DE273170C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

.-Ja 273170-KLASSE 21c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. April 1912 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein elektri-. scher Tirrillspannungsregler, d. h. ein Regler mit zwei beweglichen Kontaktstücken, welche durch Elektromagnete in Tätigkeit gesetzt werden und welche voneinander völlig unabhängig sind. Vor anderen Tirrillreglern hat der vorliegende Regler den Vorteil, die feine Regelung mit einer sehr schnellen Wirkungsweise zu vereinen, da seine Magnete von den

ίο verhältnismäßig langsam folgenden Impulsen des Erregerkreises unabhängig sind. Es wird nämlich lediglich die Spannungsänderung des zu regelnden Stromkreises zur Anregung des Reglers benutzt, und dabei spricht dieser auf sehr geringe Impulse an. Die Veränderung in der Kraft, die das Solenoid im Regelstromkreis ausübt, ist so gering, daß bei einer Spuleüblicher Abmessung auf diese Kraft von außen in keiner Weise eingewirkt werden darf. Sind nun die Spulen voneinander abhängig, so gehören zu den genannten fremden Kräften, welche störend wirken, auch diejenigen, welche die Spule oder Spulen, die das bewegliche Glied zur. Schwingung bringen, ausüben. Sind also zwei Spulen mit den Schwingarmen verbunden und hat dieser, wie bei bekannten Einrichtungen, einen festen Drehpunkt, so gibt es keine Unabhängigkeit der Wirkungen für die verschiedenen Spulen.

Es ist also wesentlich, daß es sich um einen Regler mit zwei zusammen arbeitenden Kontaktstücken handelt, die von den Spulen in Tätigkeit gesetzt werden, und zwar derart, daß die Wirkung der einen Spule die der anderen nicht beeinflußt. Diese Spulen sind nach der Erfindung nun so geschaltet, daß die 40

Erregung der das eine Kontaktstück beeinflussenden Spulen durch die genannten Kontaktstücke gesteuert wird und vom Erreger unabhängig ist.

Der Regler ist einfach in seiner Konstruktion und, wie gesagt, unabhängig von der Erregerspannung in seiner Arbeitsweise. Er eignet sich also gleichermaßen für solche Gleich- und Wechselstromerzeuger, die sich von selbst erregen, als auch für solche, die von außen erregt werden.

Fig. ι zeigt die Schaltung als Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine andere Ausführungsform. Fig. 3 ist ein Diagramm für die Wirkungsweise der das eine Kontaktstück steuernden Spulen.

Ein Wechseistromerzeuger 1 (Fig. 1), welcher Strom an die Leitungen 2, 3, 4 abgibt, hat die Feldwicklung 5 mit der Erregermaschine 6 und deren Feldwicklung 7. Die Feldstärke für den Erreger wird durch Öffnen und Schließen eines Nebenschlußstromkreises für den Widerstand 8 geregelt, welcher in Reihenschluß zu der Feldwicklung 7 geschaltet ist. Die Regelung geschieht durch ein Relais mit der Kontaktklemme 9 und dem beweglichen Kontaktstück 10 am Ende des drehbaren Armes 11, der seinen Anker am entgegengesetzten Ende hat. Der Anker wird zeitweise durch einen Elektromagneten mit der Wicklung 13 angezogen oder freigegeben. Der Stromkreis wird durch zwei zusammen arbeitende bewegliche Kontaktstücke 14 und 15 gesteuert und der Strom für die Erregerwicklung 13 den Leitern 3 und 4 des Speisenetzes entnommen. Das Kontaktstück 14 ist auf

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dem drehbaren Arm 16 angebracht, welcher am entgegengesetzten Ende einen Anker oder Kern 17 besitzt. Die. Spule hierzu ist an die Leiter 3 und 4 angeschlossen und folglich je nach den Schwingungsänderungen der Spannung im Verteilungskreis erregt. Eine Feder 19 sucht das Kontaktstück 14 zur Berührung mit dem Kontaktstück 15 zu bringen, entgegen der Wirkung der Spule 18. Der Arm 16 steht mit einem der Leiter des Speisenetzes, z. B. 4, in leitender Verbindung.

Das Kontaktstück 15 wird von einem drehbaren Arm 21 getragen, der einen Anker oder Kern 22 der zugehörigen elektromagnetischen Vorrichtung besitzt. Diese besteht aus zwei parallel geschalteten Differentialspulen 23, 24, welche zwischen dem Arm 21 und eine der Leitungen, z. B. 3, des Verteilungsnetzes geschaltet sind. Der Stromkreis der Spulen 23 und 24 wird demzufolge durch die Kontaktstücke 14 und 15 gesteuert. In Reihenschluß mit der Spule 23 befindet sich ein Widerstand 25, .vorzugsweise nichtinduktiv, mit niedrigem Temperaturkoeffizienten, indem somit der Strom sich annähernd gleichbleibt, nachdem er einmal auf seinen Höchstwert angestiegen ist, sich also nachträglich nicht mehr ändert. In Reihe mit der Spule 24 befindet sich ein zweiter passender Widerstand, z.B. eine WoI-framlampe, mit einem Temperaturkoeffizienten, der von dem des Widerstandes 25 abweicht. Dieser Widerstand ist so beschaffen, daß ein Strom, der ihn durchfließt, rasch auf einen Maximalwert ansteigt, um dann allmäh-Hch auf einen niedrigeren, annähernd konstanten Wert abzufallen. Die besten Arbeitsbedingungen bestehen, wenn die Ströme, die durch die Widerstände 25 und 26 hindurchgehen, ihr Maximum im gleichen Verhältnis und gleichzeitig erreichen.

Um den Charakter dieser resultierenden Magnetisierung der Spulen 23 und 24 erkennen zu lassen, ist in Fig. 3 als Ordinate die Stromstärke, und als Abszisse die Zeit eingetragen; die Kurven 2.J und 28 zeigen dann den Stromverlauf in den Spulen 23 und 24, wenn sie plötzlich eingeschaltet werden und eine Zeitlang eingeschaltet bleiben. Der Verlauf der Kurve 27 ist der bekannte für einen Stromkreis mit einem gewöhnlichen Widerstand. Die Kurve 28 zeigt bis zu einem Maximum denselben Verlauf, nämlich solange die Wolframlampe kalt ist. Wenn diese aber nach kurzer Zeit der Einschaltung warm wird, so verläuft die Stromkurve, wie Kurve 28 zeigt, weiter und erreicht schließlich einen ebenfalls annähernd konstanten niedrigeren Wert. Wie man sieht, fallen also beide Kurven während eines kurzen Zeitintervalls zusammen. Nachdem sie aber im gleichen Anstieg und gleichzeitig ihr Alaximum erreicht haben, fällt die Stromstärke in der Spule 24 allmählich ab, während diejenige in der Spule 23 im wesentlichen konstant bleibt. Da die Spulen differential geschaltet sind, also gegeneinander wirken, so folgt für die resultierende Magnetisierung eine Kurve, die der Differenz der Stromwerte der Kurven von 27 und 28 entspricht. Den Verlauf dieser resultierenden Kurve zeigt 29,. und man erkennt ohne weiteres, daß sich die ,resultierende Magnetisierung langsam und allmählich auf einen Maximalwert erhebt. Die Widerstände 25 und 26 sind so gewählt, daß diese Kurve 29 annähernd denselben Charakter zeigt, den etwa die Änderungen der Erregerspannung oder Feldstärke bei einer Steigung der Feldstärke des Erregers zeitigen. Diese Kurve ähnelt also der bekannten Magnetisierungscharakteristik einer Maschine. Es ist indessen nicht wesentlieh, daß diese Kurve dieser Charakteristik genau entspricht, sondern es genügt vielmehr, wenn die resultierende Magnetisierung im großen und ganzen in gleicher Weise und. im gleichen Sinn wie diese Erregerspannung oder Feldstärke des Stromerzeugers sich ändert, d.h. also angenähert den Charakter der Magnetisierungskurve besitzt. Obwohl also die Spulen 23,24, die den einen schwingenden Kontakt steuern, nicht mit dem Erreger-Stromkreis der Dynamomaschine verbunden sind, folgt dennoch ihre Erregung einer Kurve, die der Magnetisierungskurve annähernd ent^ spricht, wobei die Annäherung durch passende Wahl der Einzelelemente der Regelungsvorrichtung beliebig weit getrieben werden kann.

Um nun die Wirkung des Reglers zu erklären, sei zuerst angenommen, daß sich die verschiedenen Teile in der Stellung der Fig. 1 befinden, und daß die Spannung des Verteilungsnetzes abgenommen habe. Der Zug der Spule 18 auf den Kern 17 läßt alsdann nach, und die Feder 19 bringt das Kontaktstück 14 zur Berührung mit dem Stück 15. Dadurch entstehen die Stromkreise für die Spulen 13, 23 und 24, und es kommen die Kontaktstücke 9 und 10 zum Eingriff mit dem Ergebnis, daß der Widerstand 8 im Erregerstromkreis kurzgeschlossen wird. Die Erregerstärke nimmt dadurch zu, und diese Zunahme ist durch eine entsprechende, aber nachfolgende Steigerung der Erregerstärke und Spannung des Stromerzeugers begleitet. Dies aber zeitigt das Bestreben, einen Ausgleich für die vorher erwähnte Spannungsverminderung zu schaffen.

Wenn die Stromkreise der Spulen 23 und 24 geschlossen werden, und dieses erfolgt sofort bei Schließung der Kontakte 14, 15, so steigt die resultierende Magnetisierung allmählich (vgl. Kurve 29 in Fig. 3). Nach einem Zeitraum, der von der Gestalt der Kurve 29 abhängt, wird der Kern 22 aufwärts gezogen

und das Kontaktstück 15 vom Kontaktstück 14 entfernt. Sobald diese Teile einander nicht mehr berühren, bringt die Feder 30 sie wieder zum Eingriff. Diese Feder ist so beschaffen, daß die Zugkraft, die nötig ist, um sie zu entspannen, rasch mit der Spannung zunimmt. Dieser Arbeitsvorgang setzt sich fort, und das Kontaktstück 14 wird durch Spule 18 dazu gebracht, eine Stellung, die von der Spannung des Verteilungsnetzes abhängt, einzunehmen oder um sie leicht zu schwanken. Es hängt also die relative Dauer von Eingriff und Auseinanderkommen der Kontaktstücke 14 und 15 nur von der Spannung im Verteilungsnetz ab.

Der Regler läßt sich nicht nur für Wechsel-Stromerzeuger benutzen, sondern auch für Gleichstromerzeüger, wie in Fig. 2 gezeigt,-wo der Erreger fortgelassen ist. Um die Kontaktstücke 14 und 15 nicht notwendigerweise die Stromkreise der Spulen 23 und 24 unterbrechen zu lassen und auch um die Funkenbildung dabei zu vermeiden, wird das Re-· lais, welches durch die Spule 13 gesteuert wird, mit einem Satz von Kontaktstücken 31 und 32 zu diesem Zwecke ausgerüstet. Diese Stücke eignen sich für den besonderen Zweck besser, da sie bestimmter bewegt werden und bestimmter aus dem Eingriff und in den Ein-

3" griff kommen. Im übrigen ist der Regler derselbe wie in Fig. 1, und das gleiche gilt für seinen Arbeitsgang.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Regler zum periodischen Schalten des Feldwiderstandes elektrischer Maschinen mit zwei zusammenwirkenden Kontaktstücken, die durch Spulen so in Tätigkeit gesetzt werden, daß' die Wirkung der einen Spule die der anderen nicht beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der das eine Kontaktstück (15) beeinflussenden Spulen (23,24) durch die genannten Kontaktstücke (14, 15) gesteuert wird und vom Erreger unabhängig ist, zum Zwecke, die Regelung schnell und sicher zu bewerkstelligen.
2. 2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Kontaktstück (15) steuernden, parallel geschalteten Spulen (23,24) differential wirken und mit Widerständen von verschiedenen Temperaturkoefrizienten in Reihe parallel geschaltet sind, zum Zwecke, die resultierende magnetische Wirkung der Spulen sich nach Art der Magnetisierungscharakteristik einer Dynamomaschine ändern zu lassen.
3. 3. Regler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Vorschaltwiderständen der Spulen der eine annähernd einen Temperaturkoeffizienten »Null«, der andere einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt, also z. B. eine A¥olframlampe ist.
4. 4. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Feldwiderstand periodisch schaltende, in bekannter Weise von den schwingenden Kontakten gesteuerte Relais (13) auch die Steuerung der Erregung der beiden Spulen (23, 24) bewirkt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.