DE163139C - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/16—Regulation of the charging current or voltage by variation of field
- H02J7/20—Regulation of the charging current or voltage by variation of field due to variation of continuously variable ohmic resistor
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung elektrischer
Stromkreise auf. gleichmäßige Stromstärke oder gleichmäßige Spannung oder auf beides,
und zwar bei einem System von einer oder mehreren Stromquellen. Die Erfindung ist
besonders anwendbar bei Dynamomaschinen, welche mit Hilfssammlerbatterien zusammen
benutzt werden, beispielsweise bei elektrischen ίο Beleuchtungsanlagen, zumal dann, wenn, wie
bei Eisenbahnwagenbeleuchtung, die Dynamomaschine mit wechselnder Geschwindigkeit
läuft. Bei der zweckmäßigsten Ausführungsform der Erfindung liegt die Sammlerbatterie
im Nebenschluß zu den Verbrauchsstellen. Zum Zwecke der Regelung ist in bekannter
Weise ein Widerstandsschalter angeordnet, welcher bei wechselndem, auf ihn ausgeübtem
Drucke weitgehende Unterschiede im elektrisehen Widerstände ergibt.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. ι und 2 zeigen schematisch einfache Ausführungsformen für Nebenschlußdynamomaschinen.
Fig. 3 ist eine Vorderansicht und
Fig. 4 eine teilweise Seitenansicht einer besonders zweckmäßigen Vorrichtung zum
Ändern des Widerstandes und Schließen des Stromkreises.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines vollständigen Regelungssystems, welches
beispielsweise zur Beleuchtung eines Wagens angewendet werden kann.
Fig. 6 ist eine Oberansicht einer zweckmäßigen Form einer Widerstandssäule,
Fig. 7 eine Seitenansicht und teilweise ein Schnitt eines Säulenteils.
Fig. 8 ist ein Grundriß einer der zur Zusammensetzung dieser Säule benutzten Blechplatten.
Die Erfindung ist nicht auf Nebenschlußmaschinen ausschließlich beschränkt, sondern
kann mit gewissen Abänderungen bei jeder Form von Dynamomaschinen oder anderen elektrischen Maschinen mit oder ohne Batterie
benutzt werden.
In Fig. ι ist die Dynamomaschine 1 mit
dem Anker 2 und der Feldmagnetwicklung 3 versehen, welch letztere im Nebenschluß zum
Arbeitsstromkreis 4 liegt. · Eine Sammlerbatterie 5 liegt im Nebenschluß zu den Verbrauchsstellen
6 (Lampen und dergl.).
Die Regelungsvorrichtung wird durch ein Solenoid 7 beeinflußt, dessen Wicklungen je
nach der gestellten Aufgabe entweder in Reihe mit dem Arbeitsstromkreise oder im
Nebenschluß' oder in beiden Schaltungen liegen. In den Fig. 1 und 2 ist das Solenoid
mit einer Hauptwicklung versehen, welche bei 8 in den Arbeitsstromkreis 4 geschaltet
ist. Der Kern 9 des Solenoids ist mit einer mechanischen Belastung verbunden, so .daß
derselbe bei der Bewegung zur Stromregelung
- einen mechanischen Widerstand erfährt, welcher beispielsweise durch eine Feder io geliefert
wird. In Fig. ι und 2 ist der Kern 9 mittels eines Hebels 11 mit der Feder 10 verbunden.
Der Hebel selbst ist bei 12 drehbar gelagert. Durch passende Wahl der Hebelübersetzung
kann man in bekannter Weise geeignete Kräfteverhältnisse erzielen.
Der elektrische Widerstand 13 liegt zwisehen
zwei Druckplatten 14 und 15. Die Platte 15 ist gelenkig an dem Arm des Hebels
11 angeschlossen, welcher dem Kern 9 entgegengesetzt Hegt.' Es kann jeder beliebige
geeignete Widerstand bekannter Art angewendet werden, der bei verändertem Drucke
einen verschiedenen Leitungswiderstand hat. Die Anordnung des Widerstandes kann natürlich
senkrecht, wagerecht oder schräg sein. Die Feder 10 übt einen ununterbrochenen
Druck auf die Säule 13 aus und drückt dieselbe zwischen den Platten 14 und 15 zusammen.
Dieser Druck wird durch die Wirkung des Kernes 9 beim Stromdurchgang durch das Solenoid 7 mehr oder weniger verringert.
Die Widerstandssäule liegt in Fig. 1 und 2 in Reihe mit der Feldmagnetwicklung 3 und
demzufolge im Nebenschluß zum Arbeitsstromkreis, wie die Pfeile an den dünneren,
den Nebenschluß bezeichnenden Linien ergeben. In Fig. ι führen die Drähte 16 und 17
unmittelbar von den beiden Enden des Widerstandes 13 zu dem Solenoid 7, um welches
sie in solcher Richtung herumlaufen, daß die Nebenschlußwicklung die Wirkung der bei 8
angeschlossenen Hauptstromwicklung verstärkt. Dies wird durch die gleichgerichteten
Pfeile am oberen und unteren Ende des Solenoides angedeutet. Die mit 16 und 17 verbundene
Wicklung kann als Hilfswicklung bezeichnet werden, und ergibt eine größere Empfindlichkeit und feinere Regelung. Dies
trifft auch bei der Ausführungsform der Fig. 2 zu.
Wenn man den Stromkreis in Fig. 1 verfolgt, so sieht man, daß der die positive
Bürste der Dynamomaschine verlassende Strom sich bei 18 verzweigt. Der vom Arbeitsstromkreis abgezweigte Strom fließt durch
die Säule 13 und von da durch den Draht 19 zu demjenigen Anschluß der Feldmagnetwicklung,
welcher nicht unmittelbar mit der Ankerbürste verbunden ist. Ein Teil dieses Stromes wird durch die Leitungen 16 und 17
der Hilfswicklung zugeführt, welcher um so größer ist, je größer der Widerstand der
Säule 13 wird.
Durch geeignete Wahl der Windungszahl in der Hilfswicklung und der Windungszahl
der bei 8 angeschlossenen Hauptwicklung kann ein vergleichsweise kleiner Strom in der
Hilfswicklung beinahe jeden gewünschten Teil der Regelungsarbeit ausführen. Infolgedessen
können kleine Stromveränderungen in der Hilfswicklung große Unterschiede in der Amperewindungszahl zur Folge haben, welche
auf den Kern 9 zur Wirkung kommen.
Die Anordnung nach Fig. 1 ist für die Fälle besonders geeignet, in welchen die Verbrauchsstellen
6 durch eine mit wechselnder Geschwindigkeit angetriebene Dynamomaschine gespeist werden, wie es beispielsweise der
Fall ist, wenn die Dynamomaschine von einer Achse eines Eisenbahnwagens angetrieben
wird. Bei derartigen Systemen ist es erwünscht, daß ein im wesentlichen gleichmäßiger
Strom zur Ladung der Batterie 5 vorhanden ist, was in folgender Weise erreicht wird.
Wenn die Geschwindigkeit der Dynamomaschine ein wenig steigt, so beginnt infolgedessen
die Stromstärke zu steigen, wodurch eine erhöhte Zugwirkung auf den Kern 9 ausgeübt wird. Dadurch wird die zusammendrückende
Wirkung der Feder 10 auf die Säule 13 verringert, wodurch der Widerstand
der Säule erhöht und der Feldmagnet geschwächt wird.
Gleichzeitig wird infolge dieser Zunahme des Widerstandes ein größerer Stromteil durch
die Hilfswicklung geschickt, so daß die Wirkung dieser Wicklung den Widerstand bei 13
noch mehr erhöht.
Indem der Feldmagnet geschwächt wird, wird die Wirkung der Hauptstromwicklung
des Solenoids verringert, und die Abnahme der Wirkung dieser Wicklung zusammen mit
der Zunahme der Wirkung der Hilfswicklung dauert fort, bis, nachdem eine neue gleichmäßige
Geschwindigkeit der Dynamomaschine erreicht ist, ein Gleichgewichtszustand eintritt.
Aus dem Ausgeführten ist ohne weiteres ersichtlich, daß die notwendige Zunahme des
Arbeitsstromes verhältnismäßig klein ist, da die Hilfswicklung bei der Zunahme des Widerstandes
bei 13 mit in Tätigkeit tritt. Auf diese Weise vergrößert die Hilfswicklung die
Empfindlichkeit der Regelung.
Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Hilfswicklung an einer
Seite mit der Säule 13, an der anderen Seite jedoch durch die Leitung 20 unmittelbar mit
der negativen Bürste der Dynamomaschine verbunden. Die Hilfswicklung ist in diesem
Falle in Nebenschluß zu dem Feldmagneten anstatt in Nebenschluß zum Widerstand 13
gelagert. Da sowohl der Feldmagnet als auch die Hilfswicklung mit dem Widerstand 13 in
Reihe an die Bürsten geschaltet sind, erhält, wenn der Widerstand 13 wächst, die Hilfswicklung
weniger Strom. Aus diesem Grunde muß in diesem Falle die Hilfswicklung der Hauptwicklung entgegengesetzt gewickelt sein,
wie.durch die gegeneinander laufenden Pfeile am Solenoid 7 veranschaulicht ist. Die Ausführungsform
nach Fig. I ist im allgemeinen vorzuziehen.
Bei 21 ist in Fig. 1 und 2 ein Solenoid
zur Hervorbringung des Stromschlusses dargestellt, welches den Hauptstromkreis recht-
, zeitig schließt und ihn unterbricht, wenn die Dynamomaschine ihre Geschwindigkeit so
weit verringert, daß durch die Wirkung der Sammlerbatterie 5 die Stromrichtung im Anker
umgekehrt wird. Diese Stromschlußvorrichtung ist bei der Ausführungsform nach Fig. 3,
4 und 5 mit dem Widerstände verbunden.
Wenn eine Dynamomaschine aus dem Ruhestande in Bewegung gesetzt wird, so ist eine
beträchtliche Zeit erforderlich, bis Strom und Spannung die normale Durchschnittsgröße erreicht
haben. Es ist wünschenswert, daß während dieser Zeit die Regelungsvörrichtung keine Änderungen der Widerstandssäule 13
ergibt. Im anderen Falle wäre die Regelungsfähigkeit eines Widerstandes dieser Art nicht
ausreichend. Aus diesem Grunde kommt bei der Ausführungsform nach Fig. 3, 4 und 5
die Widerstandssäule nicht eher in Tätigkeit, als eine ungefähr dem normalen Zustande
entsprechende Spannung im Stromkreise vorhanden ist.
Bei der Ausführungsform Fig. 3 und 4 wirkt der Einziehungsbewegung des Kernes 9
ein Gewicht 22 entgegen, welches in Fig. 5 durch eine Feder 23 ersetzt ist. Durch Anwendung
eines solchen mechanischen Wider-Standes kann man erreichen, daß das Solenoid
den Kern nicht eher einzieht, ehe nicht eine bestimmte Stromstärke vorhanden ist.
.Die Widerstandssäulen 13 liegen an den
beiden Seiten des Solenoids, und ein Querhaupt 24 drückt auf das obere Ende der Säulen. Das Querhaupt 24 ist mit einer
Muffe 25 versehen, in welche ein auf eine Feder 27 drückender Kolben 26 lose eingreift.
Der Kolben 26 wird mittels einer Stellschraube 28 in einer Muffe 29 befestigt,
welche an einem in einer Büchse 31 drehbaren Zapfen 30 befestigt ist (vergl. Fig. 4).
,Die Bauart . gestattet eine gewisse Drehung des Querhauptes zum Ausgleich kleiner Verschiedenheiten
in der Höhe der beiden Säulen 13.
Mit dem Querhaupt 24 sind zwei Kontaktstücke 32 und 33 verbunden, welche den
Stromkreis des Solenoids schließen (Fig. 5).
Ein Druckstift 34 ist mit Spielraum durch das Polstück 34* hindurchgeführt und am
oberen Ende des Kernes 9 befestigt. Ein Schlußstück 35 aus Metall ist isoliert an der
Stoßstange befestigt. Das Ende des Kernes 9 wird zweckmäßig kegelförmig gestaltet (punktiert
in Fig. 3) und entsprechend das Polstück 34" kegelförmig ausgedreht. Dadurch
wird die Verschiedenheit der Anziehung bei wechselnder Entfernung des Kernes vom Polstück
verringert.
Wenn ein Strom von genügender Stärke durch das Solenoid fließt, so wird das Gewicht
22 oder die Feder 23 überwunden und der Kern 9 so weit eingezogen, daß das Schlußstück 35 mit den Anschlußstücken 32
und 33 in Kontakt kommt.
Diese Anschlußstücke können in beliebiger geeigneter Weise am Querhaupt 24 angebracht
werden und bestehen in der .dargestellten Ausführungsform aus biegsamen, bei 36 hinter
dem Querhaupt 24 befestigten Metallstreifen, welche sich unterhalb der Isolierplatte 37 an
der Unterseite des Querhauptes wagerecht erstrecken. Das Schlußstück 35 schließt zuerst
den Stromkreis für die A^erbrauchskörper und beginnt dann sofort den aufwärts gerichteten
Druck auf das Querhaupt 24 der Feder 27 entgegen auszuüben, wodurch der Widerstand
in den Säulen 13 wächst.
Fig. 5 erläutert die Anwendung der zuletzt beschriebenen Ausführungsform. Das Solenoid
besteht in diesem Falle aus drei Wicklungen 7a, 7*, 7C. Die Wicklung 7a kann ungefähr
die Hälfte der Amperewindungen enthalten und ist mit dem Arbeitsstromkreis 4 in Reihe geschaltet. Die Wicklung Jb, welche
ungefähr ein Drittel der Amperewindungen ergibt, liegt im Nebenschluß zu dem Stromkreise
zwischen der negativen Bürste der Dynamomaschine 1 und dem Punkt 38. Die
Wicklung 7C liegt im Nebenschluß zu den Widerständen 13, welche durch das Querhaupt
24 und die Leitung 39 bei 38 in den Stromkreis eingeschaltet sind. Die Widerstände
liegen in Reihe mit der Feldmagnetwicklung, welche durch die Leitung 17 mit
denselben verbunden ist.
Die Ausfürungsform nach Fig. 5 enthält somit die Einrichtung der Fig. 1 und die der
Fig. 3 und 4 vereinigt mit der Maßgabe, daß die Wicklung Jb hinzugefügt ist, welche im
Nebenschluß zum Arbeitsstromkreise liegt. Diese Wicklung yb hat die Bestimmung, den
Arbeitsstromkreis zu schließen und dann eine gleichmäßige Kraft auszuüben, welche in derselben
Richtung wirkt wie die von der Wicklung ya hervorgebrachte, welche mit der durch
die Sammlerbatterie 5 erhaltenen Spannung steigt.
In manchen Fällen ist es erwünscht, gleichmäßige Spannung für die Stromverbrauchsstellen 6 zu erhalten. Zu diesem Zweck wird
noch eine Hilfsregelungsvorrichtung hinzugefügt.
Diese Hilfsregelungsvorrichtung besteht aus dem Magneten 40 mit dem Polstück 41, welcher
auf den bei 43 drehbar befestigten
Anker 42 wirkt und durch diesen eine gegen eine Feder 45 wirkende Stoßstange 44 bewegt.
Die Widerstandssäule 46, welche die unten beschriebene Bauart besitzt, wird durch
einen Hebel 47 und eine Feder 48 unter beständigem Drucke erhalten. Sobald der Magnet
40 eine bestimmte Kraft entwickelt, welche zur Überwindung der Feder 45 ausreicht,
stößt die Stange 44 gegen den Hebel 47 und wirkt der Feder 48 entgegen, wodurch der
Widerstand in der Säule 46 vermehrt wird. Das Prinzip der Anwendung zweier mechanischer
Widerstände, welche der Solenoidwirkung entgegenstehen, ist bei dieser Ausführung
mit einem Hebelsystem erreicht.
Die Säule 46 ist mit dem Teile des Arbeitsstromkreises 4a in Reihe geschaltet, welcher
direkt zu den Verbrauchsstellen 6 führt. Der Magnet 40 liegt im Nebenschluß zu diesem
Stromkreise, indem er durch eine jenseits des Stromunterbrechers 50 anschließende Leitung
49 angeschaltet ist. Die Kraft des Magneten wird in dieser Weise durch die Spannung bestimmt, welche an den Polen
der Verbrauchsstellen herrscht. Wenn eine oder mehrere von diesen Verbrauchsstellen
abgeschaltet werden, so vergrößert sich der Widerstand der übrigbleibenden, und ein
größerer Stromteil durchfließt den Magneten 40.
Dadurch wird der Anker 42 kräftiger angezogen und vergrößert den Widerstand 46,
wodurch der Strom entsprechend dem verminderten Bedarf verringert wird.
Am zweckmäßigsten stellt man die Widerstandssäule aus einer wechselnden Reihenfolge
von Metallplatten und Halbleitern her. Unter Halbleitern werden dabei, wie üblich, Widerstandskörper
bezeichnet, welche zur Übertragung starker Ströme genügende Leitungsfähigkeitbesitzen,
beispielsweiseKohlenmassen. Die Metallplatten 50 sind zwischen Kohlenscheiben gelegt und haben größere Fläche als
diese, so daß sie die entstehende Wärme ableiten. Um eine dauerhafte Verbindung zu
erzielen, werden die Metallplatten zweckmäßig mit Vorrichtungen zum Lagern und Festhalten
der Kohlekörper 51 versehen.
Zu diesem Zwecke sind bei der dargestellten Ausführungsform radiale Zungen aus jeder
Blechplatte 50 herausgestanzt (vergl. 52 in Fig. 8), deren Enden aufgebogen sind, so daß
Öffnungen 53 entstehen. Die eine Hälfte der Zungen ist nach oben gebogen, während
die andern Hälfte nach unten gebogen ist, so daß die beiden auf den verschiedenen
Seiten der Platte liegenden Kohlekörper von den Zungen umfaßt werden können.
In dieser Weise kann man eine Säule von geeignetem Widerstände aufbauen, deren Teile
sich nicht gegeneinander verschieben können (vergl. Fig. 7). Andere geeignete Verbindungsweisen
zwischen den Teilen des Widerstandes ergeben sich ohne weiteres.
Es ist zweckmäßig, beim Stanzen der Zungen 52 dieselben etwas aus der Ebene
des Bleches 50 herauszudrücken, so daß durch die elastischen Blechzungen die aufeinanderfolgenden
Teile etwas voneinander getrennt gehalten werden und dadurch der Anfangsdruck, welchem die Säule ausgesetzt ist, aus-
geglichen wird. Dadurch wird die Veränderungsmöglichkeit des Widerstandes der Säule erhöht.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung elektrischer, durch eine Nebenschlußdynamomaschine
gespeister Stromkreise mittels eines veränderlichen Widerstandes, welcher in Reihe mit der Feldmagnetwicklung
geschaltet und durch einen Elektromagneten geregelt wird, dessen Hauptwicklung in Reihe mit dem Arbeitsstromkreis
geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Wicklung dieses Elektromagneten (bezw. Solenoids) einerseits
an den Arbeitsstromkreis und andrerseits an die Feldmagnetwicklung an einen Punkt zwischen dieser Wicklung und dem
veränderlichen Widerstand angeschlossen ist, durch welche die Empfindlichkeit der
Regelung erheblich verstärkt wird (Fig. 1 und 2).
2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß
die. beiden Enden der zweiten Wicklung des Elektromagneten mit den beiden Enden
des veränderlichen Widerstandes verbunden sind (Fig. 1).
3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Widerstände der Bewegung des Elektromagneten bezw. Solenoidkerns entgegenwirken
, von denen der eine (Gewicht 22 bezw. Feder 23) ununterbrochen wirkt, während der andere (Feder 27) erst während
des letzten Teiles der Bewegung in Wirkung tritt und dabei den in bekannter Weise durch Druckveränderung geregelten
Widerstand gemäß den Bewegungen des no Elektromagnetankers bezw. Solenoidkerns
entlastet, wodurch eine größere Empfindlichkeit der Regelung hervorgebracht wird.
4. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher mit der Regelungs-
vorrichtung eine Stromschlußvorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegung des Ankers bezw.
Kernes zunächst unter dem Einfluß der Nebenschlußwicklung allein gegen den beständig'
wirkenden Widerstand erfolgt, bis bei Erreichung einer gewissen Grenze der
Hauptstromkreis geschlossen wird, so daß bei weiterer Bewegung nunmehr beide
Wicklungen in Tätigkeit treten.
5. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Anordnung
eines Regelungswiderstandes im Lampenstromkreis bei gleichzeitiger Anordnung eines Elektromagneten bezw. eines
Solenoids, das von der Lampenspannung abhängig ist, zum Zwecke der Erhaltung konstanter Spannung bezw. konstanten
Stroms im Nutzstromkreis.
Hierzu ι Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE163139C true DE163139C (de) |
Family
ID=428859
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE163139C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE753295C (de) * | 1939-02-03 | 1955-02-07 | Brown Ag | Elektromagnetisch betaetigter Kohledruckregler, insbesondere Beleuchtungsregler auf Fahrzeugen |
-
0
- DE DENDAT163139D patent/DE163139C/de active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE753295C (de) * | 1939-02-03 | 1955-02-07 | Brown Ag | Elektromagnetisch betaetigter Kohledruckregler, insbesondere Beleuchtungsregler auf Fahrzeugen |
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