DE318907C

DE318907C - Adjustable fluid resistance

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Publication number: DE318907C
Application number: DE1918318907D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1918-08-18
Filing date: 1918-08-18
Publication date: 1920-02-18

Description

Regelbarer Flüssigkeitswiderstand. Für große Induktionsmotoren und ganz besonders für solche, die sehr häufig angelassen werden müssen und bei denen gleichzeitig eine Regelung der Drehzahl bei den verschiedensten Drehmomenten verlangt wird, z. B.. bei Förder- und Walzwerksmotoren, werden mit Vorteil Flüssigkeitswiderstände verwendet. Diese Apparate werden so gebaut, daß entweder durch die Bewegung der Elektroden oder der Flüssigkeit der Querschnitt der zwischen den Elektroden befindlichen Flüssigkeitssäule oder aber die Länge der Flüssigkeitssäule zwischen den Elektroden verändert wird. Im ersten Fall, bei den -sogenannten Plattenwiderständen, erfolgt somit die Widerstandsänderung durch die Änderung des Querschnittes, im zweiten Fall, bei den sogenannten Röhrenwiderständen, durch die Veränderung der Länge der Flüssigkeitssäule.Adjustable fluid resistance. For large induction motors and especially for those who have to be started very often and for whom at the same time a regulation of the speed at the most varied of torques required will, e.g. For example, in conveyor and rolling mill motors, fluid resistances are advantageous used. These apparatuses are built in such a way that either by the movement of the Electrodes or the liquid is the cross section of those located between the electrodes Liquid column or the length of the liquid column between the electrodes is changed. In the first case, with the so-called plate resistances, takes place thus the change in resistance due to the change in the cross section, in the second case, with the so-called tube resistances, by changing the length of the liquid column.

Bei diesen Flüssigkeitsanlassern ist der Verlauf der Widerstandskurve in Abhängigkeit von der Elektrodenbewegung, d. h. vom Steuerweg des Anlassers von ganz besonderer Wichtigkeit.With these liquid starters, the course of the resistance curve is as a function of the electrode movement, d. H. from the control path of the starter from very special importance.

Beim Plattenwiderstand kann der Widerstand in Abhängigkeit vom Steuerweg in weiten Grenzen durch die Länge und Anzahl der Platten beeinflußt werden. In Fig. i ist die Charakteristik eines solchen Widerstandes in der Kurve a angedeutet, in welcher das Vielfache des Widerstandswertes vom Ohmwert für normales Drehmoment des Motors bei Stillstand i in - Abhängigkeit vom Steuerweg des Apparates dargestellt .ist. Der Anfangswiderstand kann dabei auch durch die Form der Platten beeinflußt werden, der Endwiderstand kann hingegen unter eine gewisse Größe nicht gebracht werden und kann vöallem, was sehr wünschenswert wäre, nie den Wert Null erreichen, da mit der Vergrößerung des Querschnittes der stromführenden Flüssigkeitssäule der Widerstand nie Null werden kann. Um den Endwiderstand auf einen brauchbaren Wert herunterzubringen, d. h. um einen sehr großen Querschnitt zu bekommen, . müssen schon sehr viele Platten rum Eintauchen gelangen, was einen sehr großen ?Materialaufwand, ein sehr großes Gewicht und damit große bewegliche Massen bedingt. Die nötige Plattenoberfläche ist dabei etwa i5 mal größer als durch die Strombelastung bedingt wäre, d. h: das '-Material ist nicht ausgenützt. Dieser Anlasser hat zudem noch die Nachteile, daß ohne kostspielige Einrichtungen der Anfangswiderstand und der Endwiderstand in einem gegebenen, festen Verhältnisse zueinander stehen, das durch die Leitfähigkeit ` der Flüssigkeit nicht beeinflußt «erden kann, und daß infolge der schlechten Flüssigkeitszirkulation immer nur die obersten Flüssigkeitsschichten erwärmt werden, die infolgedessen frühzeitig verdampfem, so daß der Ohmwert des Widerstandes stark schwankt.In the case of the plate resistance, the resistance can depend on the control path can be influenced within wide limits by the length and number of plates. In Fig. i the characteristic of such a resistance is indicated in curve a, in which is the multiple of the resistance value of the ohmic value for normal torque of the motor at standstill i as a function of the control path of the apparatus .is. The initial resistance can also be influenced by the shape of the plates the terminal resistance, however, cannot be brought below a certain level and can in all cases, which would be very desirable, never reach the value zero, because with the enlargement of the cross section of the current-carrying liquid column of the Resistance can never be zero. To get the terminal resistance to a usable value bring down, d. H. to get a very large cross-section,. have to a lot of plates have already reached immersion, which is a very large amount? requires a very large weight and thus large movable masses. The necessary plate surface is about 15 times larger than would be due to the current load, i.e. h: that '-Material has not been used. This starter also has the disadvantages that without expensive equipment the initial resistance and the final resistance in one given, fixed relationships to one another, which is determined by the conductivity ` the fluid cannot be affected, and that as a result of poor fluid circulation only the uppermost layers of liquid are heated, which as a result, prematurely evaporate, so that the ohmic value of the resistor fluctuates greatly.

Beim bekannten Röhrem5-iderstand ist der Widerstand in Abhängigkeit vom Steuerweg nicht ohne weiteres zu beeinflussen und nimmt linear mit kürzerer Länge der Flüssigkeitssäule ab, wie in Fig. i durch die Kurve b angedeutet ist. Der Anfangswiderstand kann hier leicht durch die Länge und den Querschnitt der Flüssigkeitssäule und durch die Leitfähigkeit der. Flüssigkeit beeinflußt werden. Der Endwiderstand erreicht hier ohne weiteres den Wert Null, da die Länge der Flüssigkeitssäule auf den Wert Null gebracht werden kann. In diesem Fäll braucht somit die Elektrodenoberfläche nur so groß gewählt zu werden, wie der Strombelastung entspricht. Das Gewicht und damit die bewegten Massen sind also' hier ein Minimum und zudem ist eine sehr gute Flüssigkeitszirkulation gewährleistet.With the known Röhrem5 resistance, the resistance is dependent not easily influenced by the control path and decreases linearly with shorter Length of the liquid column from, as indicated in Fig. I by curve b. The initial resistance can easily be determined by the length and cross-section of the liquid column and by the conductivity of the. Fluid are affected. Of the The end resistance reaches the value zero here without further ado, since the length of the liquid column can be brought to the value zero. In this case, the electrode surface therefore needs to be selected only as large as corresponds to the current load. The weight and so that the moving masses are so 'here a minimum and also is a very good one Fluid circulation guaranteed.

Die Kurven a und b genügen für die Praxis nicht, sondern man erstrebt eine Charakteristik des Widerstandes, die etwa nach Kurve c verläuft, d. h. derart, daß der Motor bei etwa 36 bis 40 Prozent des Steuerweges sein normales Drehmoment bei Stillstand entwickelt und daß der Widerstand oberhalb und unterhalb dieses Punktes etwa geradlinig verläuft und am Ende des Steuerweges allmählich Null wird. Letzteres ist nötig, damit b°im Kurzschließen des Widerstandes kein Stromstoß auftritt. Die Größe des Anfangswiderstandes richtet sich einerseits nach der Größe des Stromstoßes, den man im Moment des Einschaltens zulassen will, und anderseits, und zwar in der Hauptsache, nach der Größe der verlangten Drehzahlregelung. Wird z. B'. bei einem Drehmoment des Motors von io Prozent des normalen Momentes noch ein ganz langsames Drehen des Läufers des Motors verlangt, so ergibt diese Annahme einen Anfangswiderstand des Anlassers von . der Größenordnung io, für den Fall, daß der, Widerstand für das normale Drehmoment des Motors bei Stillstand als i angenommen wird.Curves a and b do not suffice in practice, rather a characteristic of the resistance is sought which runs roughly according to curve c, ie such that the motor develops its normal torque at about 36 to 40 percent of the control travel and that the resistance runs approximately in a straight line above and below this point and gradually becomes zero at the end of the control path. The latter is necessary so that no current surge occurs when the resistor is short-circuited. The size of the initial resistance depends on the one hand on the size of the current surge that you want to allow at the moment of switching on, and on the other hand, and mainly on the size of the required speed control. Is z. B '. at a torque of the engine of 10 percent of the normal torque requires a very slow rotation of the rotor of the engine, this assumption results in an initial resistance of the starter of. of the order of magnitude io, in the event that the resistance for the normal torque of the motor at standstill is assumed to be i.

Bei einem nach Kurve c gebauten Widerstand würden die ersten 3o bis 40 Prozent des Steuerweges, bei denen der Ohmweg geradlinig von io auf i fällt, für allgemeine Manöver verwendet werden können, während der Rest des Steuerweges bis ioo Prozent, wo der Ohmweg geradlinig Von i auf Null fällt, für den normalen Anlaßvorgang oder gegebenenfalls zur Schlupfregelung verwendet würde.With a resistance built according to curve c, the first 3o to 40 percent of the control travel, in which the ohm travel falls in a straight line from io to i, Can be used for general maneuvers during the rest of the control path up to 100 percent, where the ohmic path falls in a straight line from i to zero, for the normal Starting process or, if necessary, would be used for slip control.

Nach der Erfindung wird nun eine Charakteristik, z. B. nach Art der Kurve c, dadurch erreicht, daß man mehrere Flüssigkeitswiderstände, die unter sich verschiedene Charakteristiken aufweisen, miteinander vereinigt und ihre Steuerwege in gewollter Weise zwangläufig miteinander kombiniert. Auf diese Weise läßt sich jede gewünschte Charakteristik erzielen. Soll die Kurve bei ioo Prozent Steuerweg die Nullinie schneiden, so muß jedenfalls einer der Einzelwiderstände ein Röhrenapparat sein.According to the invention, a characteristic such. B. by type of Curve c, achieved by having several fluid resistances, which are among themselves have different characteristics, united with each other and their control paths inevitably combined with one another in a deliberate manner. In this way you can achieve any desired characteristic. Should the curve be at 100 percent control travel intersect the zero line, one of the individual resistors must in any case be a tube apparatus be.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für den Erfindungsgegenstand dargestellt. Die Flüssigkeitswiderstände sind zweipolig gezeichnet; können aber auch als Darstellung einer Phase eines mehrphasigen Widerstandes angesehen werden, wobei der geerdete Pol die Neutrale des Mehrphasensystems bildet.The drawing shows two exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown. The fluid resistances are shown as bipolar; but can can also be seen as a representation of a phase of a multi-phase resistor, where the grounded pole forms the neutral of the polyphase system.

Nach Fig, 2 besteht der Widerstand aus den beiden Flüssigkeitsbehältern i und 2, die zu einem gemeinsamen Kasten 3 vereinigt sind. Im Behälter i sind Isolationsröhren, z. B. Ton-oder Zementröhren, 4 und 5 mit dem Metallring 6 als feste Elektrode zu einem Rohrsystem vereinigt und auf irgend eine Weise so im Behälter i gelagert, dä.ß das Wasser von unten her freien Zutritt hat und den oberen Rand der Röhren bespült. Im Behälter 2 ist eine Isolationsröhre 7 auf ähnliche Weise gelagert, wie das Rohrsystem q.-5-6 im Behäter i. An der Stange 8 bzw. dem Hebel g, der mit der Antriebswelle io verbunden ist, hängt der bewegliche Rahmen ii, der auf der Stange 12 durch das Stück 13 geführt ist. Der bewegliche Rahmen ii trägt unter Zwischenschaltung von Isolierstücken 14, 15 an den Metallstangen 16, 17 die Metallelektroden i8, cg. Die Metallelektroden 18, ig sind durch die Verbindung 2o miteinander und durch die flexible Verbindung 21: mit der Anschlußklemme 22 leitend verbunden: Am Fuß der Isolierröhre 7 des Behälters 2 ist eine feste Metallelektrode 23 eingelagert. Für einen dreiphasigen Anlasser sind sowohl im Behälter i wie im Behälter 2 je drei Elektroden -17 bzw. 16 mit entsprechenden Rohrsystemen ¢, 5, 6 und Isolierrohre 7 vorhanden. Die drei festen Elektroden 6 sind dabei miteinander metallisch verbunden und ebenso die d_ei Elektroden 23.According to FIG. 2, the resistor consists of the two liquid containers i and 2, which are combined to form a common box 3. In the container i insulation tubes, for. B. clay or cement pipes, 4 and 5 combined with the metal ring 6 as a fixed electrode to form a pipe system and stored in some way in the container i so that the water has free access from below and rinses the upper edge of the pipes . In the container 2, an insulation tube 7 is stored in a similar manner as the pipe system q.-5-6 in the container i. The movable frame ii, which is guided on the rod 12 through the piece 13 , hangs on the rod 8 or the lever g, which is connected to the drive shaft io. The movable frame ii carries the metal electrodes i8, cg with the interposition of insulating pieces 14, 15 on the metal rods 16, 17. The metal electrodes 18, ig are conductively connected to one another by the connection 2o and to the connecting terminal 22 by the flexible connection 21: A solid metal electrode 23 is embedded at the foot of the insulating tube 7 of the container 2. For a three-phase starter, there are three electrodes 17 and 16 with corresponding pipe systems [, 5, 6 and insulating pipes 7] both in container i and in container 2. The three fixed electrodes 6 are metallically connected to one another, as are the electrodes 23.

Die Wirkungsweise dieses Anlassers, ist folgende: Ist der bewegliche Rahmen ii hochgezogen, so daß die Elektrode ig in der Stellung I sich befindet, so ist der Widerstand gegeben durch die Höhe H und den mittleren Durchmesser D und Dl der Flüssigkeitssäule sowie die Leitfähigkeit der -Flüssigkeit. Die festen Elektroden 6 bilden den Sternpunkt des Systems. Die Größe dieses Widerstandes entspreche in Fig. i dem Punkt I. Wird der bewegliche Rahmen ii gesenkt, bis die Elektrode ig . in Stellung II steht und die Elektrode 18 gerade beginnt den Flüssigkeitsspiegel im Behälter 2 zu berühren, so ist der Widerstand gegeben durch die Differenz der Durchmesser D, und D und diejenige der Höhen la und hl der Elektroden ig und 6 sowie durch die Leitfähigkeit der Flüssigkeit im Behälter i. Die Größe des Widerstandes in dieser EIektrodenstellüng entspreche in der Fig. i dem Punkt II. Wird der .bewegliche Rahmen ii weiter gesenkt, so kommt die Elektrode 18 zur Wirkung, und nun nimmt die Größe des Widerstandes langsam ab, etwa nach der Linie II bis III der Kurve c in Fig. i, um bei der Berührung der beweglichen Elektrode 18 mit der festen Elektrode 23 in der Stellung III Null zu werden, entsprechend Punkt III in Fig. i. Durch die Wahl der Höhendifferenz H und die Wahl der Durchmesser D, Dl und D2 sowie die der Leitfähigkeit der Flüssigkeiten in den Behältern i und 2 kann der Verlauf der Widerstandskurve beliebig eingestellt werden, z. B. nach Kurve a oder h oder, wenn es wünschenswert werden sollte, auch nach e in Fig. i.The mode of operation of this starter is as follows: If the movable frame ii is pulled up so that the electrode ig is in position I, the resistance is given by the height H and the mean diameter D and Dl of the liquid column as well as the conductivity of the - Liquid. The fixed electrodes 6 form the star point of the system. The size of this resistance corresponds in Fig. I to point I. If the movable frame ii is lowered until the electrode ig. is in position II and the electrode 18 is just beginning to touch the liquid level in the container 2, the resistance is given by the difference between the diameters D and D and that of the heights la and hl of the electrodes ig and 6 and the conductivity of the liquid in the container i. The size of the resistor in this electrode position corresponds to point II in FIG. I. If the movable frame ii is lowered further, the electrode 18 comes into effect, and now the size of the resistor slowly decreases, roughly along line II bis III of the curve c in FIG. I, in order to become zero when the movable electrode 18 touches the fixed electrode 23 in the position III, corresponding to point III in FIG. By choosing the height difference H and the choice of the diameters D, Dl and D2 as well as the conductivity of the liquids in the containers i and 2, the course of the resistance curve can be set as desired, e.g. B. according to curve a or h or, if it should become desirable, also according to e in Fig. I.

Würden die beweglichen Elektroden 18, ig (Fig. 2) als volle Platten ausgeführt, so würden sie der raschen Bewegung in der Flüssigkeit hinderlich sein. Die bewegliche Elektrode 18 wird deshalb vorteilhaft in bekannter Weise in Form eines Rostes ausgeführt, z. B. wie in Fig. 3 und 4 durch die ausgezogenen Umrisse angedeutet ist. Damit der Querschnitt der Flüssigkeitssäule zwischen der beweglichen Elektrode und der festen Elektrode im Moment vor dem metallischen Berühren möglichst groß wird, wird auch die feste Elektrode rostförmig ausgebildet, wie dies in Fig. 3 durch die gestrichelten Umrisse angedeutet ist. Auch können die Elektroden gemäß Fig. 5 und 6 aus dach- oder kegelförmig angeordneten Einzelteilen zusammengesetzt sein.The movable electrodes 18, ig (Fig. 2) would be considered full plates carried out, they would hinder rapid movement in the liquid. The movable electrode 18 is therefore advantageously shaped in a known manner a grate executed, z. B. as in Fig. 3 and 4 by the solid outlines is indicated. So that the cross section of the liquid column between the movable Electrode and the fixed electrode at the moment before the metallic contact if possible becomes large, the fixed electrode is also made rust-shaped as shown in Fig. 3 is indicated by the dashed outline. The electrodes can also according to 5 and 6 composed of individual parts arranged in a roof or cone shape be.

Statt die beiden Behälter i und 2 zu einem Kasten 3 zu vereinigen, wie dies in Fig. 2 angenommen ist, können diese auch getrennt voneinander ausgeführt werden.Instead of combining the two containers i and 2 into one box 3, as is assumed in FIG. 2, these can also be carried out separately from one another will.

Statt den Flüssigkeiten in den Behältern i und 2 verschiedenes Niveau zu geben, kann man ihnen das gleiche Niveau geben und die Länge der Stangen 16 und 1,7 verschieden machen: Statt der Isolationsröhre 5 (Fig. 2) kann die feste Elektrode 6 auf die ganze Länge der Röhre 5 ausgedehnt werden.Instead of the liquids in containers i and 2, different levels to give them you can give them the same level and the length of the rods 16 and 1.7 make different: Instead of the insulation tube 5 (Fig. 2), the fixed electrode 6 can be extended over the entire length of the tube 5.

Um den Querschnitt der Flüssigkeitssäule im Moment vor dem Kurzschließen der Elektroden 18 und 23 zu vergrößern, kann in der Röhre 5 in der Stellung III ebenfalls eine feste Elektrode eingebaut werden.About the cross-section of the liquid column at the moment before the short-circuit of the electrodes 18 and 23 can be in the tube 5 in the position III a fixed electrode can also be installed.

Statt die beiden beweglichen Elektroden 18 und ig (Fig. 2) auf einem gemeinsamen Rahmen ii zu befestigen und durch einen gemeinsamen Hebel g anzutreiben, kann die Ausführung auch so gemacht werden, daß jede Elektrode für sich durch einen Hebel angetrieben wird. In diesem Falle ist auch noch die Ausführung möglich, daß die einzelnen Elektroden von der Steuerwelle io (Fig. 2) nur auf gewissen, beliebig einstellbaren Wegstrecken mitgenommen werden, z. B. so, daß von der Stellung I bis zur Stellung 1I nur die Elektrode ig bewegt wird und von der Stellung 1I bis zur Stellung III nur die Elektrode 18.Instead of the two movable electrodes 18 and ig (Fig. 2) on one to fix the common frame ii and to drive it by a common lever g, the execution can also be made so that each electrode by itself by one Lever is driven. In this case it is also possible to carry out that the individual electrodes of the control shaft io (Fig. 2) only on certain, arbitrary adjustable distances are taken, z. B. so that from the position I to to position 1I only the electrode ig is moved and from position 1I to Position III only electrode 18.

Statt die Behälter i und 2 und die Elektroden ig bzw. 18 nebeneinander anzuordnen, können dieselben auch übereinander angeordnet werden, wie dies in Fig. 7 schematisch dargestellt ist. Die Ziffern in der Fig. 7 entsprechen denen in der Fig. 2.Instead of the containers i and 2 and the electrodes ig or 18 side by side to be arranged, the same can also be arranged one above the other, as shown in Fig. 7 is shown schematically. The numbers in FIG. 7 correspond to those in Fig. 2.

Statt zur Beeinflussung der Widerstandskurve nur zwei Elektroden zu verwenden, können auch drei und mehr solcher miteinander verbunden werden. In Fig. i ist die Widerstandskurve für einen solchen Fall durch Kurve d angedeutet.Instead of using only two electrodes to influence the resistance curve use, three or more of these can be connected to each other. In Fig. i the resistance curve for such a case is indicated by curve d.

Claims

PATCNT CLAIMS: i. Adjustable fluid resistance, marked through a combination of several fluid resistances with different ones Characteristics whose movable electrodes interact mechanically and electrically are connected and at least one of which is a tube resistor.

2. Resistance according to claim i, characterized in that it consists of two tube resistors, which are switched on one after the other.

3. Resistor according to claim i, characterized marked that the resistance fluids in a single conductive container with multiple departments included. being the fluid level in the compartments can be different (Fig. 2).

4. Resistor according to claim i and 2, characterized by two concentric, superimposed tubes of different widths, whereby the annular bottom surface between them of the other above Tube is formed by a fixed counter electrode (Fig. 7).

5. Resistance after Claim i, characterized in that the movable electrodes are at least partially can only be taken along certain, freely adjustable routes.