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Selbsttätige Schaltvorrichtung zum abwechseinden Offnen und Schliessen eines elektrischen Stromes.
Die Erfindung bezieht sich auf solche selbsttätige Schaltvorrichtungen zum abwechselnden Öffnen und Schliessen eines elektrischen Stromes, die mit einer Einrichtung zum Ändern des Verhältnisses zwischen Schliessungs-und OSnungadauer versehen sind. Die Erfindung bezweckt, eine Schaltvorrichtung der erwähnten Art zu schaffen, bei der dieses Verhältnis innerhalb sehr weiter Grenzen stetig und in sehr genau bestimmbarer Weise geändert werden kann und die zugleich eine sehr einfache Bauart besitzt.
Auf der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine teilweise im Schnitte gehaltene Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes in Verbindung mit einer schematischen Darstellung einer Schaltung für eine Dynamomaschine, deren Spannung in an sich bekannter Weise durch Ändern des Verhältnisses zwischen Schliessungs- und Öffnungsdauer geregelt werden soll, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, von links gesehen, Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende schematische Skizze zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2, Fig. 4 in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel und Fig. 5 und 6 in einer den Fig. 1 und 2 entsprechenden Darstellung ein drittes Ausführung- beispiel.
Es soll zunächst das erste Ausführungsbeispiel beschrieben werden. Die Feldwicklung 1 der Dynamomaschine B ist an die beiden Hauptleitungen + S und # S eines Gleichstromnetzes durch Vermittlung der Leitungen C und Cl angeschlossen-In die Leitung C ist die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung zum abwechselnden Öffnung und Schliessen des elektrischen Stromes eingeschaltet. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem zylindrisch gestalteten Anker D, der auf einer in drei Lagern G, G1, G2 drehbaren Welle 7 starr befestigt ist, und aus zwei auf dem Anker D aufliegenden Schleifbürsten E und EI, die, wie Fig. 1 zeigt, in achsialer Richtung gegeneinander versetzt sind.
Von den beiden Schleifbürsten E und EI ist die eine, E, durch Vermittlung eines Armes g3 starr mit dem Lager Gl verbunden, während die andere, , an einem drehbar am Lager G angeordneten Arme g4 sitzt, so dass sie in jede beliebige Winkelstellung zu der Bürste E gebracht werden kann. In den aus nichtleitendem Stoffe bestehenden Mantelteil des Ankers D sind zwei aus leitendem Stoffe bestehende, durch eine Leitung d1 verbundene Schleifkontakte tP und d3 eingesetzt. Diese Kontakte, die so angeordnet sind, dass der
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kommen kann, erstrecken sich über einen Zentriwinkel von je annahernd 180 und sind gegeneinander um 180 versetzt. Zum Antriebe des Ankers D dient ein Elektromotor F. dessen Anker F1 auf der Welle H gelagert ist.
In Fig. 3, an Hand deren die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrchtung erläutert werden soll, ist der Einfachheit halber angenommen, dass die Bürsten A'und den Anker D nur mit einer Kante berühren und die Schleifkontakte d2 und d3 je einen Zentriwinkel von genau 1 umfassen. Ausserdem sind der Deutlichkeit halber die Schleifkontakte d2 und J3 so gezeichnet, als ob sie verschiedene Halbmesser besässen. Der Anker D ist in Fig. 3 in einer Winkelstellung gezeichnet, bei der die Bürste E, wenn man annimmt, dass die Drehung des Ankers im Sinne des Pfeiles x erfolgt, gerade zur Berührung mit dem zugehörigen Schleifkontakte d2 gelangt.
Ist die
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in Berührung steht, so erfolgt in dem der betrachteten Winkelstellung entsprechenden Zeitpunkte die Schliessung des elektrischen Stromes. Ist die verstellbare Bürstet in die strichpunktiert gezeichnete Lage eingestellt, in der sie gegen die Bürste E um einen Winkel # versetzt ist, so kann der Strom, wie aus Fig. 3 ohneweiters zu erkennen ist, nur wählend der einem Drehwinkel # entsprechenden Zeit geschlossen bleiben, da nach Ablauf dieser Zeit die Bürste EI ausser Berührung mit dem zugehörigen Schleifkontakte d3 gelangt.
Es ergibt sich also für eine volle Umdrehung
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Wie man sich leicht überzeugt, gilt dieser Wert nicht nur für den in Fig. 3 angenommenen Fall, dass die Bürste E1 im Sinne des Pfeiles x gegen die Bürste E um einen Winkel 11 versetzt ist, sondern auch für eine Versetzung im entgegengesetzten Sinne des Pfeiles x.
Aus der erwähnten Beziehung geht hervor, dass für einen Winkelabstand # = 0 das genannte Verhältnis gleich 0 und für einen Winkelabstand # = 180 gleich 1 wird. Ferner ist auch ohneweiters klar, dass innerhalb dieser Grenzen das Verhältnis durch Verstellung der Bürste EI in stetiger und sehr genau bestimmter Weise geändert werden kann.
Findet die Berührung zwischen den Bürsten E und E1 und dem Anker D nicht, wie in Fig. 3 angenommen, mit einer Kante, sondern, wie es in Wirklichkeit der Fall ist, mit einer Fläche
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Bedingungen nicht erfüllt sind, lässt sich ein innerhalb bestimmter Grenzen stetig veränderliches Verhältnis zwischen Schliessungs- und Öffnungsdauer erzielen. So könnten z. B. die beiden Ringstücke auch um einen Winkel von 00 gegeneinander versetzt sein und beide einen erheblich von 180 verschiedenen Zentriwinkel x umfassen. In diesem Falle können natürlich die beiden Schleifkontakte, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, zu einem einzigen Kontaktstücke d4 vereinigt werden, das so breit ist, dass beide Bürsten E und EI auf ihm schleifen können.
Für diese Ausführungsform ergibt sich unter sonst gleichen Annahmen wie bei Fig. 3 für das Verhältnis zwischen
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und dem Anker D nicht mit einer Kante, sondern mit einer Fläche stattfindet, muss man sich. damit die zuletzt abgeleiteten Beziehungen Giltlgkeit behalten, den Winkel a um den der
Berührungsfäche der Bürsten entsprechenden Zentriwinkel vergrössert denken.
Die zuletzt beschriebene Anordnung ist, dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungs- beispiele zugrundegelegt. Bei diesem ist der Anker D nach Art eines Kollektors auf seinem ganzen
Umfange mit Lamellen d5 versehen, von denen ein Teil durch einen verdrehbar angeordneten
Kurzschlussbügel d6 verbunden ist. Die beiden Bürsten E und E1 sind in der Umfangsrichtung so bemessen, dass jede Bürste bei jeder Winkelstellung des Ankers D mindestens immer eine
Lamelle berührt. Die durch den Kurzschlussbügel d6 miteinander verbundenen Lamellen verhalten sich daher hinsichtlich des Kontaktes mit den Bürsten in der Hauptsache ebenso wie ein einziges
Kontaktstück, das sich über denselben Zentriwinkel erstreckt, wie die durch den Kurzschluss- bügel miteinander verbundenen Lamellen.
Da ferner die mit dem Kurzschlussbügel d6 nicht in
Verbindung stehenden Lamellen, solange der Winkelabstand zwischen den Bürsten E und E1 nicht gleich oder annähernd gleich Null ist, niemals eine leitende Verbindung zwischen den beiden Bürsten herstellen können, so erfolgt das Öffnen und Schliessen des Stromes, abgesehen von dem zuletzt erwähnten Ausnahmefalle, offenbar in demselben Zeitmasse wie bei der Anordnung nach Fig. 4.
Die Ausbildung des Ankers nach Art eines Kollektors bietet den orteil, dans etwa an der Unterbrechungsstelle entstehende Funken durch das Überspringen auf die zunächstliegende Lamelle rascher erlöschen, als dies bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiele der
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unter der Wirkung von Funken entstehende Abnutzung gleichmässig über sämtliche Lamellen des Ankers D zu verteilen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Selbsttätige Schaltvorrichtung zum abwechselnden OSnen und Schliessen eines elektrischen Stromes, die mit einer Einrichtung zum Ändern des Verhältnisses zwischen SChliessungs- und öffnungsdauer versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche eines Ankers (D)
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bindung tritt.