DE301146C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

Vr 301146 KLASSE 21 c. GRUPPE 54.Vr 301 146 CLASS 21 c. GROUP 54.

Selbsttätiger elektrischer Regler.
Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. August 1915 ab.Automatic electric regulator.
Patented in the German Empire on August 10, 1915.

Die vorliegende Erfindung betrifft Anordnungen an besonders in elektrischen Anlagen zur Regulierung der Spannung oder Stromstärke verwendeten selbsttätigen Regulatoren solcher Art, bei denen ein durch "das durch den zu regulierenden Stromkreis erregtes Magnetfeld beeinflußter Anker einen Umschalter derartig steuert, daß dieser je nach den Änderungen der elektrischen Größe einen von zweiThe present invention relates to arrangements in particular in electrical systems automatic regulators used to regulate voltage or current of the kind in which a magnetic field excited by the circuit to be regulated influenced armature controls a changeover switch in such a way that it depends on the changes the electrical magnitude is one of two

ίο Stromkreisen einer' elektrischen Kupplung einschaltet, welche die Bewegung einer stetig rotierenden Welle auf die Regulierwelle in einer dem jeweils eingeschalteten Kupplungsstromkreis entsprechenden Richtung überträgt, bis die gewünschte Regulierung erreicht worden ist.ίο switches on the circuits of an electrical coupling, which the movement of a continuously rotating shaft on the regulating shaft in transmits in a direction corresponding to the clutch circuit that is switched on, until the desired regulation has been achieved.

Die Erfindung besteht darin, daß außer dem erwähnten Anker noch ein zweiter Anker angeordnet wird, welcher von einem durch eine Kompensationswicklung, d. h. eine vom Generator- oder Netzstrom erregten festen Magnet beeinflußt wird und die Kontaktschienen des Umschalters trägt, so · daß dieselben nebst ihrer Unterbrechungsstelle der genannten beiden Stromkreise durch die Bewegungen des zweiten Ankers verschoben werden.The invention consists in that a second anchor is arranged in addition to the anchor mentioned which is driven by a compensation winding, d. H. one from the generator or mains current excited fixed magnet is affected and the contact rails of the Changeover switch, so that the same and their interruption point of the two mentioned Circuits are shifted by the movements of the second armature.

Gegenüber bekannten Anordnungen, bei welchen die Regulierung dadurch bewirkt wird, daß durch Verstellung von Vibrationskontak¹ ten längere oder kürzere Stromschließungen eines einzelnen eine Erregung beeinflussenden Stromes und dadurch Stromstöße von ver-" schiedener Dauer erzeugt werden, ist die Regulierung bei der neuen Anordnung nur von dem auf vibrierende periodische Schwankungen nicht ansprechenden Erregungsgrade des durch die Kompensationswicklung erregten festen Magneten abhängig, welcher allein die räumliche -Lage der Kontaktpunkte zum Schließen der beiden die elektrische Kupplung beeinflussenden Ströme bestimmt, so daß eine einen Regelungsvorgang beendende Stromunterbrechung nur eintritt, wenn der bewegliche von der anderen Wicklung beherrschte Kontakt, der .mit den Kontaktschienen des Umschalters zusammenarbeitet, deren Trageanker von dem festen Magnet beeinflußt wird, gegenüber der Unterbrechungsstelle der Kontaktschienen zu liegen kommt.Compared to known arrangements, in which the regulation is effected by the fact that longer or shorter current closures of a single current influencing an excitation and thereby current surges of different duration are generated ^{by adjusting Vibrationskontak 1 th, the regulation in the new arrangement is only from} the degree of excitation of the fixed magnet excited by the compensation winding, which does not respond to vibrating periodic fluctuations, which alone determines the spatial position of the contact points for closing the two currents influencing the electrical coupling, so that a current interruption that ends a control process only occurs when the moving one of the other winding dominated contact, which works together with the contact rails of the switch, whose support armature is influenced by the fixed magnet, comes to lie opposite the point of interruption of the contact rails.

Die Erfindung wird durch die Zeichnung veranschaulicht, welche einige Ausführungsformen darstellt. The invention is illustrated by the drawing which shows some embodiments.

Fig. ι und 2 zeigen schematisch eine vorzugsweise verwendete Anordnung des Teiles des Regulators, welcher die Magnete und die von denselben beeinflußten elektrischen Kontaktvorrichtungen enthält.Fig. Ι and 2 show schematically a preferably used arrangement of the part of the regulator which contains the magnets and the electrical contact devices influenced by them contains.

Fig. 3 zeigt eine bekannte von den Kontakten gesteuerte elektromagnetische Wendekupplung für den Regelungsapparat.Fig. 3 shows a known electromagnetic reversing clutch controlled by the contacts for the control apparatus.

Fig. 4 stellt beispielsweise ein Schaltungsschema des selbsttätigen Spannungsregulators nach vorliegender Erfindung in Verwendung bei einer Anlage für dreiphasigen hochgespannten Wechselstrom dar. /For example, FIG. 4 shows a circuit diagram of the automatic voltage regulator according to the present invention in use in a system for three-phase high voltage Alternating current. /

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform des selbsttätigen Umschalters mit Solenoiden und beweglichen Eisenkernen.Fig. 5 shows another embodiment of the automatic changeover switch with solenoids and movable iron cores.

In Fig. ι ist 1 ein vorzugsweise aus weichem Eisen, ausgeführter Magnetkern, welcher durch eine Spannungsspule 2 erregt wird, die direkt oder indirekt (über Transformatoren) von derIn Fig. Ι 1 is preferably made of soft Iron, executed magnetic core, which is excited by a voltage coil 2, which directly or indirectly (via transformers) from the

Spannung der Elektrizitätsquelle beeinflußt wird, deren Spannung reguliert werden soll. In einer Ausnehmung im Kern ι ist der Anker 3 beweglich, dessen Stellung von der Kraft der Feder 4 und der durch den elektrischen Strom der Spannungsspule 2 erzeugten Anziehung zwischen Kern und Anker abhängig ist. Am Anker 3 ist ein Arm 5 befestigt, welcher auf den Kontaktschienen 6 und 7 schleift.The voltage of the electricity source whose voltage is to be regulated is influenced. In a recess in the core ι the armature 3 is movable, the position of the force of the spring 4 and the attraction generated by the electric current of the voltage coil 2 between core and anchor is dependent. An arm 5 is attached to the anchor 3, which grinds on the contact rails 6 and 7.

Eine dieser Kontaktschienen ist in zwei Teile geteilt, welche gegenseitig durch das isolierende Stück 18 isoliert sind, so daß eine Stromunterbrechung stattfindet, wenn der Arm 5, welcher mit einem die Kontaktschienen 6 und 7 miteinander elektrisch verbindenden Schleifkontakt versehen ist, diese isolierte Stelle berührt. One of these contact bars is divided into two parts, which are mutually isolated by the Piece 18 are insulated so that a power interruption takes place when the arm 5, which with a sliding contact electrically connecting the contact rails 6 and 7 to one another is provided, touches this isolated point.

Anstatt der beiden Kontaktschienen 6, 7. kann man auch nur eine ähnlich wie die Schiene 6 durch ein Isolierstück geteilte Schiene verwenden, wobei dann der Strom durch den Arm 5 zugeführt wird.Instead of the two contact bars 6, 7, you can only have one similar to the one Use rail 6 divided by an insulating piece, with the current then flowing through the Arm 5 is fed.

Die Kontaktschienen sind auf einer gegenüber denselben isolierten Unterlage 8 befestigt, welche an einem Arm 25 sitzt, der mit einem in einer Ausnehmung im eisernen Kern 10 (Fig. 2) beweglichen Anker 9 mechanisch verbunden ist. Dieser Kern besitzt eine Stromspule if, die entweder direkt oder indirekt (über Transformatoren, Abzweigwiderstände usw.) in den zu regelnden Stromkreis geschaltet ist.The contact rails are attached to a pad 8 that is insulated from the same, which sits on an arm 25, which is connected to a recess in the iron core 10 (Fig. 2) movable armature 9 is mechanically connected. This core has a current coil if that is either direct or indirect (via transformers, branch resistors etc.) is connected to the circuit to be controlled.

Die Stellung des Ankers 9 ist ebenfalls von der Kraft einer ähnlichen Feder wie der Feder 4 und der durch den elektrischen Strom der Stromspule 11 erzeugten Anziehung zwischen Kern und Anker abhängig.The position of the armature 9 is also of the force of a spring similar to that of the spring 4 and the attraction created by the electric current of the power coil 11 between Core and anchor dependent.

Die beschriebene Anordnung, welche als ein einziger Apparat zusammengebaut in ein Schutzgehäuse eingebaut werden kann, bildet den eigentlichen Spannungsregulator, welcher die Einschaltung der in Fig. 3 gezeigten bekannten elektromagnetischen Wendekupplung vermittelt.The arrangement described, which is assembled as a single apparatus in a Protective housing can be installed, forms the actual voltage regulator, which the engagement of the known electromagnetic reversing clutch shown in FIG conveyed.

Mit dem Regelhebel oder irgendeinem an-■ deren Organ, welches direkt oder indirekt die Netzspannung der Anlage oder die Spannung einer Maschine, z. B. mittels der Regelwiderstände 12 reguliert, ist eine Welle 13 verbunden. Je nach der Richtung, in v/elcher diese Welle gedreht wird, wird ein Ansteigen bzw. Sinken der Spannung bewirkt. Die Welle 13 erhält ihre Bewegung durch einen kleinen dauernd laufenden Motor 14 mittels einer Schneckenradübersetzung 24 und einer elektrischen Kupplung.With the control lever or any other ■ organ that directly or indirectly controls the Mains voltage of the system or the voltage of a machine, e.g. B. by means of the variable resistors 12 regulated, a shaft 13 is connected. Depending on the direction in which these If the shaft is rotated, the voltage will rise or fall. The wave 13 receives their movement by a small continuously running motor 14 by means of a Worm gear transmission 24 and an electrical coupling.

• Diese Kupplung besteht aus dem Kegelzahnrad 15, welches die Kegelräder 16 und 17 antreibt. An diesen Rädern sind rotierende Elektrornagnete 21 bzw. 22 befestigt, welche durch die Schleif ringe, 19 mit Strom versorgt werden. Diese Magnete laufen mit ihren Rädern lose auf der Welle 13. Auf die letztere ist ein Anker 23 unverdrehbar aber achsial verschiebbar aufgekeilt.• This coupling consists of the bevel gear 15, which the bevel gears 16 and 17 drives. Rotating electric magnets 21 and 22 are attached to these wheels, which through the slip rings 19 are supplied with power. These magnets run on their wheels loosely on the shaft 13. On the latter, an armature 23 is non-rotatable but axially slidably wedged.

Bei dem dargestellten Beispiel kann der kleine Motor 14 und die elektrische Kupplung durch die Erregermaschine mit Strom versorgt werden.In the example shown, the small motor 14 and the electrical coupling are supplied with electricity by the exciter.

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Einrichtung ist die folgende:The operation of the device described above is as follows:

Wenn der Generator in gewöhnlicher Weise auf die normale Geschwindigkeit gebracht worden ist und die normale Spannung einigermaßen erreicht ist, wird der Motor 14 eingeschaltet. Dieser läuft stetig und hält die an der Welle 13 lose angebrachten Zahnräder 16 und 17 in stetiger Rotation in entgegengesetzten Richtungen. Ist nun die Generatorspannung zu klein, so wird der Schleifkontakt am Arm 5, welcher am Anker 3 befestigt ist (Fig. 1), durch die Feder 4 nach unten gezogen und dadurch eine solche Stellung an den Kontaktschienen 6, 7 einnehmen, daß durch die Schienen 19 Strom zum Elektromagneten 21 geführt wird (Fig. 4), wodurch der Anker 23 nach rechts angezogen wird und demzufolge die Bewegung des Motors 14 durch den betreffenden Teil (15, 23, 21, 13) der Kupplung ' auf den Arm der Reguliereinrichtung 12 derartig übertragen wird, daß die Spannung gesteigert wird. Wenn die Spannung die richtige Größe erreicht hat, wird der Arm 5 wieder seine Mittelstellung an den Kontaktschienen einnehmen, bei welcher er keinen Stromübergang vermittelt, indem er das isolierende Stück 18 berührt. Der Elektromagnet 21 verliert dann seine Anziehungskraft und läßt den Anker 23 los. Dieser wird also nicht mehr von dem rotierenden Elektromagneten 21 mitgenommen, die Welje 13 hört auf sich zu drehen und der Kontaktarm des Regulators 12 bleibt stehen. Die Spannung wird also an einem Punkte, welcher der Lage des isolierenden Stückes 18 entspricht, konstant gehalten.When the generator is brought to normal speed in the usual way has been and the normal voltage has been reached to some extent, the motor 14 is switched on. This runs continuously and holds the gears 16 loosely attached to the shaft 13 and 17 in continuous rotation in opposite directions. Is now the generator voltage too small, the sliding contact on the arm 5, which is attached to the armature 3 (FIG. 1), is pulled down by the spring 4 and thereby occupy such a position on the contact rails 6, 7 that through the rails 19 current is fed to the electromagnet 21 (Fig. 4), whereby the armature 23 is attracted to the right and consequently the movement of the motor 14 by the relevant Part (15, 23, 21, 13) of the coupling ' is transmitted to the arm of the regulator 12 such that the tension is increased will. When the voltage has reached the correct level, the arm 5 is again in its center position on the contact rails take, in which he does not mediate a current transfer by the insulating Piece 18 touches. The electromagnet 21 then loses its attraction and leaves the Anchor 23 loose. This is no longer taken by the rotating electromagnet 21, the Welje 13 stops rotating and the contact arm of the regulator 12 stands still. The voltage is thus at a point, which is the location of the insulating Piece 18 corresponds, kept constant.

Falls die Spannung über die normale ansteigen sollte, wird in gleicher Weise der Elektromagnet 22 der elektrischen Kupplung wirksam und bleibt eingeschaltet, bis die richtige Spannung erreicht ist.Likewise, if the voltage rises above normal, the Electromagnet 22 of the electric clutch is effective and remains switched on until the correct one Tension is reached.

Die Spannungsspule 2 ist hier über einen Spannungstransformator an die Netzspannung gelegt.The voltage coil 2 is connected to the mains voltage here via a voltage transformer placed.

Nach der Erfindung, wird nun die Lage der Platte 8 mit den Kontaktschienen 6, 7 im Räume vom Strom der Anlage bestimmt, in-^ dem die den Arm 25 steuernde Spule 11 vom Strom der Anlage direkt oder z. B. über den gezeichneten Stromtransformator gespeist wird. Es kann hierdurch die bekannte Kornpensation von Spannungsreglern erreicht werden. Bei ansteigendem Strom wird der An-According to the invention, the position of the plate 8 with the contact rails 6, 7 is now in the Spaces determined by the current of the plant, in- ^ which the arm 25 controlling coil 11 from the power of the system directly or z. B. over the current transformer shown is fed. Thereby the well-known compensation can be achieved can be achieved by voltage regulators. When the current increases, the

ker 9 so bewegt, daß die Unterlage 8 der Kontaktschienen 6 und 7 und hiermit das isolierende Stück 18 nach oben verschoben wird, wodurch bewirkt wird, daß der Arm 5 seine stromlose Stellung am isolierenden Stück 18 erst bei einer der neuen Stromstärke des Generators entsprechenden höheren Spannung einnehmen kann.Ker 9 moved so that the base 8 of the contact rails 6 and 7 and thus the insulating Piece 18 is displaced upwards, whereby the arm 5 is caused to be currentless position on the insulating piece 18 only at one of the new amperage of the generator corresponding higher voltage can take.

Die Einrichtung wirkt also als ein in Abhängigkeit sowohl von Spannung als auch von Strom wirkender' Regulator.So the device acts as a function of both voltage and voltage Current acting 'regulator.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform für Spannungskompensation des Umschalters wird das magnetische Feld nur durch eine Spule ohne festen Eisenkern erzeugt. Im Innern der Spannungsspule 2 bzw. der Stromspule 11 ist ein beweglicher Anker 26 bzw. 27 angebracht, welcher von einer Feder 32 bzw. 33 beeinflußt wird. Beide Spulen ziehen bei Erregung ihre Anker nach unten. Am Anker 26 ist ein Kontaktstück 28 befestigt, welches sich unter zwei elektrisch verbundenen Kontakten 34, 35 bewegen kann, die in einem am Anker 27 befestigten isolierenden Behälter 31 angebracht sind. Der Behälter enthält im unteren Teil einen Quecksilber- oder anderen Kontakt 29; über diesem befindet sich Luft oder öl 30. Der Kontakt 28 ist wie .Kontaktschiene 7 in Fig. 4, die Kontakte 34, 35 wie die untere Hälfte der Schiene 6_; und der Kontakt 29 wie die obere Hälfte der Schiene 6 in der Anlage eingeschaltet.In the embodiment for voltage compensation of the changeover switch shown in FIG. 5, the magnetic field is generated only by a coil without a fixed iron core. In the interior of the voltage coil 2 or the current coil 11, a movable armature 26 or 27 is attached, which is influenced by a spring 32 or 33. Both coils pull their armature down when excited. A contact piece 28 is fastened to the armature 26 and can move under two electrically connected contacts 34, 35 which are mounted in an insulating container 31 fastened to the armature 27. The container contains a mercury or other contact 29 in the lower part; above this is air or oil 30. The contact 28 is like .Kontaktschiene 7 in Fig. 4, the contacts 34, 35 like the lower half of the rail 6 _; and the contact 29 is switched on like the upper half of the rail 6 in the system.

Diese Einrichtung wirkt in folgender mit der Wirkungsweise der in Fig. 1 und 2 gezeigten Einrichtung vollständig analogen Weise: Bei normaler Spannung schwebt das Kontaktstück 28 zwischen den Kontakten 34, 35 und dem Quecksilberkontakt 29. Falls die Spannung unter die normale sinkt, wird der Anker 26 von der Feder 32 nach oben gezogen und das Kontaktstück 26 schließt den Stromkreis durch die Kontakte 34 und 35, wodurch der eine der beiden. Stromkreise der elektrischen Kupplung geschlossen wird, so daß die Spannung in der beschriebenen Weise wieder auf die normale Höhe gebracht wird. Durch die Stromspule ii wird eine Regulierung der Spannung in Abhängigkeit von dem . Verbrauchstrom oder eine Kompensationswirkung erreicht werden. Dies geschieht in der Weise, daß, wenn der Strom in der Spule 11 zunimmt, der Anker 27 und damit auch der Behälter 31 nach unten gezogen wird, wodurch bewirkt wird, daß die Spannung, bei welcher der Kontakt 28 zwischen den Kontakten 34, und dem Quecksilberkontakt schwebend gehalten wird, eine größere sein muß wie bei der vorigen Höhenlage des Glasbehälters.This device acts in the following with the mode of operation of that shown in FIGS. 1 and 2 Fully analogous setup: at normal voltage, the contact piece floats 28 between the contacts 34, 35 and the mercury contact 29. If the If the voltage drops below normal, the armature 26 is pulled upwards by the spring 32 and the contact piece 26 completes the circuit through the contacts 34 and 35, whereby the one of the two. Circuits of the electrical coupling is closed, so that the voltage in the manner described is brought back to normal. The current coil ii is a regulation the voltage depending on the. Consumption current or a compensation effect can be achieved. This is done in such a way that when the current in the coil 11 increases, the anchor 27 and thus also the container 31 is pulled down, whereby causes the voltage at which the contact 28 between the contacts 34, and the mercury contact is kept floating, a larger one must be as with the previous height of the glass container.

Die Einrichtung kann auch als Turbogeneratorenregulator verwendet werden, indem man die vom Motor 14 getriebene elektrische Kupplung mit dem Anlaßventil oder der Schaufeleinstellungsvorrichtung der den Generator antreibenden Turbine verbindet. Die Spannung könnte in diesem Falle auch von einer kleinen Tachometerdynamo, die von der Achse der Anlage angetrieben wird, geliefert werden.The device can also be used as a turbo generator regulator by one the electrical coupling driven by the engine 14 to the starter valve or the vane adjuster which connects the turbine driving the generator. The tension in this case could also be of a small amount Tachometer dynamo, which is driven by the axis of the system, can be delivered.

Die Einrichtung kann ferner als Energieverbrauchsregulator benutzt werden, indem man durch denselben z. B. elektrische öfen automatisch ein- und ausschalten kann in Abhängigkeit von der Belastung der elektrischen Generatoren einer Kraftanlage, so daß der gesamte Energieverbrauch konstant gehalten wird.The device can also be used as an energy consumption regulator by one through the same z. B. can turn electric ovens on and off automatically in Dependence on the load on the electrical generators of a power plant, so that the total energy consumption is kept constant.

Die Einrichtung kann überhaupt überall da verwendet werden, wo es sich um elektrische Regelung in Abhängigkeit von Spannung nnd Strom handelt.The device can be used wherever electrical Regulation as a function of voltage and current.

Claims

Patent Claims:

1. Automatic electrical regulator responsive to voltage and current with a tension-influenced contact arm playing between mating contacts for switching on and off an electromagnetic field control apparatus operating reversing clutch, characterized by a second, the mating contacts (6, 7) supporting armature (9) of a magnet (10), which by means of a generator or mains current excited coil (11)

(e.g. compensation coil) is excited and thereby the position of the mating contacts in the Determined spaces.

2. Automatic regulator according to claim 1, characterized in that two coils (2, 11, Fig. ^ 5) without fixed iron cores ever contain a movable armature (26 or 27), of which the lower (27) ^ one Container (31) carries, which with 'a mercury or other contact (29) is provided, while the upper (26) between two contacts (34, 35) and the mentioned mercury contact with correct voltage floating contact piece (28) wearing.

1 sheet of drawings.