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Selbsttätiger Regler für elektrische Maschinen. Die Erfindung bezieht
sich auf Regler von elektrischen Maschinen, bei denen ein periodisches Unterbrechen
der Felderregung durch Elektromagnete geschieht.
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Es ist-bereits bekannt, bei derartigen Anlagen, die aus einer Dynamo,
einer Akkumulatorenbatterie und . einem Nutzstromkreis bestehen, den Unterbrechungselektromagneten.
neben den beiden parallel zueinander und im Nebenschluß zu den Dynamoklemmen und
der Erregerwicklung geschalteten Wicklungen noch eine besondere Hilfswicklung zu
geben, die entweder zwischen die Dynamo einerseits und die Akkumulatorenbatterie
nebst Nutzstromkreis anderseits oder zwischen Nutzstromkreis einerseits und Dynamo
anderseits oder schließlich zwischen Akkumulatoren einerseits und Dynamo nebst Nutzstromkreis
anderseits eingeschaltet ist. Im ersteren Falle bestand aber der Nachteil, daß eine
zur einwandsfreien Regelung notwendige feine Berechnung der Hilfsspule nicht möglich
war, da diese im Betriebe dem Einfluß zweier variabler Größen unterworfen ist. Auch
die beiden anderen Schaltungen vermochten, da jede von ihnen nur einem der beiden
veränderlichen Faktoren gerecht werden kann, der Forderung einer brauchbaren Regelung
nicht zu genügen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung gelangt nun eine Schaltung mit zwei
Hilfsspulen zur Anwendung; von denen die eine zwischen Dynamo und Akkumulatoren
einerseits und Nutzstromkreis anderseits und die andere zwischen Dynamo und Nutzstromkreis
einerseits und den Akkumulatoren anderseits eingeschaltet ist. Diese Kombination
bietet neben einer sehr feinen Regelung noch den besonderen Vorteil, jedes zu große
Anwachsen der Stromstärke beim Laden der Akkumulatoren, selbst wenn diese vollständig
entladen sind, zu vermeiden, das Maximum an Nutzarbeit durch die Dynamo zu erhalten
und schließlich die Liefermenge der Akkumulatoren auf ein Minimum zu begrenzen.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Schaltung der Erfindung dargestellt.
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Die als Beispiel gewählte Beleuchtungsanlage umfaßt eine Nebenschlußdynamo
A, eine Akkumulatorenbatterie B und ein Netz von Stromverbrauchern C, in welches
entweder in Serien- oder Nebenschlußschaltung oder in gemischter Schaltung Lampen
geschaltet sind. Der selbsttätige Regler ist mit D bezeichnet.
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Der Regler D besteht aus zwei Kontakten d' und d2, von denen der erstere
(d1) fest oder so angeordnet ist, daß er von Zeit zu Zeit zwecks Erneuerung nachgeschoben
werden kann, während der zweite (d2) so mit dem Anker e eines Elektromagneten Ein
Verbindung steht, daß bei entsprechender Erregung des Elektromagneten eine Trennung
der Kontakte dl und d2 eintritt. Die Kontakte d' und d2 sind in
Serie
mit der Erregerspule a. der Dynamo .1 geschaltet.
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Zur Bewicklung des Elektromagneten E werden zunächst in bekannter
Weise zwei Spulen e1 und e2 verwendet, welche von den Polklemmen der Dynamo A so
abgezweigt sind, daß die Kontakte dl und d= auch den Stromkreis der Spule e2 periodisch
schließen und öffnen.
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Der Widerstand e° ist der Spule e= vorgeschaltet und dient zur Einstellung
ihrer Wirkung.
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Gemäß der Erfindung ist nun der Elektromagnet E neben den Wicklungen
e1 und e= mit zwei Wicklungen e4° und e5°' versehen, von denen die erstere, e4°,
zwischen der Dynamo und dem Lampenstromkreis, und die zweite, el°, zwischen Dynamo
und Akkumulatorenbatterie eingeschaltet ist.
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Sämtliche Spulen des Elektromagneten E sind in demselben Sinne gewickelt.
Dabei werden die Spulen e1, e2 und e4° immer in der gleichen Einrichtung vom Strom
durchflossen, während die Spule e`° bald in demselben Sinne wie die anderen Spulen,
bald in dein entgegengesetzten Sinne wie diese erregt werden, je nach der Richtung
des Batteriestromes. Im " ersteren Falle fließt der von der Dynamo erzeugte Strom,
der die Speisung des Lampenkreises allein bewirkt, zum Teil als Ladestrom in die
Batterie, während im zweiten Falle die Spule von dem Entladestroin der Akkumulatoren
durchflossen wird, der zum Zwecke der Unterstützung der Dynamomaschinenleistung
von der Akkumulatorenbatterie ebenfalls an das Lampennetz geliefert wird. Nur in
diesem letzteren Fall wirkt die Spule e1° den entsprechenden anderen Spulen e1,
e2 und c4° entgegen. Diese Einrichtung gibt, solange die Dynamo sich mit einer genügenden
Geschwindigkeit dreht, die Möglichkeit, daß die Spannung des von der Dynamo g elieferterf
Stromes eine genügende Größe erreicht, um die Speisung des Lampennetzes allein zu
bewirken und eine Speisung des Lampenstromkreises durch die Akkumulatoren nicht
zuzulassen.
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Die Spulen e1 und e2 haben in bekannter Weise die Aufgabe, die Spannung
der Dynamo möglichst konstant zu halten. Es genügt hierfür die entsprechende Berechnung
der Spulenbeträge. Die Spule e2 wird bei jedem Ankeranzug ausgeschaltet und beschleunigt
dadurch in bekannter Weise die Schwingungen des Ankers.
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Bekanntlich ist bei einer Dynamo mit konstant bleibender Spannung
die Stromstärke umgekehrt proportional dem Leitungswiderstand. (Qhrnsches Gesetz).
Wenn also der Widerstand des Lampennetzes sinkt, so wächst die Stromstärke; wird
er sehr klein, so nimmt die Stromstärke einen derartig beträchtlichen Wert an, daß.
die Ankerwicklung der Dynamo zu verbrennen oder Schaden zu leiden droht.
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Diese Gefahr wird durch die vorliegende Erfindung durch die Anwendung
der Hilfsspulen e4° und e5° nebst den Spulen e1 und e= vermieden. Diese Hilfsspulen
haben die Aufgabe, bei wachsender Stromstärke die Spannung der Dynamo zu -drosseln
und dieselbe auf einem niedrigeren Wert zu erhalten, als es die beiden Spulen e1
und e2 allein bewirken könnten.
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Diesem Zweck würde in bekannter Schaltung eine Hilfsspule genügen,
die zwischen der Dynamo A einerseits und dem Akkumulator B nebst Nutzstromkreis
C anderseits einbeschaltet ist.
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Wenn dann die Stromstärke der Dynamo einen bestimmten Wert zu überschreiten
droht, sei es, weil die Akkumulatoren zu stark entladen sind, sei es, weil die Zahl
der eingeschalteten Lampen zu groß wird, so wird diese Hilfsspule, die aus wenigen
Windungen dicken Drahtes besteht und deren Wirkung bei Stromstärken unterhalb eines
bestimmten Wertes zu vernachlässigen ist, die Wirkung der Spulen e1 und e2 bei Überschreiten
dieses Höchststromwertes unterstützen und 'eine frühere Unterbrechung der Kontakte
dl und d' und damit eine Spannungs- und Strornstärkenverminderung hervorrufen.
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Man könnte nun auch nach gleichfalls bekannter Schaltung eine Spule
verwunden, die zwischen Dynamo und Akkumulatoren einer- '. seits und Lampenstromkreis
anderseits eingeschaltet ist. In diesem Falle arbeitet dieselbe aber nur dann, wenn
der Widerstand des Lampenkreises zufolge Zuschaltung von Lampen stark nachläßt,
während schließlich eine zwischen Dynamo und Lampenstromkreis einerseits und Batterie
anderseits eingeschaltete Spule nur bei sich stark vermindernder gcgetielektromotoriseher
Kraft der Akkumulatorenbatterie, also bei starleer Entladung derselben, wirksam
ist. Man erhält reit den letzten Schaltungen das gleiche Resultat wie im vorherbeschriebenen
Falle, nur mit dem Vorteil, daß man die Abmessungen der letztbeschriebenen Spulen
noch genauer für den Stromwert berechnen kann, da jede dieser Spulen im Gegensatz
zu der zuerst beschriebenen nur eine einzige veränderliche Größe zu berücksichtigen
braucht.
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Mit der den Gegenstand der Erfindung bildenden Schaltung; gemäß welcher
der Elektromagnet E neben den Spulen e1 und e2 noch die beiden Spulen e4° und eli°
besitzt, erreicht man die eingangs erwähnten Vorteile der Überwachung des Ladestromes
auch bei stark entladener Batterie, sowie die Regelung des Leistungsverhältnisses
zwischen Dynarnv und
Batterie bei möglichst geringer Beanspruchung
der letzteren, auch ohne die Einzelstromwerte für Netz und Batterie genau kennen
zu müssen und die Einzelspulen für sich ganz präzise berechnen zu müssen.
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Die Wirkung der Spulen e411 und e'11 ist folgende: . Schaltet man
z. B. eine bestimmte Anzahl der Lampen plötzlich ein, so vermindert sich der Widerstand
des Lampenstromkreises in plötzlicher Weise und die Stromstärke dieses Kreises wächst.
Die Wicklung e411 tritt dann in Wirksamkeit, um die Spannungsdifferenz an den Klemmen
der Dynamomaschine herabzusetzen. Die Dynamomaschine liefert demzufolge nicht mehr
genügend Strom, um die ordnungsmäßige Speisung der Lampen auszuführen. Infolgedessen
beginnen die Akkuinulatoren ebenfalls für die Lampen Strom zu liefern.
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Der Strom in der Wicklung e'11 kehrt sich dabei um und die Wicklung
e5° wirkt nun im umgekehrten Sinne wie die Wicklung e4°, so daß hierdurch bewirkt
wird, daß jetzt die Klemmenspannung der Dynamomaschine wieder zu steigen beginnt.
Es stellt sich dann ein gewisses Gleichgewicht zwischen der Wirkung der Spulen e'11
und e411 ein, welches eine bestimmte beschränkte Leistung der Batterie für das Netz
zuläßt.
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Bei Ladestromüberwachung, d. h. also, wenn die Dynamomaschine die
Lampen allein speist und dabei die Batterie lädt, ist infolge der Wicklung e'11
ein Überladestrom nicht zu befürchten, da ein Überschuß an Leistung. der Dynamomaschine,
wenn die Akkumulatoren z. B. stark entladen sind, durch die jetzt im gleichen Sinne
wie die anderen Spulen wirlcende- Spule e'° beschränkt wird, die die Spannung der
Lademaschine bei zu starkem Strom in die Batterie herabsetzt.
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Infolge der Einrichtung ist es, wie gesagt, möglich, jedes zu große
Anwachsen der Stromstärke beim Laden der Akkumulatoren, selbst wenn diese vollständig
entladen sind, zu vermeiden, ferner das Maximum an Leuchtkraft durch die Dynamomaschine
zu erhalten und schließlich die Liefermenge der Akkumulatoren auf ein Minimum zu
begrenzen.