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Einrichtung zur Erzielung einer vorgeschriebenen Umlaufzahl einer Welle.
Zur Erzielung einer vorgeschriebenen Umlaufzahl einer Welle wird gemäss vorliegender Erfindung mit der Welle ein Kommutator verbunden, dessen Segmentzahl so gewählt ist, dass er bei der richtigen Umlaufzahl einen ihm zugeführten Wechselstrom bestimmter Frequenz in Gleichstrom umformt. Auf dem Kollektor schleift nun ein Bürstensystem, mittels dessen Ströme von dem Kollektor abgenommen werden können. Das Bürstensystem kann entweder ruhen oder in dem Kollektor im einen oder anderen Sinne umlaufen. Im allgemeinen werden durch dieses Bürstensystem von dem Kollektor Wechselströme entnommen. Die Frequenz dieser Wechselströme hängt ab von dem Unterschied der Umlaufzahl der Welle gegenüber der vorgeschriebenen Umlaufzahl.
Diese Wechselströme werden nun dazu benutzt, um Regelvorgänge auszulösen, und zwar derart, dass die Regelung abhängig ist von der Wechselzahl des Wechselstromes, Es wird also, wenn die Bürsten einen
Gleichstrom liefern und also genaue Gleichheit herrscht, keine Regelung erfolgen, während bei einer Abweichung von der richtigen Umlaufzahl ein Regelvorgang ausgelöst, beispielsweise bei jedem Wechsel des Wechselstromes ein Schrittschaltwerk o. dgl, im einen oder anderen Sinne betätigt wird.
Eine Anordnung dieser Art ist schematisch in Fig. i dargestellt. w bedeutet die Wechselstromquelle, die ihren Strom mittels der Bürsten el uns. es den Schleiflingen r des Kollektors k zuführt, der auf der Welle-e sitzt, deren Umlaufzahl auf der vorgeschriebenen Höhe erhalten werden soll. Auf dem Kollektor k schleifen die Bürsten bl und , die den entnommenen Strom dem Regler R zuführen, der beispielsweise ein Relais sein kann, das in irgendeiner der an sich bekannten Arten bei jedem Stromwechsel ein Schaltwerk fortschaltet.
Besonders einfache Anordnungen bekommt man, wenn man ein symmetrisch auf den Kollektor verteiltes Bürstensystem verwendet. Dieses Bürstensystem wird dann einen Mehrphasenstrom liefern und man kann diesen verwenden, um einen den Regelmechanismus betätigenden Motoranker zu betreiben, der der Wechselzahl entsprechend bei einer Voreilung oder Nacheilung der Welle gegenüber der vorgeschriebenen Umlaufzahl Bewegungen im einen oder anderen Drehsinn ausführt und dadurch beispielsweise Regelstufen eines elektrischen Reglers für den Antriebsmotor der Welle ein-oder ausschaltet, die eine Beschleunigung oder Verzögerung des Antriebsmotors bewirken.
Es wird unter Umständen zweckmässig sein, nicht den von dem Bürstensystem aufgenommenen Mehrphasenstrom unmittelbar auf den Anker des Regelmotors wirken zu lassen, sondern in jede Phase des Mehrphasenstromes ein Relais zu legen, das einen Hilfsstrom- kreis öffnet oder schliesst. Dieser Hilfsstromkreis dient dann zur Speisung der entsprechenden Phasenwicklungen des Regelmotors. Der Hilfsstromkreis kann hierbei Gleichstrom oder Wechselstrom beliebiger Frequenz liefern, da die Frequenz des erzeugten Drehfeldes un- abhängig von der Frequenz der Hilfsstromquelle ist.
In Fig. 2 gleiten auf dem Kollektor k drei Bürsten b1, bs, die einen Dreiphasenstrom entnehmen. ssi, X s sind entweder die drei Wicklungen eines Drehstrommotors, der zum Antrieb des Schaltwerkes dient, oder es sind statt dessen in der zuletzt beschriebenen Weise drei Relais, die bei jedem Wechsel des in ihm fliessenden Stromes einen Hilfsstrom-
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kreis in an und für sich bekannter Weise schliessen, wobei dann jeder der drei Hilfsstromkreise zur Speisung einer Wicklung eines Drehstrommotors dient, der die Regelung bewirkt.
Ein für solche Zwecke geeigneter Drehstrommotor kann z. B. bestehen aus einem permanent magnetisierten oder mittels Gleichstromes erregten Stator und einem mit Trommelwicklung versehenen Rotor, dem an drei in der Phase um 1200 gegeneinander versetzte Stellen der Dreiphasenstrom zugeführt wird.
Man kann auch eine Anordnung derart treffen, dass um den Kollektor zwei Bürstenpaare in entgegengesetztem Sinne umlaufen. Die Umlaufgeschwindigkeit der Bürsten wird zweckmässig sehr klein gewählt im Verhältnis zu der Drehzahl der zu regulierende Welle, aber derart, dass ihre Drehzahl proportional ist zu der Drehzahl der Welle. Der Antrieb der beiden in entgegengesetztem Sinne umlaufenden Bürstenpaare geschieht also zweckmässig durch ein geeignetes Getriebe von der Welle selbst aus. Die beiden Bürstenpaare liefern bei dieser Anordnung im allgemeinen je einen Wechselstrom gleicher Frequenz, aber entgegengesetzter Phase, wenn die Welle genau die vorgeschriebene Umlaufzahl hat. Frequenz und Phase ändern sich aber in Abhängigkeit von den Abweichungen der Drehzahl der Welle
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der beiden Bürstenpaare Regelvorrichtungen auslösen.
Die Anordnung kann beispielsweise so getroffen werden, dass an jedes der beiden Bürstenpaare ein elektromagnetischer Schrittschalter angeschlossen wird, beispielsweise ein Steigrad oder ein Klinkwerk beliebiger Art, das jedesmal um einen Schritt weiter gedreht wird, wenn der Elektromagnet seinen Anker anzieht. Die beiden Schaltwerke wirken nun in entgegengesetztem Sinne auf ein Differentialgetriebe, das also in Abhängigkeit von dem Unterschied der Frequenzen der beiden Bürsten Regelvorgänge auslöst, beispielsweise einen Schaltarm im einen oder anderen Sinne bewegt und dadurch Regelkontakte schliesst oder Widerstandsstufen ein-oder ausschaltet.
Eine Anordnung dieser Art stellt Fig. g schematisch dar. al, a, und b1, bs sind zwei Bürstenpaare, die in den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen um den Kollektor umlaufen. Die beiden Stromkreise führen zu zwei Relais Rl, RI"die auf Schaltklinken kl, k, wirken, die mit Rädern r1. und r2 mittelbar oder unmittelbar in Eingriff stehen, so dass diese der Wechselzahl entsprechend fortgeschaltet werden. d bedeutet ein mit den Rädern r, und verbundenes konisches Differentialgetriebe, das so angeordnet ist, dass ein Schaltrad r3 nach Massgabe des Unterschiedes der Bewegungsimpulse der beiden Räder Yl und r2 im einen oder im anderen Drehsinne bewegt wird.
Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass, wie leicht erkennbar ist, die auf diese Weise erzeugten Bewegungen des Schaltarmes innerhalb der in Betracht kommenden Grenzen direkt proportional sind zu der jeweiligen Abweichung der Drehzahl von der vorgeschriebenen. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass man eine sehr genaue Abstufung der Regelvorgänge vornehmen kann.
Die Vorrichtung kann beispielsweise zur Regelung eines Sendeapparates für drahtlose Telegraphre oder Unterwasserschallsignale dienen.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Einrichtung zur Erzielung einer vorgeschriebenen Umlaufzahl einer Welle, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Welle ein Kommutator umläuft, der so eingerichtet ist, dass er bei der richtigen Umlaufzahl einen ihm zugeführten Wechselstrom bestimmter Frequenz in Gleichstrom umformt und dass durch die von diesem Kollektor mittels eines ruhenden oder bewegten Bürstensystems entnommenen Wechselströme, deren Frequenz von dem Unterschied der Umlaufzahl der Welle gegenüber der vorgeschriebenen Umlaufzahl abhängt, Regelvorgänge in Abhängigkeit von der Wechselzahl ausgelöst werden.