwerte zu geben, was bei zugänglicher Anordnung der Widerstände bequem durchzuführen ist.
Bei der beschriebenen Anordnung dient jedes Relais D für zwei Leistungsstufen. Diese Anordnung wurde insbesondere für die selbsttätige Einstellung von Maschinen für mehrere Leistungsstufen gedacht, bei denen für die niederen Leistungsstufen die Stromkreise im Stern geschaltet werden und für die höheren
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vier den niederen Leistungsstufen entsprechenden Lagen Kontakt bildet, und mittels eines Gleitarmes . : z", z''' für die genaue Einstellung eines jeden der genannten Widerstände.
Es erhellt, dass bei einer andern Zahl von Leistungsstufen auch die Zahl der Elektromagnete und der Relais sich gegenüber dem gezeigten Beispiel entsprechend ändert.
Die Fig. 4-7 zeigen eine Ausführungsform der Sehaltvorriehtung für Kontrollerwellen nach der Erfindung, bei der die Zahl der Elektromagnete nicht gleich der Zahl der verlangten Leistungsstufen ist, sondern geringer. z. B. ein Magnet für zwei Leistungsstufen.
In diesem Fall wird ein doppelseitiger Anker verwendet, der mit einer ungeraden Zahl radial angeordneter Magnete zusammenarbeitet, und die Anordnung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der Anker auf der einen Seite zur Einstellung der niederen Leistungen dient, während die andere Ankerseite zur Weiterdrehung der Kontrollerwelle für die Einstellung der hohen Leistungen dient.
In den Fig. 4 und 5 ist die Kontrollerwelle mit e bezeichnet und mit t der Halter der Kernpakete y
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einer Mehrzahl ringsum radial angeordneter Magnete E der Kontrollerwelle e die Impulse zu bestimmten Winkelverstellungen übermitteln, wodurch eben die Selbsteinstellung des Kontrollers verwirklicht wird.
Ebenso wie beim erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel besitzt der Kontroller auch hier eine nicht gezeichnete sternförmige Nocke, um mit deren Hilfe die Kontaktsegmente stets genau in die richtige Lage für den neu herzustellenden Stromkreis zu bringen.
Im oberen Teil der Fig. 4 bezeichnen die Buchstaben L und die Zahlen von 1 bis 12 das Schema einer Dreiphasenweehselstrommaschine, welche mehrere, hier z. B. sechs Leistungsstufen zu liefern vermag, wenn ihre verschiedenen Phasenwieklungen verschieden kombiniert werden. Die Einrichtung zur selbsttätigen Schaltung besteht aus einem System von Relais D, welche durch die Änderung der Inten- sität des bei den verschiedenen Leistungsstufen aufgenommenen Stromes gesteuert werden.
In Serie mit den drei Stromkreisen der Maschine sind die Primärwicklungen der drei stromreduzierenden Transformatoren geschaltet, deren Sekundärwicklungen entsprechende Stromkreise der drei Relais D III-VI, D II-V, DI-IV speisen, wobei auch hier jedes Relais für zwei Leistungsstufen dient, Das Relais D I-Ir, das durch den Transformator c erregt wird, dient zum Übergang auf die Leistungsstufen II, III und V, das zweite Relais D 11-V. das durch den Transformator b erregt wird, dient zum Übergang auf die
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Die Relais werden zweckmässig mit magnetischer Kompensierung ausgestattet, um zu sprunghafte Bewegungen zu verhindern.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausfulirungsform einer elektromagnetischen Schalteinrichtung mit zwei-
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magnete I-IV, II-V und III-T'L in Winkelabständen von 600 zueinander angeordnet. Die drei Elektromagnete erhalten über die Kontakte o, p vom Sekundärstromkreis eines stroll1l'eduzierenden Transformators t aus ihren Strom, zweckmässig unter Zwischenschaltung eines Kondensators t1 zur Verminderung der Funkenbildung. Die drei Relais D 11I-VI, D ¯II-V und D I-IV sind rund um die Kontrollerwelle e in der aus Fig. ss ersichtlichen Weise angeordnet, mit gleichen Winkelabständen von 60 untereinander, entsprechend der Anordnung der Elektromagnete E.
Eine Verschiebung ihrer Stangen t
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auch Teile von benachbarten Elektromagneten, auf welche er vielleicht demnächst gerichtet wird. Die Kontrollerwelle ist in der Zeichnung beispielsweise in der Stellung für die dritte leistungsstufe gezeigt, da das Kernpaket g auf den Elektromagnet III-VI gerichtet ist, wobei es jedoch auch einen Teil des mittleren Elektromagneten E II-V bedeckt und daher leicht in die Stellung für die zweite Leistungs- stufe Übergehen kann, wenn die Intensität des von der Maschine aufgenommenen Stromes dauernd unter eine bestimmte Grenze sinkt. so dass hiedurch der Kontakt 1) des Relais D III-VI geschlossen wird.
Anderseits überdeckt jedoch das Kernpaket yi einen Teil des Elektromagneten E I-IV, der bereit ist. in die Stellung der Leistungsstufe IV überzugehen, wenn die Stromstärke dauernd einen bestimmten Grenzwert übersteigt, da in diesem Fall der Kontakt o des Relais III-VI geschlossen wird,
Um zu vermeiden, dass mehrere Elektromagnete gleichzeitig arbeiten, ist eine in Fig. 6 dargestellte
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mit drei Relais arbeitet.
Die Einstellung der Empfindlichkeit der Einrichtung geschieht ebenfalls wie bei jener Ausfiihrungsform durch drei Widerstände u, u', u'', u''' mit einstellbaren Gleitarmen x, r', c'', r''', auf die für jede
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Leistungsstufe gewünschten Maximal- und Minimalstromwerte. wobei die Werte für jede Stufe ohne Rücksicht auf die für die Nachbarstufen festgesetztell Werte eingestellt werden können.
Wie bereits beschrieben wurde, dient jedes Relais D für zwei Leistungen, wobei ein auf der Kon-
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des Halters f mit diesem verbunden ist und daher mit dem Anker g umläuft.
Um zu vermeiden, dass der Kontroller unmittelbar von der höchsten zur niedersten leistngs- stufe übergeht oder umgekehrt. ist bei dieser Ausführungsform die in Fig. 7 dargestellte Einrichtung getroffen, die aus einem Ring y besteht, der mittels einer Isolierung auf dem Halter t des Ankers y sitzt und der nicht auf seinem ganzen Umfang aus leitendem Material besteht, sondern durch ein Isolierstück @1 unterbrochen ist. Der vom Transformator t gelieferte Strom gelangt durch diesen Ring y und die BÜrste.'/"' zu den Elektromagneten B III-VI und E I-IV.
Der Ring y ist in Fig. 7 in der Stellung gezeichnet. in welcher der Kontroller für die niederste erste Leistungsstufe eingestellt ist und nicht in der der Fig. 4 entsprechenden Stellung für die dritte Leistungsstufe. Der vom Transformator t dem Elektromagnet E III -VI zufliessende Strom ist unterbrochen, weil die Bürste//", welche den Strom diesem Elektromagnet zuführt, auf dem Isolierstück des Ringes ;/ruht. Eine weitere Verminderung des Maschinenstromes hat daher keinen Einfluss auf den Kontroller.
Wenn anderseits der Kontroller in der Stellung ist. welche der sechsten (höchsten) Leistungsstufe entspricht, befindet sich das Isolierstück in der bei !/gestrichelt angegebenen Lage genau gegenüber einer andern Bürste 1/"", welche daher dem Elektromagnet EI-IV keinen Strom zuführen kann, so dass eine weitere Steigerung der Intensität des aufgenommenen Stromes keine weitere Drehung des Kontrollers über die sechste (höchste) Leistungsstufe hinaus bewirken kann.
Statt der gezeigten einphasigen können auch drei- und mehrphasige Elektromagnete verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Selbsttätige elektromagnetische Schalteinriehtung für Kontroller. insbesondere für Maschinen mit mehreren Leistungsstufen, mit radial in passenden Winkelabständen angeordneten Elektromagneten und auf der Kontrollerwelle sitzendem Anker, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Winkellage des
Ankers (g) immer nur einer der in Betätigungsstellung befindlichen EIektromagnete E) Strom erhält. während der Strom aus diesem Elektromagneten (E) wieder selbsttätig ausgeschaltet wird, sobald der
Anker (g) durch ihn bewegt worden ist.