DE334001C - Selbsttaetiger elektrischer Regler - Google Patents

Selbsttaetiger elektrischer Regler

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DE334001C
DE334001C DE1917334001D DE334001DD DE334001C DE 334001 C DE334001 C DE 334001C DE 1917334001 D DE1917334001 D DE 1917334001D DE 334001D D DE334001D D DE 334001DD DE 334001 C DE334001 C DE 334001C
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/24Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field due to variation of make-to-break ratio of intermittently-operating contacts, e.g. using Tirrill regulator

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

  • Selbsttätiger elektrischer Regler. Es sind elektrische Spannungsregler bekannt, bei welchen die Regulierung elektrischer Stromerzeuger durch abwechselndes Einschalten und Kurzschließen eines Widerstandes im Erregerkreise der Maschine erfolgt. Die Offnungs- und Schließbewegung der Schaltkontakte wird in diesem Falle durch die durch das Einschalten und Kurzschließen des Erregerwiderstandes bewirkte Erregerspannungsänderung hervorgerufen. Diese Einrichtung enthält das Prinzip der Rückführung, welche bei einem schnellwirkenden Regler unentbehrlich ist, wenn die zu regulierende Maschine eine größere magnetische Trägheit besitzt.
  • Bei ganz kleinen Maschinen, wie solche für Kleinbeleuchtungsanlagen aller Art, z. B. Zug-und Automobilbeleuchtungen u. dgl. zur Anwendung kommen, ist indessen die magnetische Trägheit der Maschinen so gering, daß die Regulierung mit einfacheren Mitteln durchführbar ist.
  • Derselbe Fall trifft zu, wenn der Regler zur Steuerung kleiner Hilfsmotoren oder zur Regulierung beliebiger anderer Stromkreise verwendet wird (Fig.a).
  • Endlich liegen auch bei größeren Maschinen die Verhältnisse vielfach so, daß wegen der geringen Belastungsschwankungen ein etwas langsamerer und dadurch einfacherer Regler Verwendung finden kann.
  • Es sind verschiedene Regleranordnungen bekannt geworden, welche das Regulierproblem in diesen vereinfachten Fällen zu bewältigen bestimmt sind.
  • Alle diese Regler haben das Gemeinsame, daß sie das Einschalten und Kurzschließen des Regulierwiderstandes unabhängig von der Änderung des Erregerstromes oder der Erregerspannung entweder gleichzeitig durch den, unter dem Einfluß der zu regulierenden Spannung stehenden, eigentlichen Regulierelektromagneten oder aber durch einen unabhängigen motorischen Antrieb bewirken.
  • Im ersteren Falle wird durch den beweglichen Kontakt gleichzeitig mit dem Einschalten und Kurzschließen des Regulierwiderstandes ein gewisser Teil des Vorschaltwiderstandes der Regulierspule, oder ein Teil von deren Wicklung, oder eine besondere Zusatzwicklung abwechselnd zu- und abgeschaltet, wodurch eine über die eigentliche regulierende Magnetkraft gelagerte, pulsierende Magnetkraft und dadurch die schwingende Bewegung des Schaltkontaktes, dessen Schwingungszahl der Eigenschwingungszahl des beweglichen Systems entspricht, erzielt wird.
  • Im zweiten Falle ist die Schwingungszahl nur durch die Geschwindigkeit des Antriebsmotors gegeben. Der Motor kann dabei durch einen einfachen elektromagnetischen Apparat, z. B. einen sogenannten Wagnerschen Hammer, einen Elektromotor bekannter Art oder aber durch einen beliebigen motorischen Antrieb gegeben sein. Bekannt ist- ferner ein Regler, welcher die im ersten Falle beschriebene Einrichtung so variiert, daß die pulsierende magnetische Kraft, welche der eigentlichen regulierenden Magnetkraft überlagert ist, durch eine pulsierende Federkraft, welche durch eine zwischen einen rotierenden Kurbelzapfen und den Schaltkontakt und Magnetanker gespannte Feder entsteht, ersetzt wird.
  • In beiden Fällen liegt die Amplitude der Schwingung des Schaltkontaktes nicht zwangläufig fest, sondern hängt von der Masse des Magnetankers und Schaltkontaktes und von der Dämpfung ab, welche beim Zusammenstoß der Kontakte auftritt. Der Schaltweg ist deshalb einerseits veränderlich und anderseits im allgemeinen so klein, daß größere Leistungen nicht geschaltet werden können, weshalb bei größeren Erregerströmen und -spannungen Zwischenrelais notwendig sind.
  • Die Nachteile dieser Anordnung werden durch die nachstehend beschriebene Erfindung vermieden.
  • Der Erfindungsgedanke des Reglers besteht darin, daß die Regulierfunktionen auf beide Kontakte verteilt werden, derart, daß der eine Kontakt eine schwingende Bewegung gegebener Amplitude, in mehr oder weniger starrer Kupplung mit dem motorischen Antrieb, ausführt und sein Gegenkontakt in elastischer Kupplung mit dem Anker des regulierenden Elektromagneten verbunden ist und, in Abhängigkeit von den, zu regulierenden elektrischen Spannungen. oder Strömen, sich dem ersteren mehr oder weniger nähert, wodurch die Kontaktdauer der Schaltkontakte vergrößert oder verringert wird. Infolge der elastischen Kupplung des -Gegenkontaktes mit dem Magnetanker kann der erstere mehr oder weniger durchfedern, ohne daß der Magnetanker mit seiner bedeutend größeren Masse der schwingenden Bewegung zu folgen braucht.
  • Es kann auch der schwingende Schaltkontakt mit seinem Antrieb elastisch verbunden sein, so daß er in einer Richtung durchfedert, wenn die elastischen Federkräfte die aus der schwingenden Bewegung resultierenden Beschleunigungskräfte überwiegen, so daß der Kontakt der Bewegung zu folgen vermag. Ebenso können beide Kontakte gleichzeitig abgefedert sein.
  • Die einfachste Reguliereinrichtung ergibt sich dadurch, daß der Regler in an sich bei periodischen Reglern bekannter Weise mit der zu regulierenden Maschine zusammengebaut wird und der Antrieb des Schaltkontaktes von der Welle der Maschine aus durch Kurbel, Exzenter, Kurvenscheibe o. dgl. erfolgt. Doch ist jeder beliebige andere Antrieb, z. B. mit kleinem Hilfsmotor, ebenso tunlich.
  • Die Anzahl der Schwingungen der Kontakte in der Zeiteinheit kann durch geeignete Wahl der Antriebsart beliebig festgelegt werden. Wird beispielsweise der Antrieb durch eine Nockenscheibe auf drehender Welle bewirkt, so kann die Zahl der Pulse, unabhängig von der Umdrehungszahl der Welle, auch beliebig vermehrt werden.
  • Die Antriebsgeschwindigkeit kann sich, unbeschadet der Regulierfähigkeit des Reglers, in weiten Grenzen ändern, weil die Schwingungszahl in keinem Zusammenhang mit der Regulierung steht.
  • Diese Einrichtung besitzt gegenüber den bekannten Anordnungen mit rotierenden Unterbrechern und verschiebbaren Bürsten u. dgl. den Vorteil vollständiger Reibungsfreiheit und folglich größter Empfindlichkeit.
  • Der Vorteil der großen Empfindlichkeit kann aber nur dann ausgenützt werden, wenn der regulierende Magnetanker auf keine störende Erschütterungen anspricht, wie solche insbesondere beim Zusammenbau mit dem Stromerzeuger von Automobil- oder Zugbeleuchtungsanlagen auftreten. Diese Störungsfreiheit wird dadurch erreicht, daß die Masse des Magnetankers in mehrere Teile unterteilt und die einzelnen Teile so miteinander durch Hebelarme verbunden werden, daß sich die von außen bewirkten Beschleunigungskräfte und deren Momente aufheben. Am einfachsten und besten geschieht die Unterteilung in zwei konzentrische Teile, deren Schwerpunkte möglichst in einen Punkt zusammenfallen.
  • Zur Erzielung einer passenden Dämpfung der Bewegungen des Magnetankers können die Kerne mit Leiterstücken aus gut leitendem Material, in der Form von Ringen, Röhren öder beliebig anderer Form verbunden, werden, welche: im magnetischen Feld der Spule angeordnet sind. Bei achsialen Verschiebungen des Ankers werden in den Leitern Wirbelströme induziert, welche die Bewegungen abzudämpfen suchen.
  • Die konzentrische Anordnung der Magnetkerne ermöglicht auch die Ausbildung einer Luft- oder Flüssigkeitsdämpfung, welche in demselben Sinne wie die Wirbelstromdämpfung wirkt.
  • In Fig. Z ist die schematische Anordnung und das Schaltungsschema des Reglers dargestellt. Es bedeuten a der Anker des zu regulierenden Generators, d die Bürsten und b das Magnetfeld desselben. w ist der Erregerwiderstand, der abwechselnd durch den schwingenden Kontakt k und seinen Gegenkontakt h, der durch die Feder y mit der Triebstange z des Elektromagneten s, p, q verbunden ist, kurzgeschlossen und wiedereingeschaltet wird. Durch den Kondensator c wird Funkenbildung verhindert. Der Kontakt k wird durch den Hebel 1, der in i fest gelagert ist und welcher vom Kurbelzapfen g angetrieben -wird, in schwingende Bewegung versetzt. Der Kurbelzapfen sitzt auf der Schnurscheibe in, die von der auf der Generatorenwelle befestigten Scheiben aus angetrieben wird. Die Feder f, welche dem magnetischen Zug entgegen wirkt, sucht den Gegenkontakt la mit dem schwingenden Kontakt k in Berührung zu bringen. Nimmt demnach die Spannung an den Bürsten d beispielsweise ab, so wird der mittlere Abstand beider Kontakte ebenfalls ab- und die Dauer ihres gegenseitigen Kontaktes zunehmen, so daß die Erregung und damit die regulierte Spannung wieder steigt. Bei zunehmender Spannung findet das Umgekehrte statt..
  • Der Elektromagnet des Reglers ist im Querschnitt dargestellt. Der Magnetanker ist in zwei Kerne P und q zerlegt, deren - Schwerpunkte S1 und SZ bei entsprechender Dimensionierung der Gegengewichte o möglichst nahe ineinander fallen. Der Kern p ist direkt mit der Stange z verbunden; der Kern q sitzt fest in. dem Dämpferrohr t, das durch die Ausleger e über die in den festen Drehpunkten j gelagerten Doppelhebel v ebenfalls mit der Stange z derart in Verbindung steht, daß sich die magnetischen Kräfte unterstützen. Die Stange z überträgt die Bewegung auf die Feder r und den Gegenkontakt h.
  • Es ist leicht übersehbar, daß die auf die zwei gleichen, in demselben Punkt konzentriert gedachten Massen einwirkenden äußeren Kräfte, welche auf beide Massenhälften in gleicher Stärke und Richtung einwirken, sich vermöge der Kupplung beider Teile aufheben und keine Bewegungen hervorrufen können. Äußere Erschütterungen lösen deshalb keine Eigenschwingungen des Magnetsystemes aus, noch vermögen sie demselben erzwungene Schwingungen aufzuprägen.
  • Das Rohr t schneidet an den Spulenenden Kraftlinien, welche bei Bewegung des Rohres in achsialer Richtung in demselben dämpfende Wirbelströme induzieren.
  • Die im Raume zwischen den Magnetkernen eingeschlossene Luft, welche bei der Bewegung der Kerne P und q längs der Rohrwand t und der Stange z entströmt, wirkt ebenfalls als kräftiges Dämpfungsmittel.
  • In Fig.2 ist als Anwendungsbeispiel eine Schaltung dargestellt, bei welcher der Regler nicht zur Regulierung eines Generators, sondern zur zeitweisen Betätigung eines Hilfsmotors verwendet wird, der seinerseits zur Verstellung eines Widerstandes oder zu einer beliebigen anderen Arbeitsleistung bestimmt ist.
  • Der Regler ist in Fig. 2 nur durch die Schaltkontakte h, k, die doppelt vorkommen, angedeutet. Von den vier Widerständen w1, w2, w3, w4 sind w1 und w. unveränderlich, während die Wirkung der abwechselnd kurzgeschlossenen w3 und w4 derjenigen veränderlicher Widerstände gleichkommt. Der Anker a des Hilfsmotors, dessen Feld durch b angedeutet ist, dreht sich infolgedessen in der einen oder anderen Richtung, je nachdem der nach außen in Betracht kommende Mittelwert von w3 und w4 größer oder kleiner als der Widerstandswert von w1 und w2 ist.
  • Der Regler kann mit Strömen beliebig kompoundiert werden.

Claims (6)

  1. PATENT-ANsPRÜcHE: z. Selbsttätiger elektrischer Regler zum Regulieren der Spannung oder des Stromes elektrischer Maschinen, bei welchem die Regulierung durch abwechselndes Einschalten und Kurzschließen eines Erregerwiderstandes erfolgt, mit durch einen beliebigen mechanischen oder elektromechanischen Antrieb in schwingende Bewegung gegebener Amplitude gesetztem Kontakt und einem Gegenkontakt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt unter Zwischenschaltung einer Feder mit dem Anker eines von der regulierten Spannung oder dem Strom erregten Elektromagneten gekuppelt ist.
  2. 2. Selbsttätiger elektrischer Regler nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Antrieb des Schaltkontaktes vom rotierenden Teil der zu regulierenden Maschine durch mechanische Übertragungselemente, wie Kurbeltriebe, Kurvenscheiben u. dgl. erfolgt und der Regler konstruktiv mit der zu regulierenden Maschine zusammengebaut ist.
  3. 3. Selbsttätiger elektrischer Regler nach Anspruch x und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen des regulierenden, beweglichen Magnetankers so unterteilt und die Teile kinematisch so miteinander verbunden sind, daß sich die durch äußere Erschütterungen bedingten Beschleunigungskräfte sowohl für geradlinige, als auch für Drehbewegungen gegenseitig aufheben. q..
  4. Selbsttätiger elektrischer Regler nach Anspruch z, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen des beweglichen Magnetankers in zwei konzentrische Kernteile unterteilt sind, deren Schwerpunkte in der Mittellage in demselben Raumpunkte liegen und welche durch entsprechend angeordnete und gelagerte Übertragungshebel so miteinander verbunden sind, daß sich die auf beide Kerne wirkenden magnetischen Kräfte unterstützen, die Beschleunigungskräfte aber für alle möglichen, dem Regler von außen aufgezwungenen Bewegungen sich gegenseitig aufheben.
  5. 5. Selbsttätiger elektrischer Regler nach Anspruch r bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkernteile mit' leitenden Metallteilen, welche im Felde der.Spule liegen, verbunden sind, zu dem Zwecke der Erzielung einer Wirbelstromdämpfung der Ankerbewegungen. ' .
  6. 6. Selbsttätiger elektrischer Regler nach Anspruch x bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen Kernteile des regulierenden Elektromagneten als Luftdämp-. fungszylinder und Dämpfungskolben ausgebildet sind.
DE1917334001D 1917-11-06 1917-11-06 Selbsttaetiger elektrischer Regler Expired DE334001C (de)

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DE (1) DE334001C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1027343B (de) * 1953-03-21 1958-04-03 Wella Ag Anordnung zur Steuerung der Heizenergie von Haartrockenhauben

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1027343B (de) * 1953-03-21 1958-04-03 Wella Ag Anordnung zur Steuerung der Heizenergie von Haartrockenhauben

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