DE251010C

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Publication number: DE251010C
Application number: DENDAT251010D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES /I ία

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

£ 25.1010 -■ KLASSE 21 c. GRUPPE

Patentiert im· Deutschen Reiche vom 18. Februar 1912 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom 2O. März 1883

14. Dezember 1900 auf Grund der Anmeldung in Österreich - Ungarn vom 27. Februar 1911 anerkannt.

die Priorität

Die Bestrebungen, selbsttätige Widerstandsregulatoren an Dynamomaschinen herzustellen, haben sich in der letzten Zeit auf die Konstruktion der sogenannten Schnellreglertypen konzentriert, als deren Haupt Vertreter der bekannte »Tirrillregulator« anzusehen ist.

Diesen Schnellreglern liegt das gemeinsame Konstruktionsprinzip zugrunde, daß in dem zu regelnden Stromkreise periodisch ein Wider stand ein- und ausgeschaltet wird, wobei die Zeitdauer der Einschaltung von der zu regelnden Spannung oder Stromstärke durch auf Kontaktfedern wirkende Solenoide oder Elektromotore entsprechend beeinflußt wird. Dabei erfolgt die Einschaltung des Widerstandes durch Unterbrechung eines dazu parallel liegenden Kurzschlußweges.

Einer der größten Nachteile dieser Konstruktionen besteht darin, daß bei der Unterbrechung des Kurzschlußweges zwischen den Kontaktstücken eine Funken- bzw. Lichtbogenbildung auftritt, die sich bisher auch durch Anwendung von Kondensatoren und ähnlichen Mitteln nur unvollkommen beseitigen ließ, sowie daß die Kontakte als reine Druckkontakte ohne selbsttätige Reinigung verhältnismäßig leicht ihren Dienst versagten.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen Schnellregler herzustellen, der mit diesen Übelständen nicht behaftet ist.

Verbindet man die Elemente eines in sich geschlossenen Widerstandes (Fig. 1) mit den Segmenten oder Kontakt knöpfen eines Kommutators (ähnlich wie die Wicklung eines Gleichstromankers mit dessen Kommutator) und läßt über den letzteren ein Kontaktstück hinweggleiten, so wird der Widerstand zwischen diesem Kontaktstück α (Fig. 1) und einem Punkt des in sich geschlossenen Widerstandes, z. B. b (Fig. 1), wellenförmig zwischen null und einem bestimmten Maximalwert variieren, wobei die Kurvenform der Wellen von der Aufteilung des Widerstandes zwischen den Kommutatorsegmenten abhängt. Es kann dabei sowohl der Kommutator mit dem Widerstand rotieren als auch der Kommutator feststehen und das Kontaktstück α sich um denselben drehen. Im ersteren Falle muß, wie in der Fig. 1 angedeutet, der Punkt b zwecks Verbindung mit dem Stromkreise mit einem Schleifring versehen werden.

Bringt man weiter auf der Welle, welche dem Kommutator oder dessen Kontaktstück die umlaufende Bewegung vermittelt, eine spiralförmige weitere Kontaktscheibe an, so läßt sich leicht eine Einrichtung schaffen, durch

welche der periodisch wellenförmig ein- und ausgeschaltete Widerstand während jeder Umdrehung der Welle zeitweilig kurzgeschlossen wird. Fig. 2 zeigt eine solche Anordnung. Dabei ist A der in sich geschlossene, mit dem Kommutator verbundene Widerstand (in diesem Falle feststehend gedacht), α das auf dem Kommutator schleifende umlaufende Kontaktstück, welches gleich den beiden Kontakt- scheiben C und D von der Welle B in drehender Bewegung erhalten wird. Außerdem sind a, C und D durch Welle B miteinander leitend verbunden.

Zwischen dem Punkt b des Widerstandes und dem auf C schleifenden Kontaktstück c wird nun der periodisch wellenförmig aus- und eingeschaltete Widerstand vorhanden sein, der überdies bei jeder Drehung zeitweilig über die Kontaktscheibe D, den Kontakthebel d und die vom Punkt β zwischen d und b hergestellte Verbindungsleitung kurzgeschlossen wird.

Der Kontakthebel d ist um den Drehpunkt e schwingend gedacht, derart, daß er, durch ein Solenoid E und Feder F beeinflußt, einer Ruhelage zustrebt, die zwischen den Grenzlagen d und d₁ liegt.

Der Beginn des Kurzschlusses des Widerstandes A wird nun bei jeder. Drehung davon abhängen, welche Ruhelage Kontakthebel d nach jedesmaligem Abgleiten von der Endkante der Kontaktscheibe D annimmt. Je näher diese Ruhelage der Welle B liegt, desto früher tritt Hebel d bei der Drehung in Berührung mit D, desto länger dauert also der Kurzschluß, dessen Aufhebung aber immer in derselben Stellung der Kontaktscheibe D erfolgt, das ist dann, wenn Hebel d von der Endkante der Spiralscheibe abgleitet. Wählt man diese Stellung (wie in Fig. 2 gezeichnet) derart, daß das Abgleiten des Hebels d von der Scheibe D in demselben Augenblick der Drehung erfolgt, in welchem α unmittelbar über b steht, d. h. der undulierende Widerstand ganz oder nahezu null ist, so ist ohne weiteres einzusehen, daß auch beim Stromdurchgang, bei der Trennung von d und D, keine Funken- oder Lichtbogenbildung auftreten kann. Ebenso kann eine solche beim Hinweggleiten von α über den Kommutator ohne weiteres durch eine genügende Unterteilung des Widerstandes bzw. durch Wahl einer genügenden Anzahl von Kommutatorsegmenten hintangehalten werden. Fig. 3 und 4 zeigen in Kurven dargestellt den periodischen Verlauf der Größe des ein- und ausgeschalteten Widerstandes. , Fig. 3 zeigt die eigentümliche Wellenform unter Annahme einer gleichförmig drehenden Bewegung und einer annähernd gleichförmigen Aufteilung des Gesamtwiderstandes zwischen den Segmenten des Kommutators, ohne Einwirkung des zeitweiligen Kurzschlusses. Diese Kurve läßt sich in der Form durch eine andere Aufteilung zwischen den Kommutator Segmenten innerhalb ziemlich weiter Grenzen beliebig ändern.

Fig. 4 zeigt die Wirkung des zeitweiligen Kurzschlusses. Die Strecke χ entspricht dabei jenem Drehungswinkel, welchen die spiralförmige Scheibe D vom Moment des Abgleitens des Kurzschlußhebels d von ihrer Endkante bis zum Moment der Widerberührung zwischen D und d zurückgelegt hat. Da nach dem Vorgesagten diese Widerberührung um so früher eintritt, je näher die Ruhelage des Hebels d gegen die Welle B zu liegt, so ist daraus auch klar, daß die Länge der Strecke bzw. das Verhältnis χ : 2 π um so kleiner wird, je näher die Ruhelage von d der Welle B liegt.

Durch eine Veränderung dieser Ruhelage läßt sich also die Wirkung des durch den Kommutator periodisch eingeschalteten Widerstandes beliebig weit bis zum vollständig dauernden Kurzschluß desselben (durch dauernde Berührung von D und d) wieder aufheben.

Fig. 2 zeigt schematisch eine praktische Anwendung des vorliegenden Erfindungsgedankens auf die Spannungsregulierung einer Gleichstrommaschine. G ist diese Maschine, welche durch die Nebenschlußwicklung H erregt wird, g und f sind die Sammelschienen, zwischen denen die Spannung konstant gehalten werden soll. / ist ein zur Ergänzung eingeschalteter Regulierwiderstand, K ein kleiner .Dämpfungskatarakt.

Steigt nun z. B. durch Änderung der Drehzahl oder Belastung die Spannung der Maschine G₁ so wird im Solenoid E der Eisenkern in die Höhe gezogen und damit die Ruhelage von d von der Welle entfernt. Dadurch tritt eine Verkürzung der Kurzschlußzeit bei jeder Umdrehung der Welle B (welch letztere beliebig durch einen kleinen Elektromotor oder von einer Transmission aus angetrieben werden kann) ein. Diese Verkürzung kommt in der Wirkung einer Vergrößerung des Regulierwiderst arides gleich, welche wieder eine entsprechende Herabdrückung der Maschinenspannung, d.i. also die beabsichtigte -Regulierung, bewirkt. Handregulator / hat dabei den Zweck, den selbsttätigen Regler zu unterstützen und eventuell zu justieren, Katarakt K ein übermäßiges Pendeln des Hebels d, insbesondere über seine Ruhelage hinaus, zu verhüten.

Fig. 5 zeigt die praktische Anwendung zur Spannungsregulierung einer Drehstrom-Hochspannungsdynamomaschine mit zahlreichen, etwa dabei notwendig werdenden Kombinationen. Hierbei wurde für die bereits in Fig. 2 bezeichneten Bestandteile die gleichen Buchstabenbezeichnungen beibehalten. Sinngemäß

bezeichnet dabei G die Gleichstromerregermaschine mit Erregerwicklung H, während der Drehstromgenerator mit L, die dazu gehörigen Sammelschienen mit f, g und h bezeichnet sind. M stellt ein zweites Solenoid vor, welches, von der Stromstärke direkt oder über einen Stromtransformator N beeinflußt, eine Kompensation für einen in einer Fernleitung etwa auftretenden Spannungsabfall bewirkt.

ίο An dessen Stelle könnte auch eine zweite Wicklung auf E oder die Speisung von E mittels einer der bekannten Mischtransformatorenkonstruktionen treten. O ist ein Spannungstransformator, um E nicht direkt mit hochgespanntem Strom speisen zu müssen. /, k und I sind Justierwiderstände zur Einstellung des ganzen Systems von Hand auf die richtige Regulierung und Funktion. P ist endlich ein von der Erregerspannung beeinflußtes Solenoid, welches die Lage des Drehpunktes e des Hebels d verändert und damit das bekannte Rückführungsprinzip indirekt wirkender Regulatoren verkörpert. Diese Rückführung ist im gegebenen Falle sowie überhaupt bei Fremderregung zweckmäßig, um das durch die Nachwirkung hervorgerufene »Überregulieren« und damit das zusammenhängende »Pendeln« in der Regulierung zu verhüten. Selbstredend muß bei allen praktischen An-Wendungen die Drehzahl der Welle B so hoch genommen werden, daß sich die Undulationen durch das periodische Aus- und Einschalten des Regulierwiderstandes in der Spannung der zu regulierenden Maschine nicht, mehr fühlbar machen. Bei der Spannungsregulierung von Dynamomaschinen genügt infolge der Trägheit der Magnetfelder, wie die Erfahrung mit den übrigen Schnellreglersystemen zeigt, eine Anzahl von einigen hundert Schwingungen pro Minute, um dieses Ziel zu erreichen.

Schließlich ist es noch ohne weiteres klar, daß die spiralförmige Scheibe D auch durch eine solche von anderer geeigneter Form sowie die Solenoide E, M und P durch geeignet konstruierte Elektromagnete ersetzt werden können, und daß der zeitweilige Kurzschluß des undulierenden Widerstandes . auch. unter Einschaltung eines von der spiralförmigen Scheibe betätigten Relais erfolgen kann.

Claims

5° Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Dynamomaschinen durch einen abwechselnd in dem Erregerkreise ein- und ausgeschalteten Widerstand, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (A) unterteilt und an die Lamellen eines Kommutators angeschlossen ist und bei rotierendem Kommutator durch auf diesem schleifende Bürsten (a) bzw. bei feststehendem Kornmutator durch rotierende Bürsten allmählich vergrößert und verkleinert und dabei durch eine umlaufende Kontaktscheibe (D) periodisch kurzgeschlossen wird, wobei die

. Zeitdauer des Kurzschlusses (durch Solenoide E bzw. E und M) in an sich bekannter Weise durch die zu regelnde Spannung oder Stromstärke der Dynamomaschine beeinflußt wird, zum Zwecke, die Funkenbildung an den Regulierkontakten zu unterdrücken.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch zwangläufige Verbindung des umlaufenden Kommutators bzw. der umlaufenden Bürsten mit der Kontaktscheibe (D) die Unterbrechung des Kurzschlußweges immer in dem Augenblick erfolgt, in welchem durch die Stellung des Kommutators zur zugehörigen Bürste der Widerstand annähernd seinen kleinsten Wert hat.

Hierzu i Blatt Zeichnungen.