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Österreichische PATENTSCHRIFT N 16809. SIEMENS & HALSKE, AKTIENGESELLSCHAFT m BERLIN,
WIEN UND BUDAPEST.
Vorrichtung zum Entnehmen von Gleichstrom aus einer Wechselstromquelle.
Den Gegenstand vorliegender Erfindung bilden Verbesserungen an jener Vorrichtung zum Entnehmen von Gleichstrom aus einer Wechselstromquelle, bei welcher der Strom durch einen unter dem Einflusse einer Spule im Nebenschluss zur Wechselstromquelle synchron schwingenden, einen Kontakt im Hauptschluss steuernden Unterbrecher entnommen wird (siehe Ö. P. Nr. 16026), wobei zur Verminderung der Funkenbildung beim Unterbrecher ein Kondensator mit der im Nebenschluss liegenden Spule in Reihe geschaltet ist, um eine die Erreichung dieses Zweckes begünstigende Phasenverschiebung zu erzielen.
Diese Verbesserungen bestehen darin, dass entweder in den Hauptstromweg eine Drosselspule eingeschaltet ist, welche den Abfall der Ladestromkurve verzögert und die Schliessungsdauer des Kontaktes verlängert, oder dass im Nebenschlussweg der Erregerspule eine Drosselspule von veränderlicher Selbstinduktion mit dem Kondensator in Reihe geschaltet wird, wodurch infolge der Veränderlichkeit der Selbstinduktion der Drosselspule der Kondensator hinsichtlich seiner Wirkungsgrosse eingeregelt werden kann.
Bei der erwähnten, im Ö. P. Nr. 1602G beschriebenen Vorrichtung hat sich nämlich gezeigt, dass mit Hilfe des Kondensators wohl ein synchrones Arbeiten des Unterbrecher zu erreichen, nicht aber vollkommen jene Schwierigkeit zu überwinden ist, welchezumal bei schwacher induktiver Belastung des Wechselstromnetzes-aus der unsymmetrischen Form der Wechselstromkurve erwächst. Diese Kurve ist-unter der gemachten Voraus- setzung-insofern unsymmetrisch, als sie nach Überschreitung des Scheitels steiler abfällt, als sie ansteigt. Nun will aber die träge Masse des Ankers gleichförmig schwingen und die notwendige Folge davon ist, dass, wenn die Schwingungen in Hinsicht auf das Schliessen des Kontaktes richtig eingestimmt sind, das Öffnen nicht ganz richtig erfolgt oder umgekehrt.
Ein nicht genaues Zusammentreffen des Öffnungsmomentes mit dem Moment der Spannungsgleichheit zwischen Batterieklemmen und Ladestromphase ist aber um so fühlbarer, als bei dem steilen Kurvenabfall ein sehr kleiner Zeitraum schon einen
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wird um so grösser, je höher die Klemmenspannung, je kürzer folglich die Zeitdauer des Kontaktschlusses wird.
Dieser Schwierigkeit wird durch die Anordnung einer Drosselspule begegnet, vorzugsweise einer solchen, deren Selbstinduktion zwecks Regelung der Wirkungsgrösse veränderlich ist. Diese entweder nur den Ladestromkreis oder aber bei Einschaltung in die Wechselstromzuleitung vor der Gesamtvorrichtung auch den Nebenstromweg der Unterbrecherspule beherrschende Drosselpule hat die Wirkung, dass sie in jedem Falle die Ladestromkurve, im letzteren Falle auch die Stromkurve im Nebenschlussweg verändert, u. zw. insofern, als unter selbstverständlicher Erniedrigung der Scheitelspannung (Abflachung der Kurve) die zur Ladung benutzte Kurve vom Zeitpunkt der Kontaktschliessung ab in die Länge gezogen wird. Zeitlich betrachtet wird also der nutzbar zu machende Perioden-Bruchteil verlängert.
Der dadurch verursachte sanftere Kurvenabfall ermöglicht eine genauere, leichtere Innehaltung des-richtigen Öffnungsaugenblickes und die verlängerte Dauer'des Perioden-Bruc11teîles erleichter auch das richtige Wirken der Vorrichtnag bei relativ hoher Bätterissspannung.
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angenommenen Ausfl1hrungsfalle beim Loslassen des Ankers dl geschlossen wird. Vom Anker geht der Strom weiter durch Draht 12 zur Drosselspule q, deren Kern ql durch Schraubengewinde verstellt werden kann. Der Draht 1. 9 stellt die Verbindung mit der Sammelbatterie 1 her, von welcher aus der Stromweg durch Draht 14, Ausschalter r1, Draht 15, Ausschalter r, Sicherung s und Draht 16 vervollständigt wird.
Der Nebenweg für die Erregerspule j wird von dem bei abgezweigten Draht 16, dem Vorschaltwiderstand 17, dem Kondensator n, dem Draht 18, den Wicklungen j und dem Draht 19 gebildet.,
In einen zweiten Nebenweg, gebildet von den Drähten 14, 20, 21 und 13 mit Widerstand < ss sind die zweiten Wicklungen p der Erregerspule eingeschaltet, um zum Zwecke der selbsttätigen Regelung mit dem Gleichstrom der Sammelbatterie 1 gespeist zu werden.
Die Wirkung der Drosselspule in dieser Schaltungsweise zeigt das Schema (Fig. 3), in welchem A B die neutrale Linie, C D E die unsymmetrische Kurve des Wechselstromes im Nebenschlusswege zwischen den Zuleitungen 15 und 10, F G II die ebenfalls unsymmetrische Ladestromkl1rve und 1 K die Lage der Batterieklemmenspannung bedeutet.
Ist die Vorrichtung ohne Drosselspule derart eingeregelt, dass die Schliessung des Kontaktes bei 7 erfolgt, so wird wegen der fehlenden Symmetrie der Kurve ('1J E die Öffnung des Kontaktes nicht bei K, sondern zwischen K und E erfolgen und beim Öffnen ein schädlicher Lichtbogen eintreten. Die eingeschaltete Drosselspule lässt die Kurve C 1) E
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Kurventeil D JE'genähert wird. Man kann die Drosselspule so bemessen, dass der Punkt H1 in den Fusspunkt des vom wirklichen Öffnungspunkt Kl auf A B gefällten Lotes fällt, d. h. dieselbe richtige Beziehung zum Öffnungspunkt erhält, die der Nullpunkt F des steigenden Kurventeiles zum Schliessungspunkt 1 hat.
Nach Fig. ist dagegen die Drosselspule ( vor der Gesamtvorrichtung in die Wechselstromzuleitung15eingeschaltet.
Bei dieser zweiten Schaltungsweise wird durch die Drosselspule q sowohl die Stromkurve im Hauptstromweg, wie auch die Kurve im Nebenschlussweg während der Schlicssungs-
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aber auch mit der Kurve C 1) E vor sich gegangen, soweit sie die Form C Di KI genommen hat. Dadurch wird der Öffnungspunkt K1 nach Kl hinausgeschoben und bei entsprechender Bemessung der Selbstinduktion der Drosselspule wird wiederum Punkt 111
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deren Wirkung fast ganz aufgehoben und als Folge davon die Spannungskurve sehr schnell zurNullinieabfallenwürde.
Vermöge der beschriebenen Wirkung kommt die Drosselspule dem Kondensator insofern zu Hilfe, als man denselben entweder nur auf die @nfsteigende Seite oder nur
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gegen die Symmetrie der Kurve annähernd und soweit es der Zweck erfordert, wieder herstellen, also die Bedingungen schaffen kann, unter denen der Kondensator erfolgreich wirkt.
Natürlich können auch zwei Drosselspulen zugleich derart angewendet werden, dass sie je in einer der beiden vorbeschriebenen Schaltungsweisen angeordnet werden.
Dem Vorausgehenden zufolge kann das richtige Mass der Voreilung nur dadurch erreicht werden, dass der Kondensator in seiner Kapazität so bemessen wird, dass seine Wirkung der Selbstinduktion der Spule, der Hysteresis des Eisens, der mechanischen Trägheit der bewegten Masse möglichst genau entspricht. Da aber eine Vorausberechnung der Kapazität bislang kein brauchbares Resultat ergeben hat, so ist man auf die empirische Abstimmung der Wirkungsgrösse angewiesen. Dieser Weg ist weder bequem noch sicher, da sich die Wirkungsgrisse beim Einspannen des Kondensators durch Annäherung der FranklinschenTafelnumeinevorhernichtgenauzubestimmendeGrösseerhöht.
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Um auf möglichst einfachem und für die Praxis brauchbarem Wege die Wirkungsgrösse einzuregeln, also einen möglichst genauen gleichphasigen Gang des Unterbrechers herbeizuführen, wird gemäss vorliegender Erfindung in den Nebenstromweg des Kondensators und des Unterbrechers und in Reihenschaltung mit dem Kondensator eine Drosselspule eingeschaltet, deren Selbstinduktion sich wie bei der vorerwähnten Drosselspule durch Ausziehen und Einschieben des Kernes oder auch durch Ab-und Zuschalten von Windungen innerhalb zureichender Grenzen verändern lässt. Die Wirkungsgrösse des Kondensators wird nur roh, u. zw. so bemessen, dass an und für sich die Phase über Gebühr vorgeschoben werden würde ; die Wirkungsgrösse wird dann mit Hilfe der Drosselspule auf das ge- wünscht. Mass zurückgeführt.
Fig. 5 zeigt das Schaltungsschema für diese Anordnung.
Der Wechselstrom der Stromquelle f wird über Draht 9, Sicherung s, Ausschalter r, Draht 10, Anlasswiderstand t und Draht 11 zum Arbeitskontakt u geleitet, welcher in dem angenommenen Ausführungsfalle beim Loslassen des Ankers dl geschlossen wird. Vom Anker geht der Strom weiter durch Draht 13 zur Batterie 1, von hier über Draht 14,
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gebildet wird, welch letzterer zum Hauptstromweg 10 zurückführt. Vor dem Kondensator m ist zwischen die Drähte 16 und 18 die Drosselspule x eingeschaltet, deren Kern y zwecks Regelung der Wirkungsgrösse ausziehbar und einschiebbar ist. Der weitere Nebenschluss- weg 20, 21 mit den Spulenwicklungen p und dem Widerstand w1 bewirkt die Regelung der Tätigkeit des Unterbrechers in der oben beschriebenen Weise.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Entnehmen von Gleichstrom aus einer Wechselstromquelle mit einem unter dem Einfluss einer Spule im Nebenschluss zur Wechselstromquelle synchron schwingenden, einen Kontakt im Hauptschluss steuernden Unterbrecher und einem in den Nebenschlussweg sowie in Reihe mit der Spule eingeschalteten Kondensator, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hauptstromweg eine Drosselspule eingeschaltet ist, welche den Abfall der Ladestromkurve verzögert und die Schliessungsdauer des Kontaktes verlängert.