DE289006C

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Publication number: DE289006C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Vorliegende Erfindung hat zum Gegenstand einen Selbstschalter für elektrische Maschinen, die zeitweise mit einer Batterie parallel arbeiten müssen, und ist es die Aufgabe des Selbstschalters, Maschine und Batterie im geeigneten Moment automatisch zusammen oder voneinander zu schalten. Zum Unterschiede von bereits bekannten derartigen Selbstschaltern kennzeichnet sich der im folgenden beschriebene dadurch, daß das den Selbstschalter betätigende Solenoid nur zeitweise beim Ein- und Ausschalten unter Strom steht. Das Ein- und Ausschalten des Solenoidstromes kann, damit es im passenden Moment geschieht, durch ein vom Erregerstrom der parallel zu schaltenden Maschine durchflossenes Relais geschehen, welche Anordnung besonders in Anlagen, bei denen die Maschine mit stark veränderlicher Umdrehungszahl betrieben und die Spannung derselben durch einen Regler konstant gehalten wird, zweckmäßig ist. Weil nun das den Selbstschalter betätigende Solenoid nur in den Zeiten des Schaltens' von Strom durchflossen sein soll, ist es notwendig, daß das Solenoid nicht direkt die Umschaltwalze oder die Kontakte usw. betätigt, sondern erst einen Umschaltmechanismus, der die hin und her gehende Bewegung des Solenoidkernes in eine immer im gleichen Sinne erfolgende Drehbewegung der Schaltwelle umformt. Aus dem letztgenannten Umstand ist es auch möglich, in jenen Fällen, in welchen die Maschinenspannung durch einen Spannungsregler, der durch periodisches Einschalten und Kurzschließen des Erregerwiderstandes durch Tastkontakte arbeitet, mit der Schaltwelle auch gleichzeitig einen Apparat zu verbinden, der jedesmal beim Ein- oder Ausschalten die Stromrichtung über die das periodische Einschalten und Kurzschließen des Erregerwider-Standes besorgenden Tastkontakte umkehrt. Durch diese von Zeit zu Zeit vorgenommene Umschaltung der Stromrichtung über die Tastkontakte kann die Lebensdauer dieser Kontakte bekanntlich bedeutend verlängert werden. Dadurch, daß das den Selbstschalter betätigende Solenoid nur in den Momenten des Schaltens unter Strom steht, kann dasselbe viel kleiner gehalten werden, indem man für die kurzen Zeiten die Beanspruchung bedeutend höher wählen kann, als wenn die Schaltspule dauernd eingeschaltet wäre. Es bietet diese Anordnung ferner den Vorteil, daß das Zusammenschalten wie Voneinanderschalten von Maschine und Batterie immer mit Strom geschieht.The subject of the present invention is a circuit breaker for electrical machines, who have to work in parallel with a battery at times, and it is the task of the Circuit breaker, machine and battery automatically together or at the appropriate moment to switch from each other. To the difference from already known such automatic switches The one described below is characterized by the fact that it is the automatic switch actuating solenoid is only temporarily energized when switching on and off. To be there- and switching off the solenoid current so that it happens at the right moment, by a relay through which the excitation current of the machine to be switched in parallel flows, which arrangement especially in systems where the machine with highly variable Revolutions operated and the voltage of the same is kept constant by a controller, is appropriate. because now the solenoid actuating the automatic switch only when switching from If current is to flow through it, it is necessary that the solenoid does not directly contact the changeover roller or the contacts etc. operated, but only a switching mechanism that the reciprocating motion of the solenoid core always in the same sense The rotary movement of the selector shaft is transformed. From the latter circumstance it is also possible in those cases in which the machine voltage through a voltage regulator, which is activated by periodic switching on and Short-circuiting of the excitation resistance by push button contacts works with the switching shaft also to connect a device at the same time, which every time it is switched on or off the Current direction via the periodic switching on and short-circuiting of the exciter resistance worried switch contacts reversed. By switching the current direction over the push button contacts from time to time As is known, the service life of these contacts can be significantly increased. Because that is the auto switch actuating solenoid is only energized at the moment of switching, can do the same thing can be kept much smaller by making the stress significant for the short periods of time can choose higher than if the switching coil were permanently switched on. It also offers this arrangement the advantage that the interconnection and interconnection of the machine and battery are always included Electricity happens.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Selbstschalter gemäß vorliegender Erfindung in Verbindung mit einer Gleichstrommaschine. mit zugehörigem Spannungsregler und Batterie. Das Schaltungsschema entspricht in seinen Grundzügen einer Anlage für die BeleuchtungFig. 1 shows schematically a circuit breaker according to the present invention in connection with a DC machine. with associated voltage regulator and battery. The circuit diagram corresponds in its basic features to a system for lighting

von Eisenbahnwagen, mit dem besonderen Merkmal, daß, wenn die Maschine mit der Batterie parallel arbeitet, die Speisung der ; Lampen über einen Widerstand geschieht, so ! daß die Maschinenspannung durch den Span- ; nungsregler auf die für die Ladung notwendigen Werte einreguliert werden kann und dabei die Lampen doch nur dieselbe Spannung erhalten, wie wenn bei stillstehender Dynamoof railway wagons, with the special feature that when the machine is connected to the Battery works in parallel, powering the; Lamps across a resistor happens like that! that the machine voltage through the chip; voltage regulator to the necessary for the charge Values can be adjusted and the lamps only receive the same voltage as when the dynamo is at a standstill

ίο und kurzgeschlossenem Lampenwiderstand die Batterie allein das Licht netz speist. Die Maschinenspannung wird ferner für wechselnde Belastung oder Tourenzahl durch einen Spannungsregler nach Art des Tyrrillreglers konstant gehalten. Dem Selbstschalter kommt also die Aufgabe zu, Maschine und Batterie, wenn die Maschinenspannurig den für die Aufladung notwendigen Wert erreicht hat, zusammenzuschalten und dabei gleichzeitig in den Lampenstromkreis einen passenden Vorschaltwiderstand einzuschalten. Gleichzeitig soll über die das periodische Einschalten und Kurzschließen des Erregerwiderstandes besorgenden Tastkontakte beim jedesmaligen Parallelschalten die Stromrichtung gewechselt werden. Sinkt die Maschinenspannung unter den Einstellungswert des Reglers, so hat der Selbstschalter die Maschine und Batterie voneinander zu schalten und gleichzeitig den Lampenwiderstand kurzzuschließen.ίο and short-circuited lamp resistance the Battery alone supplies the lighting network. The machine voltage is also changing for Load or number of revolutions constant by a voltage regulator like the Tyrrill regulator held. The task of the automatic switch is to keep the machine and battery when the machine is energized for charging has reached the necessary value, and at the same time a suitable series resistor in the lamp circuit to turn on. At the same time, the periodic switching on and short-circuiting of the exciter resistor should be used The current direction can be changed every time the push button contacts are switched in parallel. If the machine voltage falls below the setting value of the controller, the automatic switch has to switch the machine and battery apart and at the same time the lamp resistance short-circuit.

Es ist in Fig. 1 bezeichnet mit D die aus dem Anker 30 und dem Feld 31 bestehende Dynamo, mit B die Batterie, mit L die Lampen, mit E das aus den Magneten 26, dem Anker 27, den beiden Kontakten 28 und 29 und der Feder 40 bestehende Erregerrelais. W₁ ist der in den Erregerstromkreis der Maschine D eingeschaltete Widerstand, der durch die Tastkontakte 41 und 42 des Spannungsreglers R zwecks Regelung der Maschinenspannung periodisch eingeschaltet und kurzgeschlossen wird; mit W_z ist der bei Parallelbetrieb von Maschine und Batterie vor die Lampen geschaltete Widerstand bezeichnet.It is denoted in Fig. 1 with D consisting of the armature 30 and the field 31 dynamo, with B the battery, with L the lamps, with E that of the magnets 26, the armature 27, the two contacts 28 and 29 and the spring 40 existing excitation relay. W ₁ is the resistor switched into the excitation circuit of the machine D , which is periodically switched on and short-circuited by the push button contacts 41 and 42 of the voltage regulator R for the purpose of regulating the machine voltage; W _z denotes the resistor connected in front of the lamps when the machine and battery are operated in parallel.

Endlich ist S der Selbstschalter, dessen einzelne Teile gleich bei Besprechung der Wirkungsweise derselben erklärt werden sollen.Finally, S is the automatic switch, the individual parts of which are discussed in the discussion of the mode of operation the same should be explained.

Angenommen, die Dynamomaschine D stehe still und die Batterie B habe das Lichtnetz zu speisen, so nehmen der Selbstschalter und das Erregerrelais E die in der Fig. 1 gezeichnete Lage ein. Von der Batterie B fließt der Strom von dem positiven Pol nach den Lampen, durch diese über die Kontaktbürste 25, den Walzenkontakt 12, zu der Kontaktbürste ig und von da zum negativen Pol der Batterie zurück. Der Lampenwiderstand W₂ ist durch das Kontaktstück 12 und die Kontaktbürsten 25 und 19 kurzgeschlossen. Wird nun die Maschine in Betrieb gesetzt, so wird erst ein kleinerer, mit zunehmender Geschwindigkeit der Dynamo größerer Erregerstrom entstehen, der über die Spule 26 des Erregerrelais fließt und bei einem durch die Einstellung der Feder 40 bedingten Wert imstande ist, den Anker 27 anzuziehen und dadurch die beiden Kontakte 28 und 29 in gegenseitige Berührung zu bringen. Damit ist der Stromkreis über die Solenoidspule 3 geschlossen, und der Kern 4 desselben wird nach unten gezogen, wobei der zweiarmige, lose auf der in den Lagern 2 drehbaren Schaltwelle 1 sitzende Hebel 5, an dessen einem Arm der Solenoidkern 4 angreift, und dessen anderer Arm die um den Zapfen 7 drehbare Schaltklinke 6 trägt, um eine Teilung des Schaltrades 10 und dabei durch Eingreifen der Klinke 6 in das auf der Welle 1 aufgekeilte Schaltrad 10 die ebenfalls auf der Welle ι festgemachte Schaltwalze auch um eine Teilung gedreht wird. Die Kontaktbürste 25 kommt dadurch in den Ausschnitt des Kontaktstückes 12 zu liegen, während die Kontaktbürsten 19 und 20 durch dasselbe miteinander verbunden werden, womit Maschine und Batterie parallel geschaltet und der Widerstand 1'F₃ in den Lampenstromkreis eingeschaltet ist. Steigt nun die Maschinentourenzahl noch weiter an, so hält der Regler R durch Einschalten und Kurzschließen des Erregerwiderstandes W₁ konstante Spannung, und entsprechend der höheren Tourenzahl wird der Erregerstrom der Maschine D abnehmen. Sinkt der Erregerstrom unter ein bedeutendes Maß, so daß die Zugkraft des Magneten 26 des Erregerrelais kleiner wird als die Zugkraft der Feder 40, so bringt die letztere die beiden Kontakte 28 und 29 außer Berührung, und der Stromkreis über das Solenoid 3 wird dadurch unterbrochen. Die Feder 8 vermag nun den Solenoidkern samt dem zweiarmigen Hebel 5 und der Klinke 6 wieder in die in Fig. 1 gezeichnete Lage zurückzuziehen, während die Schaltwalze ihre neue Lage beibehält.Assuming that the dynamo D is at a standstill and the battery B has to feed the lighting network, the circuit breaker and the exciter relay E assume the position shown in FIG. From the battery B , the current flows from the positive pole to the lamps, through them via the contact brush 25, the roller contact 12, to the contact brush ig and from there back to the negative pole of the battery. The lamp resistor W ₂ is short-circuited by the contact piece 12 and the contact brushes 25 and 19. If the machine is now put into operation, a smaller excitation current, which is greater with increasing speed of the dynamo, will arise, which flows via the coil 26 of the excitation relay and is able to attract the armature 27 and at a value determined by the setting of the spring 40 thereby bringing the two contacts 28 and 29 into mutual contact. This completes the circuit via the solenoid coil 3, and the core 4 of the same is pulled downwards, the two-armed lever 5 loosely seated on the selector shaft 1 rotatable in the bearings 2, one arm of which is engaged by the solenoid core 4, and the other Arm carries the pawl 6 rotatable about the pin 7 to one division of the ratchet wheel 10 and by engaging the pawl 6 in the ratchet wheel 10 wedged on the shaft 1, the shift drum also fixed on the shaft ι is also rotated by one division. The contact brush 25 comes to lie in the cutout of the contact piece 12, while the contact brushes 19 and 20 are connected to one another by the same, whereby the machine and battery are connected in parallel and the resistor 1'F _{3 is connected} to the lamp circuit. If the number of machine revolutions increases even further, the controller R maintains a constant voltage by switching on and short-circuiting the excitation resistor W ₁ , and the excitation current of the machine D will decrease in accordance with the higher number of revolutions. If the excitation current falls below a significant level, so that the tensile force of the magnet 26 of the field relay becomes smaller than the tensile force of the spring 40, the latter brings the two contacts 28 and 29 out of contact, and the circuit via the solenoid 3 is thereby interrupted. The spring 8 can now pull the solenoid core together with the two-armed lever 5 and the pawl 6 back into the position shown in FIG. 1, while the shift drum maintains its new position.

Nimmt die Geschwindigkeit der Maschine ab, so wird der Regler R dafür Sorge tragen, daß der Erregerstrom entsprechend wieder zunimmt, und bei der kleinsten zulässigen Tourenzahl wird, der Erregerstrom ein Maximum sein. Dieser Erregerstrom vermag nun den Anker des Erregerrelais wieder anzuziehen, der Stromkreis des Solenoids 3 wird über die Kontakte 28 und 29 geschlossen, der Solenoidkern angezogen und die Schaltwalze um eine Teilung gedreht. Jetzt ist also die Maschine von Batterie wieder in dem Moment abgeschaltet worden, wo der Regler R bei noch weiterer · Abnahme der Dynamotourenzahl nicht mehr imstande gewesen wäre, die durch die Einstellung des Reglers bedingte Spannung aufrecht zu erhalten.If the speed of the machine decreases, the controller R will ensure that the excitation current increases again accordingly, and the excitation current will be a maximum at the smallest permissible number of revolutions. This excitation current is now able to attract the armature of the excitation relay again, the circuit of the solenoid 3 is closed via the contacts 28 and 29, the solenoid core is attracted and the switching drum is rotated by one division. The machine has now been switched off by the battery again at the moment at which the regulator R would no longer have been able to maintain the voltage caused by the setting of the regulator if the number of dynamo revs had decreased even further.

Auf der die Kontaktstücke für das Parallelschalten tragenden Walze 11 sind nun nochOn the roller 11 carrying the contact pieces for parallel switching are now still

die Kontaktstücke 13, 14, 15, 16 und 17 für die Umschaltung der Stromrichtung über die Tastkontakte 41 und 42 des Spannungsreglers if? angebracht, wozu auch noch die Kontaktbürsten 21, 22, 23 und 24 notwendig sind. Die Kontaktbürste 22 steht mit dem Anfang des Widerstandes W₁, die Bürste 24 mit dem Ende desselben in Verbindung. Bei der in Fig. 1 gezeichneten Stellung, also bei Stillstand der Dynamo, fließt der Strom, der durch die Kontakte 41, 42 periodisch unterbrochen wird, von dem Widerstand W₁ nach der Bürste 22 über das Kontaktstück 14, über die Bürste 21 nach dem Tastkontakt 42, von hier weiter über Tastkontakt 41 nach der Bürste 23 über Kontaktstück 13 und Bürste 24 nach dem Widerstand W₁ zurück. Wird nun die Maschine in Gang gesetzt und mit der Batterie parallel geschaltet, so ändert sich an der Stromrichtung über die Tastkontakte 41 und 42 nichts. Erst beim nachfolgenden Auseinanderschalten von Maschine und Batterie wird gleichzeitig eine Umkehrung der Stromrichtung über die Kontakte 41 und 42 vorgenommen, weil mit Kontaktbürste 22 über Kontaktstück 16 und Kontaktbürste 23 jetzt der Tastkonta;kt 41 und mit der Kontaktbürste 24 über das Kontaktstück 17 und das mit ihm elektrisch verbundene Kontaktstück 15 und Kontaktbürste 21 jetzt der Tastkontakt 42 verbunden ist.the contact pieces 13, 14, 15, 16 and 17 for switching the current direction via the push button contacts 41 and 42 of the voltage regulator if? attached, including the contact brushes 21, 22, 23 and 24 are necessary. The contact brush 22 is connected to the beginning of the resistor W ₁ , the brush 24 to the end thereof. In the position shown in Fig. 1, ie when the dynamo is at a standstill, the current, which is periodically interrupted by the contacts 41, 42, flows from the resistor W ₁ to the brush 22 via the contact piece 14, via the brush 21 after the Pushbutton contact 42, from here on via pushbutton contact 41 to the brush 23 via contact piece 13 and brush 24 back to the resistor W ₁ . If the machine is now started and connected in parallel with the battery, nothing changes in the direction of the current via the pushbutton contacts 41 and 42. Only when the machine and battery are subsequently disconnected is the current direction reversed via contacts 41 and 42 at the same time, because with contact brush 22 via contact piece 16 and contact brush 23 now the tactile contact 41 and with the contact brush 24 via contact piece 17 and with it is electrically connected contact piece 15 and contact brush 21, the touch contact 42 is now connected.

Es ist ohne weiteres klar, daß sämtliche Kontaktstücke isoliert auf die Walze 11 aufgeschraubt sind, oder daß die Walze selbst aus Isoliermaterial besteht. An Stelle der in Fig. ι gezeichneten Vorrichtung zur Parallelschaltung von Maschine und Batterie und zur Umkehrung der Stromrichtung über die Unterbrechungskontakte des Reglers, die also aus einer Walze, ähnlich den bekannten Schaltwalzen, mit auf dem Kontaktbelag schleifenden Bürsten besteht, können auch andere Kontaktanordnungen zur Anwendung gelangen. So zeigt z. B. Fig. 2 eine besonders zweckmäßige Anordnung. Auf die Schaltwelle 1 sind je nach der Zahl der zu. betätigenden Kontakte Scheiben 32 aufgekeilt, die z. B. mit den Einkerbungen α und mit den Erhöhungen b versehen sind. Auf diesen Schaltscheiben schleifen um Zapfen 36 drehbare Rollen 37, die an dem um die Welle 35 drehbaren Hebel 43 befestigt sind. An diesem Hebel 43 ist durch die Flachfeder 33 auch der Kontakt 34, der dem festen Kontakt 38 gegenüber steht, angebracht. Die Fig. 2 zeigt die paarweise An-Ordnung derartiger Kontaktvorrichtungen, deren Hebel 43 mit den Schleifrollen 37 durch die Feder 39 auf die Schaltscheibe 32 gepreßt werden. Kommt die Rolle 37 auf eine Erhöhung der Schaltscheibe 32 zu liegen, so wird der Kontakt 34 von seinem Gegenkontakt 38 abgehoben, während umgekehrt, wenn die Rolle in eine Scheibenvertiefung kommt, der bewegliche Kontakt 34 auf den festen Kontakt 38 aufliegen wird. Dabei ist der Kontaktdruck nicht etwa abhängig von der Einkerbung in der Schaltscheibe, sondern dieser wird durch die Flachfeder 33 ausgeübt. Mit Leichtigkeit lassen sich bei dieser Kontaktanordnung auch Hilfsbürsten, sogenannte Vorlaufkontakte, z. B. aus Kohle, anbringen, mit Hilfe welcher der Stromkreis zuerst unterbrochen oder geschlossen wird, um die Hauptkontakte vor Brandstellen u. dgl. zu schonen.It is immediately clear that all the contact pieces are screwed onto the roller 11 in an insulated manner, or that the roller itself consists of insulating material. Instead of the device shown in FIG Application. So shows z. B. Fig. 2 is a particularly useful arrangement. On the selector shaft 1 are depending on the number of to. actuating contacts disks 32 wedged, the z. B. are provided with the notches α and with the elevations b . Rollers 37 which are rotatable about pins 36 and are fastened to the lever 43 which is rotatable about the shaft 35 slide on these switching disks. The contact 34, which is opposite the fixed contact 38, is also attached to this lever 43 by means of the flat spring 33. 2 shows the paired arrangement of such contact devices, the levers 43 of which are pressed with the grinding rollers 37 onto the switching disk 32 by the spring 39. If the roller 37 comes to rest on an elevation of the switching disk 32, the contact 34 is lifted from its mating contact 38, while conversely, when the roller comes into a disk recess, the movable contact 34 will rest on the fixed contact 38. The contact pressure is not dependent on the notch in the switching disk, but is exerted by the flat spring 33. With this contact arrangement, auxiliary brushes, so-called forward contacts, e.g. B. made of coal, with the help of which the circuit is first interrupted or closed in order to protect the main contacts from burns and the like.

Bei Maschinen, die mit konstanter Geschwindigkeit umlaufen, kann das Erregerrelais auch so eingerichtet werden, daß der Stromschluß über das Solenoid des Selbstschalters bei einem rninimalen Erregerstrom vorgenommen wird, während dann mit zunehmender Belastung bzw. ansteigendem Erregerstrom die Unterbrechung dieses Stromkreises vorgenommen wird. Wird ein solcher Selbstschalter in Verbindung mit einem Spannungsregler, bei welchem durch Ab- und Zuschalten von Erregerwiderstand über Kontakte die Regelung bewerkstelligt wird, verwendet, so kann das Selbstschaltersolenoid ebenfalls von dem Spannungsregler über einen besonderen Kontakt, z. B. wenn der Regler zu regeln anfängt oder aufhört, gesteuert werden.The excitation relay can also be used on machines that rotate at constant speed be set up in such a way that the circuit is switched off via the solenoid of the circuit breaker a minimal excitation current, while then with increasing load or increasing excitation current made the interruption of this circuit will. If such an automatic switch is used in conjunction with a voltage regulator, at which by switching off and on the excitation resistance via contacts the control is used, the auto switch solenoid can also be controlled by the voltage regulator through a special contact, e.g. B. when the controller begins to regulate or stops being controlled.

Claims

Patent-to sayings:

1. Automatic electromagnetically controlled switch for dynamo machines that have to work temporarily with a battery on a network, characterized in that the excitation circuit for the switching electromagnet (3) by a relay (E) influenced by the excitation current of the dynamo machine temporarily when starting up and taking out of service the machine is closed.

2. Switch according to claim 1 in connection with dynamo machines / their voltage by periodically switching on and short-circuiting the excitation resistor working voltage regulator is regulated, characterized in that the controlled by the switching solenoid Switching device still contacts for the current reversal in the periodic Has circuit of the excitation resistance causing contacts of the voltage regulator.

1 sheet of drawings.