DE157305C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei Gleichstromerzeugermaschinen mit stark veränderlicher Antriebsgeschwindigkeit, wie es besonders beim Antrieb durch Windturbinen oder durch die Laufradachsen von Fahrzeugen (Eisenbahnfahrzeugen) der Fall sein kann, ist eine genaue Spannungsreglung für die Nebenschlußmaschine vielfach unter Zuhilfenahme · von selbsttätigen Regulierwiderständen , durch elektrisch beeinflußte

ίο Bremsen oder Reibräder und auch durch Gleiten eines locker gespannten Riemens versucht worden.

In vorliegender Anordnung ist ebenfalls, ähnlich der letzten Konstruktion, die Spannungsreglung als eine reine Tourenreglung durchgeführt. Hierbei ist von der Einrichtung der umeinander drehbaren Feldmagnete und Anker Gebrauch gemacht, dasselbe Hilfsmittel , dessen man sich schon vielfach bei der Geschwindigkeitsreglung von Treibmaschinen bedient hat. Das Prinzip vorliegender Anordnung ist folgendes:

Die gegeneinander umlaufenden Feldmagnete und Anker sind durch ein Wendegetriebe, welches als Differentialgetriebe ausgebildet ist, miteinander verbunden. Mittels einer Bremse, welche auf das Differentialrad in besonderer Weise wirkt, ist die relative Geschwindigkeit des Ankers gegen die FeIdmagnete und somit auch die Spannung der Maschine.stets konstant gehalten. Die Bremswirkung ist durch einen von der Drehzahl des Ankers ' abhängigen Fliehkraftregler beeinflußt und durch Elektromagnete, deren Erregung unter Zuhilfenahme von Regulierwiderständen ebenfalls von der Stellung des Fliehkraftreglers, d. h. von der Drehzahl des Ankers abhängig ist; beide, Fliehkraftregler und Elektromagnete wirken entlastend auf die Bremse und belastend auf eine Feder, welche die Bremskraft liefert.

Die vereinigte Wirkung von Fliehkraftregler und Elektromagneten auf die Bremse ist deshalb nötig, weil es sich zeigt, daß der Fliehkraftregler allein, durch die Art seiner Kraftäußerung auf die Bremse, nicht imstande ist, eine erstrebte Bremswirkung zu erreichen. Die Abhängigkeit zwischen Bremswirkung und Drehzahlen sei in folgendem beschrieben:

Fig. ι zeigt einen Längsschnitt durch die Maschine und Fig. 2 den Schnitt durch den erwähnten Fliehkraftregler. Auf der Antriebswelle w, welche in /' drehbar gelagert ist, sitzen starr verbunden erstens ein konisches Zahnrad R, zweitens der Anker A gewöhnlicher Konstruktion und endlich eine Muffe m, an welcher die Regulatorarme in üblicher Weise gelenkartig befestigt sind. Die Zwischenräder \, die in einem Hohlzylinder h durch die Bolzen b befestigt sind, haben nicht nur den Zweck, die Drehrichtung des Ankers umzukehren, sondern auch als Differentialräder zu wirken. Sie können im geeigneten Augenblick mit dem Hohlzylinder /2, der in η η drehbar gelagert ist, eine Bewegung im Sinne des Antriebsrades R ausführen, wenn nicht die auf den Hohlzylinder h

wirkende Bremse B jene Zwischenräder an dieser Bewegung hindert. Eine Verdrehung der Bremse B ist durch Lagerung in Nut und Feder bei / unmöglich (Fig. 2). Der Bremse B ist nur eine Achsialbewegung gestattet. Die Bremswirkung selbst wird durch die Spiralfeder S (Fig. 2) erreicht, die sich mit dem einen Ende an die gegen achsiale Verschiebung gesicherte Muffe m und mit ihrem anderen Ende gegen eine Verlängerung der Bremsscheibennabe legt und die Bremse somit fest gegen den Hohlzylinder h preßt. Drehbar um die Nabe der Bremse ist eine Muffe Ot¹, an welcher ebenfalls wie an m die anderen Regulatorarme befestigt sind. Auf dem Umfang der Muffe m¹ befindet sich eine Nut, in welche sich ein Hebel e legt. Der Muffe Ot¹ setzt die Feder s bei ihrer Achsialbewegung einen Widerstand entgegen. Inmitten des Rotationsraumes liegen die Elektromagnete 0, welche im Verein mit dem Fliehkraftregler K den Reibungswiderstand zwischen h und B in folgender Weise verringern: Die Spulen dieser Magnete sind an der Scheibe i befestigt, die durch die Art ihrer Befestigung weder an einer Rotationsnoch an einer Achsialbewegung teilnehmen kann. Die Kerne der Magnete 0 sind mit der Bremse B starr verbunden, und da dieser eine Achsialbewegung gestattet ist, wird, wenn die Erregung der Magnete 0 groß genug ist, ein Lüften der Bremse eintreten. Die entsprechende Erregung der Magnete ο geschieht, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit Hilfe des Fliehkraftreglers K und der Hebelübersetzung e e durch den Regulierwiderstand W. Der Fliehkraftregler hat somit eine doppelte Aufgabe, erstens wirkt er durch seine Fliehkraft und durch die Verschiebung der Muffe m^l nach rechts direkt auf die Bremse und andererseits regelt er bei W die Erregung der Magnete so, daß die unvollkommene Wirkung des Fliehkraftreglers dem Zwecke entsprechend unterstützt wird. Durch dieses Zusammenwirken wird der Reibungswiderstand bei B und h so viel verringert, daß dem Hohlzylinder h durch die an ihm befestigten Zwischenräder \ eine Bewegung im Sinne des Antriebrades R möglich ist. Ist diese Bewegung nicht möglich, so wird durch das Rad \ die Drehung des Rades R mit unverminderter Geschwindigkeit und in umgekehrter Richtung auf das mit den Feldmagneten verbundene Rad R₁ übertragen. Läßt jedoch die Kupplung B ein Mitnehmen des Gehäuses h durch das in das Rad \ eingreifende Rad R zu, so vermindert sich die Geschwindigkeit des Rades R₁ um den Betrag dieser Mitnahme. Da nun zur Konstanthaltung der Spannung der Maschine diese Relativbewegung immer gleich bleiben muß, so muß die Konstruktion der Bremsvorrichtung B derart sein, daß die Anpressungskraft der Bremse B an den Hohlzylinder h annähernd umgekehrt proportional der Drehzahl des Ankers ist. Diese Proportionalität ist deshalb eine nur annähernde," weil bekanntlich der Reibungskoeffizient bei verschiedenen Geschwindigkeiten eine veränderliche Größe ist. Auch dieser Umstand erschwert es, die regelnde Bremswirkung durch einen Fliehkraftregler allein zu besorgen, zumal die Federspannungen eines solchen sich kaum hinreichend genau so feststellen lassen, daß die Bremswirkung der oben abgeleiteten Bedingung entspricht, daß sich also Drehzahlen und Federspannungen annähernd proportional ändern. Das andere Hindernis liegt schon in der Natur des Fliehkraftreglers selbst, der von der unteren bis zur oberen Grenze seines Hubes je nach der Anordnung der schwingenden Teile mit zunehmender oder abnehmender Kraft die Muffe belastet. Diesen unvollkommenen Wirkungen des Fliehkraftreglers begegnen die ausgleichenden Wirklingen der Magnete. Dieses läßt sich durch die schon erwähnten Widerstände bei W (Fig. 2) erreichen, die dafür sorgen, daß entweder mit »steigender« Muffe und abnehmender Kraft die Anzugskraft der Magnete zu- oder bei anderen Ausführungen mit »steigender« Muffe und zunehmender Kraft die Anzugskraft der Magnete abnimmt. Bei »sinkender« Muffe setzt das umgekehrte Spiel ein. Der Hauptvorteil dieser Anordnung liegt darin, daß man es in der Hand hat, bei genügend großer Hebelübersetzung e e durch experimentelles Abgleichen der Widerstände bei W die gewünschte Wirkung für jede Maschine zu erreichen, und experimentelles Abgleichen auch deshalb erfolgen muß, weil diese Widerstandsänderung, wie schon angegeben, mit dem mit der Geschwindigkeit veränderlichen Reibungswiderstand zu rechnen hat. Da die Lage der Kerne und die der Bremse B bei diesem Vorgang keiner wesentlichen Veränderung unterworfen ist, weil bei einer solchen der Reibungswiderstand bei B und h überhaupt aufhören und die Maschine stromlos würde, so entsteht hierdurch dem Fliehkraftregler bei seiner statischen Einstellung keinerlei Hindernis, die dessen Wirkung in Frage stellen könnte.

Nochmals kurz zusammengefaßt ist also der Vorgang folgender: Bis zur normalen Drehzahl wird im Anker eine elektromotorische Kraft erzeugt; alsdann wird der Maschine ein konstanter äußerer Nutzwiderstand vorgeschaltet. Steigt die Drehzahl des Ankers, so sinkt durch Einwirkung des Differentialgetriebes die absolute Geschwindigkeit der Feldmagnete. Die Bremsmagnete liegen hier-

bei im Nebenschluß. Die Relativbewegung des Ankers gegen die Magnete und somit auch die im Anker induzierte elektromotorische Kraft bleiben bei diesem Vorgang konstant.

Die Maschine ist auf eine ganz bestimmte Spannung eingeregelt, die sie immer beibehält, mag sich die Antriebsgeschwindigkeit in noch so weiten Grenzen verändern. Die

ίο Schaltung ist aus Fig. 2 ersichtlich. Hier ist U (Fig. 2 und 3) ein Umschalter, welcher bei wechselnder Drehrichtung den Erregerstrom der Feldmagnete umkehrt; c ist ein Relais, das den Widerstand W kurzschließt und so durch stärkere Erregung der Elektromagnete 0 eine energische Lüftung der Bremse B bewirkt, wenn die Spannung eine gefährliche Höhe erreichen sollte. Die Bürsten ρp'p" dienen zur Abnahme des Stromes; P sind die Hauptklemmen der Maschine. A ist ein Hauptschalter, der erst durch den Fliehkraftregler geschlossen wird, wenn die Dynamo ihre normale Spannung entwickelt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Vorrichtung zur selbsttätigen Reglung von Gleichstromerzeugern, bei denen Anker und Feldmagnet gegeneinander umlaufen und durch ein Differentialgetriebe miteinander gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Rotationsgeschwindigkeit der Zwischenräder (\) des Differentialgetriebes regelnde Bremse (B) entgegen der Spannkraft einer letztere belastenden Feder (S) durch die vereinigte Wirkung eines von der Drehzahl des Ankers (A) abhängigen Fliehkraftreglers (K) und eines Elektromagneten (0), dessen Erregung durch einen mit dem Fliehkraftregler (K) verbundenen Schalter (e) ebenfalls entsprechend der Drehzahl des Ankers (A) geregelt wird, in solcher Weise beeinflußt wird, daß die Bremskraft stets umgekehrt proportional der Drehzahl des Ankers (A) ist, zum Zwecke, die Relativgeschwindigkeit zwischen Anker und Feldmagnet und dadurch die induzierte Spannung gleichbleibend zu erhalten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

   Berlin, gedruckt in der reichsdruckerei.