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Regelbarer Flüssigkeitswiderstand.
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werden müssen und bei denen gleichzeitig eine Regelung der Drehzahl bei den verschiedensten Drehmomenten verlangt wird, z. B. bei Förder-und Walzwerksmotoren, werden mit Vorteil
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Bewegung der Elektroden oder der Flüssigkeit der Querschnitt der zwischen den Elektroden befindlichen Fiüssigkeitssäule oder aber die Länge der Flüssigkeitssäule zwischen den Elektroden verändert wird. Im ersten Fall, bei den sogenannten Plattenwide ; ständen, erfolgt somit die Widerstandsänderung durch die Änderung des Querschnittes, im zweiten Fall, bei den sogenannten Röhrenwiderständen, durch die Veränderung der Länge der Flüssigkeitssäule.
Bei diesen Flüssigkeitsanlassern ist der Verlauf der Widerstandskurve in Abhängigkeit von der Elektrodenbewegung, d. h. vom Steuerweg des Anlassers, von ganz besonderer Wichtigkeit.
Beim Plattenwiderstand kann der Widerstand in Abhängigkeit vom Steuerweg in weiten Grenzen durch die Länge und Anzahl der Platten beeinflusst werden. In Fig. i ist die Charakteristik eines solchen Widerstandes in der Kurve a angedeutet, in welcher das Vielfache des Widerstandswertes vom Ohmwert für normales Drehmoment des Motors bei Stillstand 1 in Abhängigkeit vom Steuerweg des Apparates dargestellt ist. Der Anfangswidetstand kann dabei auch durch die Form der Platten beeinflusst werden, der Endwiderstand kann hingegen unter eine gewisse Grösse nicht gebracht werden und kann vor allem, was sehr wünschenswert wäre, nie den Wert Null erreichen, da mit der Vergrösserung des Querschnittes der stromführenden Flüssigkeitssäule. der Widerstand nie Null werden kann.
Um den Endwiderstand auf einen brauchbaren Wert herunter zu bringen, d. h. um einen sehr grossen Querschnitt zu bekommen, müssen schon sehr viele Platten zum Eintauchen gelangen, was einen sehr grossen Materialaufwand, ein sehr grosses Gewicht und damit grosse bewegliche Massen bedingt. Die nötige Plattenoberfläche ist dabei zirka 15 mal grösser als durch die Strombelastung bedingt wäre, d. h. das Material ist nicht ausgenutzt.
Dieser Anlasser hat zudem noch die Nachteile, dass ohne kostspielige Einrichtungen der Anfangswiderstand und der Endwiderstand in einem gegebenen festen Verhältnis zueinander stehen, das durch die Leitfähigkeit der Flüssigkeit nicht beeinflusst werden kann, und dass infolge der schlechten Flüssigkeitszirkulation immer nur die obersten Flüssigkeitsschichten erwärmt werden, die infolgedessen frühzeitig verdampfen, so dass der Ohmwert des Widerstandes stark schwankt.
Beim bekannten Röhrenwiderstand ist der Widerstand in Abhängigkeit vom Steuerweg nicht ohne weiteres zu beeinflussen und nimmt linear mit kürzerer Länge der Flüssigkeits- säule ab, wie in Fig. i durch die Kurve b angedeutet ist. Der Anfangswiderstand kann hier leicht durch die Länge und den Querschnitt der Flüssigkeitssäule und durch die Leit- fähigkeit der Flüssigkeit beeinflusst werden. Der Endwiderstand erreicht hier ohne weiteres den Wert Null, da die Länge der Flüssigkeitssäule auf den Wert Null gebracht werden kann. In diesem Falle braucht somit die Elektrodenoberfläche nur so gross gewählt zu werden, wie der Strombelastung entspricht. Das Gewicht und damit die bewegten Massen sind also hier ein Minimum und zudem ist eine sehr gute Flüssigkeitszirkulation gewährleistet.
Die Kurven a und b genügen für die Praxis nicht, sondern man erstrebt eine
Charakteristik des Widerstandes, die etwa nach Kurve c verläuft, d. h. derart, dass der
Motor bei etwa go bis 40 v. H. des Steuerweges sein normales Drehmoment bei Stillstand entwickelt und dass der Widerstand oberhalb und unterhalb dieses Punktes etwa geradlinig verläuft und am Ende des Steuerweges allmählich Null wird. Letzteres ist nötig, damit beim Kurzschliessen des Widerstandes kein Stromstoss auftritt. Die Grösse des Anfangs- widerstandes richtet sich einerseits nach der Grösse des Stromstosses, den man im Moment des Einschaltens zulassen will, und andrerseits, und zwar in der Hauptsache, nach der Grösse der verlangten Drehzahlregelung. Wird z. B. bei einem Drehmoment des Motors von
10 v.
H. des normalen Momentes noch ein ganz langsames Drehen des Läufers des Motors verlangt, so ergibt diese Annahme einen Anfangswiderstand des Anlassers von der Grössen- ordnung 10, für den Fall, dass der Widerstand für das normale Drehmoment des Motors bei Stillstand als 1 angenommen wird.
Bei einem nach Kurve c gebauten Widerstand würden die ersten 30 bis 40 v. H. des
Steuerweges, bei denen der Ohmweg geradlinig von 10 auf 1 fällt, für allgemeine Manöver verwendet werden'können, während der Rest des Steuerweges bis 100 v. H.,'wo der
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Ohmweg geradlinig von 1 auf Null fällt, für den normalen Anlassvorgang oder gegebenenfalls zur Schlupfregelung verwendet würde.
Nach der Erfindung wird nun eine Charakteristik, z. B. nach Art der Kurve c, dadurch erreicht, dass man mehrere Flüssigkeitswiderstände, die unter sich verschiedene Charakteristiken aufweisen, miteinander vereinigt und ihre Steuerwege in gewollter Weise zwangläufig miteinander kombiniert. Auf diese Weise lässt sich jede gewünschte Charakteristik erzielen. Soll die Kurve bei 100 v. H. Steuerweg die Nullinie schneiden, so muss jedenfalls einer der Einzelwidersterstände ein Röhrenapparat sein.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für den Erfindungsgegenstand dargestellt. Die Flüssigkeitswiderstände sind zweipolig gezeichnet, können aber auch als Darstellung einer Phase eines mehrphasigen Widerstandes angesehen werden, wobei der geerdete Pol die Neutrale des Mehrpasensystems bildet.
Nach Fig. 2 besteht der Widerstand aus den beiden Flüssigkeitsbehältern 1 und 2, die zu einem gemeinsamen Kasten 3 vereinigt sind. Im Behälter 1 sind Isolationsröhren, z. B. Ton-oder Zementröhren, 4 und 5 mit dem Metallring 6 als feste Elektrode zu einem Rohrsystem vereinigt und auf irgendeine Weise so im Behälter 1 gelagert, dass das Wasser von unten her freien Zutritt hat und den oberen Rand der Röhren bespült. Im Behälter 2 ist eine Isolationsröhre 7 auf ähnliche Weise gelagert, wie das Rohrsystem 4-J-6 im Behälter 1. An der Stange 8 bzw. dem Hebel 9, der mit der Antriebswelle 10 verbunden ist, hängt der bewegliche Rahmen 11, der auf der Stange 12 durch das Stück 13 geführt ist.
Der bewegliche Rahmen 11 trägt unter Zwischenschaltung von Isolierstücken 14. 15 an den Metallstange 16, 17 die Metallelektroden 18, 19. Die Metallelektroden 18 und 19 sind durch die Verbindung 20 miteinander und durch die flexible Verbindung 21 mit der Anschluss- klemme 22 leitend verbunden. Am Fuss der Isolierröhre 7 des Behälters 2 ist eine feste Metallelektrode 23 eingelagert. Für einen dreiphasigen Anlasser sind sowohl in Behälter 1 wie in Behälter 2 je drei Elektroden 17 bzw. Jss mit entsprechenden Rohrsystemen 4-5-6 unb Isolierrohre 7 vorhanden. Die drei festen Elektroden 6 sind dabei miteinander metallisch verbunden und ebenso die drei Elektroden¯23.
Die Wirkungsweise dieses Anlassers ist folgende : Ist der bewegliche Rahmen 11 hochgezogen, so dass die Elektrode 19 in der Stellung-1 sich befindet, so ist der Widerstand gegeben durch Höhe H und den mittleren Durchmesser D und Dl der Flüssigkeitssäule sowie die Leitfähigkeit der Flüssigkeit. Die festen Elektroden 6 bilden den Sternpunkt des Systems. Die Grösse dieses Widerstandes entspreche in Fig. i dem Punkt 1.
Wird der bewegliche Rahmen 11 gesenkt, bis die Elektrode 19 in Stellung 1I steht und die Elektrode 18 gerade beginnt den Flüssigkeitsspiegel im Behälter 2 zu berühren, so ist der Widerstand gegeben durch die Differenz der Durchmesser Di und D und diejenige der Höhen hund h1 der Elektroden 19 und 6, sowie durch die Leitfähigkeit der Flüssigkeit im Behälter 1. Die Grösse des Widerstandes in dieser Elekt odenstellung entspreche in der Fig. i dem Punkt II.
Wird der bewegliche Rahmen 11 weiter gesenkt, so kommt die Elektrode 18 zur Wirkung, und nun nimmt die Grösse des Widerstandes langsam ab, etwa nach der Linie II-III der Kurve c in Fig. r, um bei der Berührung der beweglichen Elektrode 18 mit-der festen Elektrode 23 in der Stellung III Null zu werden, entsprechend Punkt III in Fig. i. Durch die Wahl der Höhendffierenz H und die Wahl der Durchmesser D, D1 und D2 sowie die der Leitfähigkeit der Flüssigkeiten in den Behältern 1 und 2 kann der Verlauf der Widerstandskurve beliebig eingestellt werden, z, Bu nach Kurve a oder b oder, wenn es wünschenwert werden sollte, auch nach e in Fig. i.
Würden die beweglichen Elektroden 18, 19 (Fig. 2) als volle Platten ausgeführt, so würden sie der raschen Bewegung in der Flüssigkeit hinderlich sein. Die bewegliche Elekrode 18 wird deshalb vorteilhaft in Form eines Rostes ausgeführt, z. B. wie in Fig. 3 und 4 durch die ausgezogenen Umrisse angedeutet ist. Damit der Querschnitt der Flüssigkeitssäule zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode im Moment vor dem metallischen
Berühren möglichst gross wird, wird auch die feste Elektrode rostförmig ausgebildet, wie dies in Fig. g durch die gestrichelten Umrisse angedeutet ist. Auch können die Elektroden gemäss Fig. 5 und 6 aus dach-oder kegelförmig angeordneten Einzelteilen zusammengesetzt sein.
Statt die beiden Behälter 1 und 2 zu einem Kasten 3 zu vereinigen, wie dies in
Fig. 2 angenommen ist, können diese auch getrennt voneinander ausgeführt werden.
Statt den Flüssigkeiten in den Behältern 1 und 2 verschiedenes Niveau zu geben, kann man ihnen das gleiche Niveau geben und die Länge der Stangen 16 und 17 verschieden machen.
Statt der Isolationsröhre 5 (Fig. 2) kann die feste Elektrode 6 auf die ganze Länge der Röhre 5 ausgedehnt werden.
Um den Querschnitt der Flüssigkeitssäule im Moment vor dem Kurzschliessen der Elektroden 18 und 23 zu vergrössern, kann in der Röhre 5 in der Stellung III ebenfalls eine feste Elektrode eingebaut werden.
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Statt die beiden beweglichen Elektroden. M und 19 (Fig. 2) auf einem gemeinsamen Rahmen 11 zu befestigen und durch einen gemeinsamen Hebel 9 anzutreiben, kann die Ausführung auch so gemacht werden, dass jede Elektrode für sich durch einen Hebel angetrieben wird. In diesem Falle ist auch noch die Ausführung möglich, dass die einzelnen
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die Elektrode 19 bewegt wird-und von der Stellung Il bis zur Stellung 111 nur die
Elektrode 18.
Statt die Behälter 1 und 2 und die Elektroden 19 bzw. 18 nebeneinander anzuordnen, können dieselben auch übereinander angeordnet werden, wie dies in Fig. 7 schematisch dargestellt ist. Die Ziffern in der Fig. 7 entsprechen denen in der Fig. 2.
Statt zur Beeinflussung der Widerstandskurve nur zwei Elektroden zu verwenden, können auch drei und mehr solcher miteinander verbunden werden. In Fig. i ist die Widerstandskurve für einen solchen Fall durch Kurve d angedeutet.
PATENT-ANSPRÜCHB : I. Regelbarer Flüssigkeitswiderstand, gekennzeichnet durch eine Kombination mehrerer
Flüssigkeitswiderstände mit unter sich verschiedenen Charakteristiken, deren bewegliche
Elektroden miteinander mechanisch und elektrisch verbunden sind und von denen mindestens einer ein Röhrenwiderstand ist.