DE197898C

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Publication number: DE197898C
Application number: DENDAT197898D
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die die Erfindung bildende Vorrichtung hat den Zweck, eine Kraft in dem Augenblick in Wirkung zusetzen, wenn die Phasendifferenz zweier Wechselströme oder -spannungen A₁ und A₂ einen bestimmten Betrag besitzt, z.B. beim selbsttätigen Parallelschalten von Dreh- und Wechselstrommaschinen. Dieser Zweck wird durch Kombination zweier elektrisch erzeugter Kräfte mit mechanischen Kräften

ίο erreicht, wobei die Einzelteile schon aus mancherlei Konstruktionen bekannt sind und an sich nicht den Gegenstand der Erfindung bilden. - ■ . · .

Die eine elektrische Kraftäußerung kann durch irgendeine beliebige Konstruktion erzielt werden, die bei Strom- und Spannungsmessern für Wechselstrom verwandt wird, und die eine stets in der gleichen Richtung wirkende Zugkraft als charakteristisches Merkmal besitzt. Man benutzt hierfür, zwei getrennte, aber zusammenwirkende Spulen, deren eine in Abhängigkeit von Wechselstrom oder -Spannung A₁ (beispielsweise in der einen von zwei zusammenzuschaltenden Maschinen) und deren andere in Abhängigkeit von Wechselstrom oder -spannung A₂ (ζ. Β. der anderen Maschine) erregt wird. Man kann aber dasselbe auch durch eine Spule mit einer Übereinanderlagerung von beiden Strömen in ihr erreichen. Bei fast allen Konstruktionen, wie sie in Wechselstromamperemetern und \⁷oltmetern vorliegen, wird alsdann diese Kraftwirkung annähernd proportional sein in jedem Moment: (A₁ + A₂)'². Handelt es sich z. B-um zwei Spannungen von Effektivwerten E₁ und E₂, die wohl dieselbe Periodenzahl, aber die Phasendifferenz qj. besitzen, so wird ein in der angegebenen Weise geschaltetes Voltmetersystem abgelenkt mit einer mittleren Kraft, die annähernd proportional .·

E'² _X -f· E² ₂..Jz. E₁ ' E₂ .. cos .φ :

ist. Ist auch die Periodenzahl nicht gleich' so durchläuft φ alle Werte von o°. bis 360⁰· Die maximale Kraftäußerung wird dabei nur einmal vorhanden sein, wenn φ = o° oder φ = i8o° ist, je nach dem Windungssinn der beiden zusammenwirkenden Spülen. Die Kraft ist dabei stets gleichgerichtet.

Die- zweite elektrisch erzeugte Kraft wird hervorgerufen durch eine Konstruktiönsanordnung, die z. B. in Wattmetern oder Zählern verwendet wird, und der das Induktions- oder Ferrarisprinzip zugrunde liegt. Wird die eine Spule in solchen Konstruktionen von einem von A₁ abhängigen Strom durchflossen und ist der Strom in der anderen abhängig von A₂, so ist unter Voraussetzung gleicher Periodenzahl , aber einer Phasendifferenz φ zwischen A₁ und- A₂ die geäußerte Kraft annähernd proportional A₁ A₂ sin φ. Diese Kraft hat zwei Maxima, wenn φ = 0,0° und = 270° ist; sie ist dagegen Null, wenn φ = o° und = i8o° ist. Die Richtung der Kraft, die eine Drehung hervorruft, ist zunächst im ersten Falle die entgegengesetzte wie im zweiten. Diese Kraft wird nun, und hierin liegt der .-Kernpunkt der Erfindung, durch

Claims

geeignete Vorrichtungen so gerichtet, daß sie stets der ersten Kraft entgegenwirkt. Letztere bestehen z. B., wie die Figur zeigt, darin, daß die erste elektrische Kraft in α in der Pfeilrichtung auf einen Hebel so wirkt, daß der Kontakt bei d entgegen einer Federkraft b geschlossen wird. Das eine Ende der Feder greift also, wie ersichtlich, am Hebel an, während das andere Ende an einem

ίο drehbaren Arm c befestigt ist. Den Arm c sucht nun das zweite, eben beschriebene elektrisch erzeugte Drehmoment aus seiner (senkrechten) Ruhelage im einen oder anderen Sinne (nach rechts oder links) zu drehen; immer wird dabei die Feder b gespannt und dadurch eine Gegenkraft gegen das erste, auf den Hebel durch die Zugkraft bei α ausgeübte Drehmoment erzeugt werden. Doch soll durch diese Beschreibung nicht gesagt werden, daß gerade diese einzelnen Konstruktionsausführungen, wie die Verwendung eines Hebels, unbedingt erforderlich seien.

Die Wirkungsweise ist folgende: Die erste elektrische, stets gleichgerichtete Kraft erreicht ihr Maximum bei einer bestimmten Phasendifferenz (o° oder i8o°) der beiden im Apparat fließenden Ströme, ändert aber gerade in der Nähe dieses maximalen Wertes bei Änderung der Phasendifferenz . ihre Stärke verhältnismäßig langsam, die zweite elektrische Kraft, welche trotz wechselnder Richtung stets als Gegenkraft wirkt, verschwindet gerade, wenn die erste ihr Maximum erreicht, ändert dagegen ihre Stärke gerade in diesem

Zeitpunkt bei Änderung der Phasendifferenz verhältnismäßig sehr stark. Daher muß die Phasendifferenz zwischen den im Apparat fließenden Strömen immer annähernd gleich 0° oder i8o° sein, wenn die mechanische Gegenkraft der zu diesem Zeitpunkt entspannten Feder b von der ersten elektrischen Kraft beispielsweise zur Schließung des Kontaktes d überwunden werden soll. Zwar sind die Kräfte von der Größe der einzelnen Ströme oder Spannungen abhängig, aber Kraft und Gegenkraft verändern sich durch sie stets gleichsinnig, so daß auch bei einiger Abweichung der Ströme von ihrem normalen Werte eine Betätigung der Vorrichtung außer bei dem bestimmten Phasenzuständ ausgcschlossen ist. Meist wird ja die Forderung gestellt werden, daß die Vorrichtung wirkt, wenn Spannungen oder Ströme von bestimmten Stromkreisen die Phasendifferenz Null haben. Man hat dann auch nur darauf zu achten, daß die· Ströme im Apparat stets gleiche Phasendifferenz haben wie die Spannungen oder Ströme in den bestimmten (gegebenenfalls zu schaltenden) Stromkreisen. Soll aber die Vorrichtung bei einer anderen in diesen Stromkreisen herrschenden Phasendifferenz wirken, so hat man durch Verwendung von Drosselspulen oder Kondensatoren und Schaltungen, wie sie aus der Zählerund Wattmetertechnik allgemein bekannt sind, dafür zu sorgen, daß die Phasendifferenz der im Apparat fließenden Ströme gerade gleich G⁰ bzw. i8o° wird, wenn die Phasendifferenz der Spannungen oder Ströme in den bestimmten Stromkreisen den betreffenden Betrag erreicht.

Patent-A ν Spruch:

Vorrichtung zur Erzeugung eines Kontaktschlusses oder einer anderen Kraftäußerung bei einer bestimmten zwischen zwei Wechselströmen vorhandenen Phasendifferenz, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wechselströme in zwei an dem die Kraftäußerung vermittelnden Organe angreifenden, einander in jedem Augenblick entgegenarbeitenden Teilen der Vorrichtung so zur Wirkung kommen, daß sie bei Erreichung der gewünschten Phasendifferenz in dem einen eine nur in einer Richtung wirkende Zugkraft ausübenden Teile im Maximum und in dem anderen, nach dem Induktions- oder Ferrarisprinzip gebauten, eine in der Richtung wechselnde Drehkraft ausübenden Teile im Minimum ihrer Kraftwirkungen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.