DE30342C - Regulirungsvorrichtung für dynamoelektrische Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES.

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromregulirapparat, der automatisch die erregende Kraft der Feldmagneten ändert, wenn infolge Veränderung des äufseren Widerstandes im Arbeitsstromkreis eine Aenderung der Stromstärke eintritt. Die Eisenkerne der Schenkel sind zu diesem Zweck aufser mit den Hauptwindungen aus starkem Draht noch mit einer Anzahl von Windungen aus feinerem Draht umgeben, und mittelst einer Schaltvorrichtung kann man einen Theil des Stromes durch eine oder mehrere dieser Windungen gehen lassen, infolge dessen der Magnetismus der Schenkel geschwächt wird.

In Bezug auf die Construction der Anker ist zu bemerken, dafs dieselben im wesentlichen aus drei Theilen bestehen, nämlich einer mittleren Scheibe, welche zur Befestigung des Ankers auf der Ankerwelle dient, und zwei Ringen mit Spiralen, die von einander durch geeignete Ansätze getrennt sind, die gleichzeitig zur Befestigung der Ringe auf der mittleren Scheibe dienen. Die Ringe liegen zu beiden Seiten der Scheibe und die Spiralen sind auf beiden Seiten gegen einander versetzt, so dafs die Stromimpulse sich zu einem annähernd continuirlichen Strom ergänzen.

Zu jedem Anker gehören zwei auf beiden Seiten desselben liegende Commutatoren, und die Antriebsscheibe für die Ankerwelle ist auf die Mitte derselben gesetzt, so dafs eine gleichmäfsige Beanspruchung der Welle stattfindet. Auf beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht Fig. ι eine Längsansicht, Fig. 2 eine Endansicht, Fig. 3 eine obere Ansicht der Maschine; Fig. 4 zeigt die Anordnung der Ankerwellenlagerung, Fig. 5 und 6 zeigen die Construction der Anker; Fig. 7 zeigt die Schaltung für die Regulirvorrichtung.

Die beiden Elektromagneten A und A¹, welche die Schenkel der Maschine bilden, bestehen aus je zwei Eisenkernen λ¹, Fig. 4, welche durch horizontale Joche a^% a³ zur Hufeisenform mit einander verbunden und mit einer Anzahl von Windungen aus isolirtem Draht in der schon angedeuteten und später näher zu beschreibenden Weise versehen sind. Die für den Hauptstrom bestimmten, meistentheils innen angeordneten, in Fig. 7 mit O bezeichneten Windungen bestehen aus stärkerem Draht und sind sämmtlich hinter einander geschaltet, derart, dafs, wenn ein Strom durch sämmtliche Windungen geht, die Polstücke b¹ und b² gleichartigen Magnetismus, und die PoI-stücke b³ &⁴ ebenfalls gleichartigen Magnetismus, aber von entgegengesetzter Polarität in Bezug auf die Polstücke b¹ und b² zeigen.

Diese Polstücke sind im übrigen von einander magnetisch isolirt und bestehen je aus einem weichen Eisenblock, dessen eine Fläche halbcylindrisch in der aus Fig. 2 und 4 ersichtlichen Weise ausgehöhlt ist.

Dieses Schenkelsystem ist mittelst Füfse B¹ aus nicht magnetischem Material auf einer gemeinschaftlichen Grundplatte B befestigt. Durch die beiden auf diese Weise gebildeten magnetischen Felder geht die in Lagern c¹ der Böcke c~ ruhende Ankerwelle C mit den Ankern D¹ D², welche je zwischen zwei Polstücken angeordnet sind, wie die Fig. 1 und 3 deutlich veranschaulichen.

Aus der dargestellten Anordnung der Polstucke und Ankerwelle erhellt, dafs stets die eine Hälfte des einen Ankers sich in dem zugehörigen magnetischen Felde befindet, und gleichzeitig die diametral entgegengesetzte Hälfte des anderen Ankers in dessen zugehörigem magnetischen Felde, derart, dafs die Beanspruchung der Wellenlager eine gleichmäfsige ist. Der Antrieb der Welle erfolgt durch eine auf deren Mitte gesetzte Riemscheibe, Fig. ι und 3.

Der in der Hauptstromleitung erzeugte Strom setzt sich aus Stromimpulsen zusammen, welche in den Spiralen der Anker während deren Rotation, und zwar innerhalb eines bestimmten, ungefähr i8o° umfassenden Bogens inducirt werden. Ein aus derartigen Stromimpulsen von zunehmender und wieder abnehmender Stärke zusammengesetzter Strom würde aber keine gleichmäfsige Stärke besitzen, sondern Intensitätsfluctuationen zeigen, welche dadurch vermieden werden, dafs man jedem Anker zwei Gruppen von Spiralen giebt, die einzeln von einander völlig unabhängig sind und derart mit einander abwechseln, dafs die von der einen Gruppe herrührenden Stromschwankungen durch die von der anderen erzeugten annähernd aufgehoben werden. Die specielle Einrichtung der Anker, durch welche dieses Resultat erzielt wird, ist aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich. Der Körper des Ankers besteht aus drei Theilen. Der mittlere, mit F bezeichnet, bildet eine ringförmige Scheibe mit radial auf beiden Seiten angeordneten Ansätzen //*, die bei/"² und f³ abgesetzt sind. Wie aus Fig. 5 deutlich ersichtlich, sind diese Ansätze auf beiden Seiten der Scheibe gegen einander versetzt, und zwischen je zwei auf einander folgende Ansätze ff¹ kommt je eine Spirale d zu liegen. Sä'mmtliche auf einer Seite der Scheibe angeordneten Spiralen sind um einen Flachring e gewickelt, Fig. 6. Jeder der beiden Flachringe e ist auf der der Scheibe F zugekehrten Seite mit einem zwischen je zwei Ansätze/ und f¹ passenden Block e² und auf der anderen Seite an den entsprechenden Stellen mit der Schiene e¹ versehen.

Die zwischen den Blöcken e² und Schienen e¹ in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise mit Draht bewickelten Ringe e passen nun genau zwischen die Absätze/²/³ der Ansätze//¹ und werden mittelst Bolzen, wie Fig. 5 zeigt, mit der mittleren Scheibe F fest verbunden. Zu diesem Zwecke ist jede Schiene e¹ mit drei Bolzenlöchern e⁴ in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise versehen, und diesen Löchern entsprechen die Löcher/⁰ der Scheibe F. Die letztere ist auf beiden Seiten mit einem Nabenansatz /⁴ ausgestattet, der mit Löchern /⁵ für die von den Spiralen d nach den Commutatoren führenden Drähte versehen ist. Mittelst der so gebildeten Nabe ist der Anker auf der Welle C befestigt.

Die Spiralen d der Anker sind sämmtlich in gleicher Richtung um die Flachringe e gewickelt. Zu jedem Anker gehören zwei Commutatoren, und zwar zum Anker -D¹ die mit G und H, zum Anker D² die mit G¹ und H¹ bezeichneten. Diese Commutatoren sind einander völlig gleich und bestehen, entsprechend der Anzahl der Spiralen des Ankers, aus je acht von einander isolirten, neben einander liegenden Ringen J¹ J², welche für sich wiederum aus je zwei ebenfalls von einander isolirten Hälften i und z'¹ bestehen.

Die äufseren Enden sämmtlicher Spiralen des Ankers D¹ sind nun mit den Ringhälften des Commutators G, die inneren Enden mit den Ringhälften des Commutators H verbunden, und in analoger Weise stehen die Spiralen des Ankers D² mit den Commutatoren G¹H¹ in Verbindung.

Den auf der Welle C in bekannter Weise isolirt befestigten vier Commutatoren entsprechen die Bürsten K¹K² K³ K\ mit denen die Segmente der Commutatoren nach einander in Berührung kommen, wenn die Ankerwelle rotirt.

Die Commutatorsegmente sind nun mit Bezug auf die Ankerspiralen derart angeordnet,-dafs die mit den inneren und äufseren Enden der Spiralen verbundenen Segmente gleichzeitig mit den entsprechenden Bürsten in Contact kommen.

So ist z. B. das äufsere Ende der Spirale d¹ des Ankers D¹ mit dem Segment i¹ des Ringes J¹ des Commutators G und das innere Ende der Spirale d¹ mit dem Segment i¹ des Ringes J¹ des Commutators H verbunden; in analoger Weise sind die Enden der folgenden Spirale d'² mit den Segmenten z'¹ der Ringe J², die der Spirale d^a mit den Segmenten z'¹ der Ringe J³ u. s. w. verbunden. Auf diese Weise ist die eine Hälfte der Spiralen mit den Segmenten z¹, die andere folgende Hälfte mit den Segmenten i der Commutatoren verbunden. Um die Drähte von den Ankern nach den innerhalb der Lager angeordneten Commutatoren zu leiten, ist die Welle an den Lagerstellen mit einer Hülse JV aus isolirendem Material, Fig. 4, am besten comprimirtem Papier, versehen, durch deren Bohrungen η die Drähte gesteckt sind. Diese Hülse ist dann noch von einer Metallhülse umgeben, welche in den Lagerschalen c¹ läuft und die eigentliche Lagerstelle bildet.

Die Segmente i i¹ der Commutatorringe /¹J'² u. s. w. sind so angeordnet, dafs sie nach einander mit den Commutatorbürsten in Contact kommen, und zwar unmittelbar bevor die mit den Segmenten verbundenen Spiralen an die-

jenige Stelle des magnetischen Feldes gelangen, wo ein Strom von nützlicher Stärke erzeugt wird.

Die Contactbürsten werden durch Halter I getragen, welche in den geschlitzten Bögen stellbar sind, Fig. 2.

Die Contactbürste K¹ des Commutators H steht passender Weise mit dem einen Ende des äufseren Leitungsdrahtes 1 für den Arbeitsstrom in Verbindung, in den die elektrischen Lampen u. s. w. eingeschaltet sind. Das andere Ende des Drahtes 1 ist mit den Spiral windungen O der Elektromagneten verbunden, von denen der Strom nach der Bürste K^ des Commutators G¹ gelangt. Die Contactbürsten K² K³ stehen durch einen Draht 2 mit einander in Verbindung.

Die Einrichtungen zur Aenderung der erregenden Kraft der Maschine bei sich änderndem äufseren Widerstände bestehen in folgendem:

Wie bereits erwähnt, sind sämmtliche Elektromagnetkerne mit einer Anzahl von Spirallagen versehen, wie dies Fig. 7 verdeutlicht.

Die inneren Lagen O sämmtlicher vier Schenkel werden aus starkem Draht gebildet und sind direct in die Hauptleitung hinter einander eingeschaltet, so dafs sie vom Hauptarbeitsstrom durchflossen werden. Um diese Kernwindungen O sind nun eine Anzahl von unter sich getrennten Windungen o¹ o² o³ o⁴ von dünnerem Draht angeordnet. Die entsprechenden Windungen o¹ sämmtlicher Elektromagnetkerne sind gleichfalls hinter einander geschaltet, ebenso die Windungen o² u. s. w.

Die Windungen O sind nun mit dem Drehpunkte P des Hebels P¹ verbunden, dessen Ende nach einander mit den Contactstücken Q.¹ Q² Q³ Q⁴ in Berührung kommen kann. Von dem Punkte R¹ der Hauptleitung zweigt sich eine Leitung nach den Windungen o¹ ab, deren anderes Ende mit dem Contactstück Q.¹ verbunden ist; von letzterem geht eine Leitung J?² nach den Windungen o², deren anderes Ende mit dem Contactstück Q² verbunden ist, von diesem geht eine Leitung R³ nach o³ u. s. w., wie dies aus der Fig. 7 klar ersichtlich ist.

Wenn der Hebel P¹ auf Contactstück Q.¹ ruht, zweigt sich bei R¹ ein Theil des Hauptstromes ab, geht durch die Windungen o¹ und vereinigt sich über Q.¹ P¹ bei P wieder mit dem Hauptstrom, desgleichen wenn P¹ auf Q² ruht, sind die Windungen o¹ und o² in die Zweigleitung eingeschaltet u. s. w. Nun sind diese Windungen O¹O²O³ o⁴ aber so mit Bezug auf die Lagen O gewunden, dafs ein Strom von entgegengesetzter Richtung durch sie Riefst, wenn sie eingeschaltet sind und so der von dem Hauptstrom erzeugte Magnetismus geschwächt wird.

Demnach ist behufs Regulirung der Maschine nur erforderlich, dafs bei wachsender Stromstärke infolge Verminderung des Widerstandes der Hebel P¹ automatisch über die Contactstilcke Q.¹ Q² Q³ Q⁴ hinwegbewegt wird. Zu diesem Zwecke ist der Hebel P¹ mit einem konischen Zahnsegment T² verbunden, das mit dem Getriebe T¹ der in den Lagern U¹ U² gelagerten Welle T in Eingriff steht.

Auf der Welle T sitzen eine Anzahl loser Arme F¹ F² u." s. w., Fig. 1, welche an ihrem Ende mit je einem Stück weichen Eisens W¹ W² u. s. w. versehen sind. Diesen Armen entsprechen fest mit den Wellen durch Stellschrauben Y¹Y² u. s. w. verbundene, schraubenförmig angeordnete Mitnehmer X¹ X² u. s. w. Endlich ist die Welle T noch mit einer Spiralfeder Z versehen, während im Bereich der Plättchen W¹ W² u. s. w. auf dem Polstück b³ eine Eisenschiene S befestigt ist. Die letztere wird nur. in dem Grade magnetisch, als die PolstUcke durch den Hauptstrom erregt werden; diese Schiene wird somit eine gewisse Anziehungskraft auf die Platten W¹ W² u. s. w. ausüben.

Sobald der Strom die normale Stärke überschreitet, wird zuerst die der Schiene, zunächst gelegene Platte W¹ angezogen, welche eine kleine Drehung der Welle T, der Wirkung der Feder Z entgegen, hervorrufen wird. Hierbei kommt aber die Platte W² in den Bereich der Anziehungskraft der Schiene 5 und wird angezogen, so dafs die Welle T wieder um etwas weiter gedreht, die Feder Z aber mehr angespannt wird. In gleicher Weise werden nach einander die Platten W^a u. s. w. angezogen, bis die anziehende Kraft der Schiene S der Feder Z das Gleichgewicht hält. Da die Arme F¹ F² ... der Platten W¹ W² . . -. lose auf Welle T sitzen, so veranlassen sie nur so lange die Drehung der Welle T, bis sie auf Schiene S aufliegen.

Auf diese Weise werden die Welle' T und damit auch der Hebel P¹ gedreht und die Zweigleitungen 0¹O² ... entsprechend der Variation der Stromstärke automatisch eingeschaltet und der Magnetismus der Schenkel wird geschwächt. Tritt infolge Zunahme des Widerstandes wieder eine Abnahme der Stromstärke ein, so wird der Magnetismus der Schiene S geschwächt und die Feder Z wird die Welle T wieder nach und nach zurückdrehen _; so dafs die Windungen 0¹O²... wieder ausgeschaltet werden. Damit sich die Platten W¹ W² hierbei leicht von der Schiene S entfernen, ist letztere auf ihrer Oberfläche mit einem nicht magnetischen Material überzogen.

Die Schiene S braucht nicht notwendigerweise mit den Feldmagnetpolen verbunden zu sein. Man könnte auch ebensogut einen besonderen Elektromagneten anwenden, der direct in die Hauptleitung eingeschaltet ist.

Anstatt nur zwei Anker D¹ D² zu verwenden, könnte die Welle C auch mit mehreren Ankern

Claims (1)

1. versehen sein, wobei dann natürlich auch die Anzahl der Feldmagneten und Commutatoren entsprechend zu vergröfsern sein würde.

   Die Windungen O¹O²O³ u. s. w., welche in Bezug auf die Hauptleitung parallel, unter sich aber hinter einander geschaltet sind, könnten auch unter sich parallel geschaltet sein. Diese Anordnungen hängen ganz von der Natur des zu erzeugenden Stromes ab und unterliegen begreiflicherweise manchen Veränderungen, ohne dafs dabei an dem Wesen der Erfindung irgend etwas geändert wird.

   Pa ten τ-Ansprüche:

   ι . Bei dynamo-elektrischen Maschinen die Anordnung der constant vom Hauptstrom durchflossenen Hauptspirale O von unveränderlicher Länge und der aus mehreren Theilen O¹O²O³... bestehenden Nebenspiräle in Combination mit dem drehbaren HebelP¹ und den Contactstücken Q¹Q²Q³... in einer solchen Weise, dafs durch die der Länge nach veränderliche Nebenspirale ganz oder theilweise ein Theil des Hauptstromes in solcher Richtung durchgeleitet werden kann, dafs die durch die Hauptspirale erzeugte magnetische Wirkung mehr oder weniger geschwächt wird.
   Bei dynamo-elektrischen Maschinen eine automatische Schaltvorrichtung, bestehend aus festen Contactstücken Q.¹ Q* Q³ und einem drehbaren Hebel P¹, zum Zweck, eine oder mehrere Nebenspiralen einzuschalten, welche die durch die Hauptspirale erzeugte magnetische Wirkung schwächen, in Verbindung mit der zur Drehung jenes Hebels P¹ dienenden Vorrichtung, bestehend aus einer Welle T mit schraubenförmig angeordneten festen Armen X¹ X² und lose auf der Welle T befindlichen Armen V¹V² mit Ankerplatten W¹W² an ihren Enden, welche von einer durch den Hauptstrom magnetisch erregten Schiene S nach und nach entgegen der Wirkung einer Feder Z angezogen werden und damit eine allmälige Drehung der Welle T und des Schalthebels P¹ bewirken.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.