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Einrichtung zur selbsttätigen Regulierung von elektrischen Maschinen.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein selbsttätiger Regler für elektrische Maschinen durch Änderung eines Widerstandes im Erregerkreis der zu regelnden Maschine, nach Massgabe der Verdrehung zweier konzentrischer Wellen, von welchen die eine angetrieben wird und die andere durch eine federnde Kupplung, entgegen der Wirkung einer Wirbelstrombremse mit von der Dynamospannung abhängigen Bremswirkung, mitnimmt. Eine derartige Einrichtung zeigt die Fig. I. Die eine als Hohlwelle ausgebildete Welle 1 enthält an einem Ende ein Federgehäuse 3 und am anderen ein Bürstenpaar 4 und 4'aufgesetzt) das auf einer lamellierten Kontaktbahn 9 schleift ; sie wird von der in der Mitte aufgesetzten Riemenscheibe 2 von der Dynamowelle oder einer Transmission angetrieben.
Auf der durch die Hohlwelle hindurchgeführten Regulierwelle 5 ist auf der einen Seite der Anker 7 einer Wirbelstrombremse und auf der anderen ein Bürstenpaar 6 und 6'befestigt, das ebenfalls auf den Lamellen 9 schleift ; zwischen den Lamellen sind Regulierwiderstände geschaltet.
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bunden, dient als elastische Kupplung der Wellen 1 und 5 und veranlasst die Regulierwelle 1 mit der mechanisch angetriebenen Hohlwelle 5 mitzurotieren. Die beiden Bürstenpaare 4 und 4'sowie 6 und 6'können somit gegeneinander verschiedene, bis zu 180 Winkel- grade abweichende Stellungen, durch das grössere oder geringere Bremsmoment des Wirbelstromankers 7 gegeben, einnehmen.
Diese verschiedenen Bremsmomente treten auf durch stärkere oder schwächere Erregung der Wirbelstrombremse infolge höherer oder niederer Spannung an der Dynamo wie auch durch grössere oder kleinere Umlaufzahlen des Reglers.
Den Bürsten 4 und 4'sowie 6 und 6'wird durch die auf die Hohlwelle 1 aufgesetzten Schleifringe 34 und 35 der Erregerstrom der zu regelnden Maschine zugeführt (Fig. 2). Der Schleifring 34 ist mit der Bürste 4'stromleitend und starr verbunden, desgleichen der Schleifring 35 mit der Bürste 4. Je eine weitere stromleitende Verbindung, jedoch elastisch ausgeführt, besteht zwischen den Bürsten 4 und 6 sowie zwischen 4'und 6'.
Nachdem die auf der Hohlwelle sitzenden Bürsten 4 und 4'gegenüber den auf der Regulierwelle 5 befindlichen Bürsten 6 und 6'während der gemeinsamen Rotation auf der lamellierten Kontaktbahn 9 unter dem Einfluss der jeweiligen Bremsmomente des Wirbelstromankers 7 verschiedene Stellungen zueinander einnehmen, werden immer verschieden grosse Teile des Widerstandes 10 in die Erregerwicklung 16 eingeschaltet. Wenn beispielsweise bei höherer als der normalen Tourenzahl der Dynamo die Spannung der letzteren ansteigt, so wird das Bremsmoment des Wirbelstromankers 7 anwachsen und die Regulierwelle 5 mit den Bürsten 6 und 6'gegenüber der Hohlwelle 1 mit den Bürsten 4 und 4'um eine Anzahl Winkelgrade zurückbleiben.
Die an die inzwischen liegenden Lamellen angeschlossenen Widerstände 10 werden dabei der Dynamoerregung 16 vorgeschaltet, so dass die Dynamoerregung und damit ihre Spannung wieder abnimmt. Das Ausmass der vorzuschaltenden Widerstände wird durch das Bremsmoment und der demselben entgegenwirkenden Kupplungsfeder 8 bestimmt ; letztere muss demnach entsprechend dimensioniert werden. Um die relative Bewegung der Regulierbürsten 6 und 6'zu den Bürsten 4 und 4'auf 180 Winkelgrade zu begrenzen, sind Anschläge vorgesehen, welche in der schematischen Darstellung nicht ersichtlich sind,
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Dieser Regler ist in der beschriebenen Ausführung bereits bekannt ; er ist nur für Gleichstrommaschinen und bei Anlagen, bei welchen derselbe von der Dynamowelle oder von einer mit derselben zusammenhängenden Transmission angetrieben werden kann, verwendbar.
Die Erfindung besteht nun darin, dass der Regler allgemein auch dort verwendbar gemacht wird, wo ein Antrieb von der Transmission nicht möglich ist. Statt eines Transmissionsantriebes erhält der Reglers erfindungsgemäss den Antrieb durch einen Elektromotor 14, dessen Erregung gleichzeitig mit der der Dynamo durch den Regler beeinflusst wird (Fig. 3).-Mit der Regelung der Motortourenzahl wird erreicht, dass der Regler mit derjenigen Tourenzahl angetrieben wird, welche zum vollständigen Aufrechthalten der normalen Dynamospannung erforderlich ist. Wie eingangs in der Beschreibung der Konstruktion und Wirkungsweise angeführt, ist jeder Reglertourenzahl ein bestimmtes Bremsmoment und demzufolge-eine bestimmte Widerstandsvorschaltung eigen.
Soll die Spannung konstant bleiben, dann ist auch die Bremsenerregung konstant und beim nicht regulierten Nebenschlussmotor die Tourenzahl des Reglers. Ändert sich die Dynamotoürenzahl und damit deren Spannung, so würde ohne Änderung der Motortourenzahl die geänderte Wirbelstrombremsenerregung allein nicht dasjenige geänderte Bremsmoment und damit die veränderte Bürstenstellung und Widerstandsänderung herstellen können, welche den Erregerstrom der Dynamo derart beeinflussen, dass die Spannung auf den vollen Normalwert rückgeführt wird. Es wird dies jedoch durch die gleichzeitige Tourenregulierung des Reglerantriebsmotor durch den Regler selbst erreicht. Tourenänderùng des Motors und Widerstandsänderung am Regler müssen für den jeweilig angestrebten Zweck im richtigen Sinne erfolgen.
Die Nèbenschlusserregung 15 des Motors 14 (Fig. 3) ist der Erregung 16 der Dynamo 13 parallel geschaltet und führt-gemeinsam mit der Dynamoerregung über die Reglerwiderstände 10, so dass der Motor vom Regler in seiner Tourenzahl beeinflusst wird. Erhöht sich beispielsweise die Dynamospannung durch eine Tourenerhöhung, so muss infolge erhöhten Bremsmomentes an dem Wirbelstromanker 7 auch die Stellung der Bürsten 4 und 4'zu 6 und 6'eine Änderung erfahren ; ihr gegenseitiger Abstand wird grösser und demzufolge werden mehr Widerstände in den Erregerkreis der Dynamo eingeschaltet. Gleichzeitig werden aber auch die Reglerwiderstände in die Erregung des Motors eingeschaltet, was eine höhere Umlaufszahl desselben zur Folge hat.
Die dadurch gesteigerte Umlaufszahl des Reglers hat ein weiteres Vorschalten von Reglerwiderständen zur Folge, und zwar bis zur Erreichung der normalen Spannung an der Dynamo.
Zur leichteren Einstellung und Anpassung der dem Regler entsprechenden Motortourenzahl können dem Motor sowohl im Anker als in der Erregung einstellbare Widerstände 17 und 18 vorgeschaltet werden.
Die Parallelschaltung der Motorerregung mit der Dynamoerregung ist für die Erzielung der gewünschten Wirkung-nicht Bedingung ; es kann der Motorerregerstrom auch über gesonderte Widerstände geführt werden, nur müssen diese Widerstände in der eingangs beschriebenen Art vom Regler beeinflusst werden. Es ist dazu die Aufsetzung einer weiteren Kontaktbahn mit den zugehörigen rotierenden Bürsten erforderlich. Auch ist nicht Bedingung, dass der Anker des Reglerantriebsmotors an die Dynamospannung angeschlossen ist, er kann auch an eine fremde konstante oder variable Stromquelle angeschlossen werden, je nach dem
Zweck, welchem der Regler dienen soll.
Das Wirbelstrommagnetgehäuse kann ausser der Nebenschlusswicklung noch eine Haupt- stromwicklung erhalten, wodurch die Beeinflussung des Reglers auch noch vom Hauptstrom der Dynamo erfolgt.
Ausser der Konstanthaltung der Dynamospannung ist der Regler auch zur Konstant- haltung der Tourenzahlen an Motoren, wie dies für Antriebe von Pap'er-und Druckerei- maschinen auch bei variabler Netzspannung und verschiedenen Belastungen gefordert wird, geeignet.
Der Antrieb des Reglers für Wechsel-und Drehstrom-Generatoren erfolgt durch eine
Transmission oder durch einen Wechsel-bzw. Drehstrommotor ; auch ein Gleichstrommotor kann verwendet werden, wenn derselbe an die Erregermaschine oder an eine fremde Gleichstromquelle angeschlossen wird. Die mechanische Ausführung des Reglerantriebes durch den
Motor kann beliebig erfolgen. Es kann der Motor auf den Regler derart aufgesetzt werden, dass dessen Anker auf der Hohlwelle 1 befestigt wird, oder es kann derselbe seitlich angebaut
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Riemenantrieb verwendet werden.
Zur leichteren Anpassung und Einstellung der elastischen Kupplungsfeder an die Reglerwiderstände bzw. an die Dynamocharakteristik erhält das Federgehäuse 3 erfindungsgemäss einen mittels Schnecke 25 oder auch auf andere Weise verdrehbaren Ring 26 (Fig. 4 und 5), an welchem das äussere Federende befestigt ist. Das innere Federende sitzt auf den auf der
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Regulierwelle 5 befindlichen Wulst 27, welcher eine Nocke 28 als Anschlag trägt. Um die Spannung der Feder 8 zu ändern, wird der verdrehbare Ring 26 gegenüber dem äusseren Gehäuse 3 und auch gegenüber der Regulierwelle 5 mittels der Schnecke 25 oder einer anderen geeigneten Vorrichtung verdreht.
Nachdem die Regulierwelle 5 mit der auf dem Wulst 27 sitzenden Nocke 28 an dem im Gehäuse 3 befestigten Anschlag 29 stets bei gänzlicher Ausschaltung der Widerstände anliegt, mithin die Feder 8 sich nicht weiter entspannen kann, muss durch die Verstellung des Verschiebringes 26 eine Änderung der Federspannung eintreten. Nachdem das jeweilige Bremsmoment und die Federspannung sich das Gleichgewicht halten, hat jede geänderte Federspannung eine andere Stellung der Regulierbürsten 6 und 6'zu den Bürsten 4 und 4'und damit eine andere Widerstandsvorschaltung und Generatorspannung zur Folge. Die Verdrehbarkeit des Ringes 26 und damit die Änderung der Federspannung bezweckt daher die Einstellung der zu haltenden Dynamospannung.
Um die Feder 8 auch in ihrer wirksamen Länge nach Bedarf einregulieren zu können, hat der Verschiebring 26, Fig. 6 und 7, seitlich zwei nach innen vorstehende Flanschen mit Bohrungen. Soll die Feder 8 beispielsweise in ihrer wirksamen Länge verkürzt werden, so werden ein oder mehrere von einem Flansch zum andern reichende Bolzen 32 durchgesteckt und die äussere Federklinge darüber gelegt. Die Feder 8 wird dadurch in ihrer freien Bewegung gehindert und verkürzt. Gegen das Herausfallen der wahlweise eingesteckten Bolzen 32 schützt ein das Federhaus verschliessender Deckel 33 (Fig. 5).
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Einrichtung zur selbsttätigen Regulierung von elektrischen Maschinen durch Änderung der Erregung mittels eines Erregerwiderstandes (10), dessen Grösse nach Massgabe der Ver- drehung zweier konzentrischer Wellen verändert wird, von denen die eine (5) angetrieben wird und dabei die andere (1) durch eine Federkupplung (8) entgegen der Wirkung einer
Wirbelstrombremse (7, 11) mit von der Dynamospannung und Bremsenumlaufgeschwindigkeit abhängigen Bremswirkung mitnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb durch einen
Elektromotor (14) erfolgt, dessen Tourenzahl durch Änderung seiner Erregung (15) geändert wird, wobei die Motorerregerwicklung (15) der Dynamoerregerwicklung (16)
parallel geschaltet ist und beide gemeinsam mittels des gleichen Widerstandes (10) geregelt werden, oder die beiden Erregerwicklungen getrennt von besonderen Regelwiderständen beeinflusst werden, so dass durch den Regelvorgang die Tourenzahl der Regelmotors und die Dynamoerregung gleichzeitig geändert werden.