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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung elektrischer, von einer Nebenschlussdynamo gespeister Stromkreise.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung elektrischer Stromkreise auf gleichmässige Stromstärke oder gleichmässige Spannung oder auf beides, und zwar bei einem System von einem oder mehreren Stromquellen. Die Erfindung ist besonders anwendbar bei Dynamomaschinen, welche mit Hilfssammlerbatterien zusammen benutzt werden, beispielsweise bei elektrischen Beleuchtungsanlagen, zumal dann, wenn, wie
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der zweckmässigsten Ausführungsform der Erfindung liegt die Sammlerbatterie im Nebenschluss zu den Verbrauchsstellen. Zum Zwecke der Regelung ist ein Rheostat angeordnet, welcher bei wechselndem, auf ihn ausgeübtem Druck weitgehende Unterschiede im elektrischen Widerstand ergibt.
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Fig. 1 und 2 zeigen schematisch einfache Ausführungsformen für Nebenschlussdynames.
Fig. 3 ist eine Vorderansicht und Fig. 4 eine teilweise Seitenansicht einer besonders zweckmässigen Vorrichtung zum Ändern des Widerstandes und Schliessen des Stromkreises.
In Fig. 5 ist ein Schaltungsschema, beispielsweise zur Beleuchtung eines Wagens dargestellt.
Fig. 6 ist eine Oberansicht einer zweckmässigen Form einer Widerstandssäule, Fig. 7 eine Seitenansicht und teilweise ein Schnitt eines Säulenteils, Fig. 8 ist ein Grundriss einer der zur Zusammensetzung dieser Säule benutzten Blechplatten. Die Erfindung ist nicht
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ohne Batterie benutzt worden.
In Fig. 1 ist die Dynamo ; ! mit dem Anker 2 und der Feldmagnetwicklung 3 ver-
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batterie 5 liegt im Nebenschluss zu den Verbrauchsstellen 6, welche jede erforderliche Beschaffenheit haben können.
Die Antriebskraft zur Betätigung der Reguliervorrichtung wird durch ein Solenoid 7 erhalten, dessen Wicklungen entweder in Reihe mit dem Arbeitsstromkreis oder im Nebenschluss oder in beiden Schaltungen liegen, je nach den erwünschten Resultaten. In den Fig. 1 und 2 ist die Ilauptwicklung bei 8 in Reihe mit dem Arbeitsstromkreis 4 geschaltet. Der Kern. 9 des Solenoids ist mit einer mechanischen Belastung verbunden, so dass derselbe bei der Bewegung zur Stromregulierung einen mechanischen Widerstand erfährt, welcher beispielsweise durch eine Feder 10 geliefert wird. In Fig. 1 und 2 ist der Korn.' mittels eines Hebels- ? j !, der bei 12 drehbar gelagert ist, mit der Feder 10 ver- bunden.
Durch passende Wahl der Ilebelübersetzung kann man in bekannter Weise geeignete Kräfteverhältnisse erzielen.
Der elektrische Widerstand 13 liegt zwischen zwei Druckplatten 14 und 15. Die Platte 1. 5 ist gelenkig an dem Arm des Hebels 11 angeschlossen, welcher dem Kern entgegengesetzt liegt. Es kann jeder beliebige, geeignete Widerstand bekannter Art angewandt werden, der bei Veränderungen des die Widerstandselemente zusammenpressenden Druckes einen verschiedenen Leitungswiderstand hat. Die Anordnung des Widerstandes kann natürlich senkrecht, wagerecht oder schräg sein.
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sie in solcher Richtung herumlaufen, dass die Nebenschtusswicktung die Wirkung der bei 8 angeschlossenen Hnuptstromwicldung verstärkt. Dies wird durch die gleichgerichteten Pfeile am gberen und.unteren Ende des S91noide8 angedeutet.
Die mit 16 und 17 verbundene Wicklung kann als Hilfswicklung bezeichnet werden und ergibt eine grössere Empfindlichkeit und feinere Regulierung. Dies trifft auch bei der Ausführungsform der Fig. 2 zn.
Wenn man den Stromkreis in Fig. 1 verfolgt, so sieht man, dass der die positive Bürste der Dynamo verlassende Strom sich bei 18 verzweigt. Der vom Arbeitsstromkreis abgezweigte Strom fliesst durch die Säule 13 und von da durch den Draht 19 zu demjenigen Anschluss der Feldmagnetwicklung, welcher nicht unmittelbar mit der Ankerbürste verbunden ist. Die Solenoidwicklung 7 ist parallel zum Widerstand 13 geschaltet, so dass durch die Leitungen 16, 17 ein Strom fliesst, der um so grösser ist, je grösser der Widerstand der Säule 13 wird.
Durch geeignete Wahl der Windungszahl in der Hilfswicklung und der Windungszahl der bei 8 angeschlossenen Hauptwicklung kann ein vergleichsweise kleiner Strom in der Hilfswicklung beinahe jeden gewünschten Teil der Regulierungsarbeit ausführen. Infolgedessen können kleine Stromveränderungen in der Hilfswicklung grosse Unterschiede in der Ampèrewindungszahl zur Folge haben, welche auf den Kern 9 zur Wirkung kommen.
Die Anordnung nach Fig. 1 ist für die Fälle besonders geeignet, in welchen die Verbrauchsstellen 6 durch eine mit wechselnder Geschwindigkeit angetriebene Dynamo gespeist werden, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn die Dynamo von einer Achse eines Eisenbahnwagens angetrieben wird. Bei derartigen Systemen ist es erwünscht, dass ein im wesentlichen gleichmässiger Strom zur Ladung der Batterie 5 vorhanden ist, was in folgender Weise erreicht wird.
Wenn die Geschwindigkeit der Dynamo ein wenig steigt, so beginnt infolgedessen die Stromstärke zu steigen, wodurch eine erhöhte Zugwirkung auf den Kern 9 ausgeübt wird. Dadurch wird die zusammendrückende Wirkung der Feder 10 auf die Säule 13 verringert, wodurch der Widerstand der Säule erhöht und der Feldmagnet geschwächt wird.
Gleichzeitig wird infolge dieser Zunahme des Widerstandes ein stärkerer Strom durch die Hilfswicklung geschickt, so dass die Wirkung dieser Wicklung den Widerstand bei 13 noch mehr erhöht.
Indem der Feldmagnet geschwächt wird, wird die Wirkung der Serienwicklung des
Solenoides verringert und die Abnahme der Wirkung dieser Wicklung zusammen mit der
Zunahme der Wirkung der Hilfswicklung dauert fort, bis, nachdem eine neue gleichmässige
Geschwindigkeit der Dynamo erreicht ist, ein Gleichgewichtszustand eintritt. Aus dem Aus- geführten ist ohne weiteres ersichtlich, dass die notwendige Zunahme des Arbeitsstromes verhältnismässig klein ist, da die Ililfswicklung bei der Zunahme des Widerstandes bei mit in Tätigkeit tritt. Auf diese Weise vergrössert die Hilfswicldung die Empfindlichkeit der Regulierung.
Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Hilfswicklung an einer
Seite mit der Säule 13, an der anderen Seite jedoch durch die Leitung 20 unmittelbar mit der negativen Bürste der Dynamo verbunden. Die Hilfswicklung ist in diesem Falle in Nebenschluss zu dem Feldmagneten, anstatt in Nebenschluss zum Widerstand 13 gelegt.
Da sowohl der Feldmagnet, als auch die Hilfswicklung mit dem Widerstand 13 in Reihe an die Bürsten geschaltet sind, erhält, wenn der Widerstand 13 wächst, die Hi) fswick) ung
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wicklung entgegengesetzt gewickelt sein, wie durch die gegeneinander laufenden Pfeile am Solenoid 7 veranschaulicht ist. Die Ausführungsform nach Fig. 1 ist im allgemeinen vorzuziehen.
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dargestellt, welche den Hauptstromkreis rechtzeitig schliesst und ihn unterbricht, wenn die
Dynamo ihre Geschwindigkeit soweit verringert, dass durch die Wirkung der Sammler- batterie 5 < i Stromriehtung im Anker umgekehrt wird. Diese Stromschlussvorrichtung ist t bei der Ausführungsform nach Fig. 3,4 und 5 mit dem Widerstand verbunden.
Wenn eine Dynamo aus dem Ruhezustande in Bewegung gesetzt wird, so ist eine beträchtliche Zeit erforderlich, bis Strom und Spannung die normale Durchschnittsgrösse erreicht haben. Es ist wünschenswert, dass während dieser Zeit die Regu1iervorrichtung
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fähigkeit eines Widerstandes dieser Art nicht ausreichend. Aus diesem Grund kommt bei der Ausuhrungsform nach Fig. 3, 4 und 5 die Widerstandssäule nicht ether in Tätigkeit, als oine ungefähr dem normale Zustand entsprechende Spannung im Stromkreis vor. handen ist.
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ein Gewicht 22 entgegen, welches in Fig. 5 durch eine Feder 23 ersetzt ist.
Durch Anwendung eines solchen mechanischen Widerstandes kann man erreichen, dass das Solenoid den Kern nicht eher einzieht, ehe nicht eine bestimmte Stromstärke vorhanden ist.
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haupt 24 drückt auf das obere Ende der Säulen. Das Querhaupt 24 ist mit einer Muffe 25 versehen, in welche ein auf eine Feder 27 drückender Kolben 26 lose eingreift. Der Kolben 26 wird mittels einer Stellschraube 28 in einer Muffe 29 befestigt, welche an einem in einer Büchse 31 drehbaren Zapfen 30 befestigt ist (vgl. Fig. 4). Die Konstruktion gestattet eine gewisse Drehung des Qnerhauptes zum Ausgleich kleiner Verschiedenheiten in der Höhe der bei den Säulen 13.
Mit dem Querhaupt 24 sind zwei Kontaktstücke. 9, 2 und 33 verbunden, welche den Stromkreis des Solenoids schliessen (Fig. 5). Ein Druckstift 34 ist mit Spiel durch das Polstück 34* hindurchgefülhrt und am oberen Ende des Kernes 9 befestigt. Ein Schlussstück 35 aus Metall ist isoliert an der Stossstange befestigt. Das Ende des Kernes 9 wird zweckmässig kegelförmig gestaltet (punktiert in Fig. 3) und entsprechend das Polstück 34" kegelförmig ausgedreht. Dadurch wird die Verschiedenheit der Anziehung bei wechselnder Entfernung des Kernes vom Polstück verringert.
Wenn ein Strom von genügender Stärke durch das Solenoid fliesst, so wird das Gewicht 22 oder die Feder 23 überwunden und der Kern 9 so weit eingezogen, dass das Schlussstück 35 mit den Anschlussstücken 32 und 33 in Kontakt kommt.
Diese Anschlussstücke können in beliebiger, geeigneter Weise am Querhaupt 24 angebracht werden und bestehen in der dargestellten Ausführangsform ans biegsamen, bei 36 hinter dem Querhaupt 24 befestigten Metallstreifen, welche sich unterhalb der Isolierplatte 37 an der Unterseite des Querllauptes wagerecht erstrecken.
Das Schlussstück 35 schliesst zuerst den Stromkreis für die Verbranchslörper und beginnt dann sofort den aufwärtsgerichteten Druck auf das Querhaupt 24 der Feder 27 entgegen auszuüben, wodurch der Widerstand in den Säulen 13 wächst.
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Solenoid besteht in diesem Falle ans drei Wicklungen 7a, 7\ 7e. Die Wicklung 7" kann ungefähr die Hälfte der Ampèrewindungen enthalten und ist mit dem Arbeitstromkreis 4 in Reihe geschaltet. Die Wicklung 7b, welche ungefähr ein Drittel der Ampèrewindungen ergibt, liegt im Nebenschluss zu dem Stromkreise zwischen der negativen Bürste der Dynamo und dem Punkt 38.
Die Wicklung 7c liegt im Nebenschluss zu den Wider- stiinden 13, welche durch das Querhaupt 24 und die Leitung 39 bei 88 in den Erregerstromkreis der Foldmagnetwicklung eingeschaltet sind.
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der Fig. 3 und 4 vereinigt mit der Massgabe, dass die Wicklung 7b hinzugefügt ist, welche im Nebenschluss zum Arbeitsstromkreis liegt. Diese Wicklung 7''hat die Bestimmung, den
Arbeitsstromkreis zu schliessen und dann eine gleichmässige Kraft auszuüben, weiche in derselben Richtung wirkt, wie die von der Wicklung 7a hervorgebrachte, welche mit der durch die Sammlerbatterie 5 erhaltenen Spannung steigt.
In manchen Fällen ist es erwünscht, gleichmässige Spannung für die Stromverbrauchs- stellen fi zu erhalten. Zu diesem Zweck wird noch eine Hilfsreguliervorrichtung hinzugefügt.
Diese Hilfsreguliervorrichtung besteht aus dem Magneten 40 mit dem Polstück 41, welcher auf dem bei 43 drehbar befestigten Anker 42 wirkt und durch diesen eine gegen eine Feder 45 wirkende Stosstange 44 bewegt. Wn Widerstandssäule 46, welche die unten beschriebene Rauart besitzt, wird durch einen Hebel 47 und eine Feder 48 unter be- ständigem Druck erhalten. Sobald der Magnet 40 eine bestimmte Kraft entwickelt, welche zur Überwindung der Feder 45 ausreicht, stösst die Stange 44 gegen den Hebel 47 und wirkt der Feder 18 entgegen, wodurch der Widerstand in der Säule 46 durch Verminderung des Druckes vergrössert wird.
Die Säu l e 4f7 ist mit dem Teile des Arbeitsstromkreises 4"in Reihe geschaltet, welcher direkt zu den Verbrauchsstellen 6 führt. Der Magnet 40 liegt im Nebenschluss zu den Verbrauchsstellen, indem er durch eine jenseits des Stromunterbrechers 50 anschliessende
Leitung 4. 9 angeschaltet ist. Die Kraft des Magneten wird in dieser Weise durch die
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wird der Anker 42 kräftiger angezogen und vergrössert den Widerstand 40, wodurch der Strom entsprechend dem verminderton Medarf verengert wtrd.
Am zweckmässigsten stellt man die WlderstandssJ1ule aus Metallplatten und Halbleitern in wechselnder Reihenfolge her. Unter Halbleitern werden dabei, wie üblich, Widerstandskörper bezeichnet, welche zur Übertragung starker Ströme genügende Leitungsfähigkeit besitzen, beispielsweise, Kohlenmassen.
Die Metallplatten 50 sind zwischen Kohlenscheiben 61 gelegt und haben eine grössere Fläche als diese, so dass sie die entstehende Wärme ableiten. Um eine dauerhafte Vorbindung zu erzielen, werden die Metallplatten zweckmässig mit Vorrichtungen zum Zentrieren
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Zu diesem Zwecke sind bei der dargestellten Ausführungsform radiale Zungen 52 aus jeder Blechplatte 50 herausgestanzt (Fig. 8), deren Enden aufgebogen sind, so dass Öffnungen 53 entstehen. Die eine Hälfte der Zungen ist nach oben gebogen, während die andere Hälfte nach unten gebogen ist, so dass die beiden auf den verschiedenen Seiten der Platte liegenden Kohlekörper von den Zungen umfasst werden können.
In dieser Weise kann man eine Säule (Fig. 7) von geeignetem Widerstand aufbauen, deren Teile sich nicht gegeneinander verschieben können. Andere geeignete Verbindungsweisen zwischen den Teilen des Widerstandes ergeben sich ohne weiteres.
Es ist zweckmässig, beim Stanzen der Zungen 52 dieselben etwas aus der Ebene des Bleches 50 herauszudrücken, so dass durch die elastischen Blechzungen die aufeinander folgenden Teile etwas voneinander getrennt gehalten weerden und dadurch der Anfangsdruck, welchem die Säule ausgesetzt ist, ausgeglichen wird. Dadurch wird die Verlinderungs-
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von durch eine Nebenschluss-Dynamo- maschine (1) gespeisten Stromkreisen, insbesondere bei Zugbeleuchtungsanlagen, unter Benutzung eines Widerstandes (13) im Erregerstromkreis (3) der Dynamomaschine, dessen Grösse nach Massgabe der Strom- bezw.
Spannungsverhältnisse des Stromkreises durch Änderung des auf ihn lastenden Druckes geändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckänderungen auf den Widerstandskörper durch die einer mechanischen Kraft (Feder 10) entgegenwirkende Anziehungskraft eines vom Strom oder von der Spannung der Dynamomaschine oder von beiden gleichzeitig beeinflussten Solenoides (7) ausgeübt werden, so dass
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den auf den Widerstandskörper herrschenden mechanischen Druck überwindet und dadurch den Widerstand im Erregerstromkreis der Maschine erhöht.