DE358885C - Selbsttaetige Regelungsvorrichtung fuer einen Stromkreis, dessen Stromwert durch einen Servomotor veraendert wird - Google Patents

Selbsttaetige Regelungsvorrichtung fuer einen Stromkreis, dessen Stromwert durch einen Servomotor veraendert wird

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DE358885C
DE358885C DEC30038D DEC0030038D DE358885C DE 358885 C DE358885 C DE 358885C DE C30038 D DEC30038 D DE C30038D DE C0030038 D DEC0030038 D DE C0030038D DE 358885 C DE358885 C DE 358885C
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Watford Electric and Manufacturing Co Ltd
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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
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/066Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current using a periodic interrupter, e.g. Tirrill regulator

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Description

  • Selbsttätige Regelungsvorrichtung für einen Stromkreis, dessen Stromwert durch einen Servomotor verändert wird. Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige elektrische Steuerung für die Regelung von Ofen und für andere Zwecke und gehört zu der Gattung, bei welcher ein Arbeitsmotor selbsttätig gesteuert und ihm eine stufenweise Bewegung erteilt wird, irp Gegensatz zu einer ununterbrochenen, um ein Übereilen des Motors, also das sog. Durchgehen zu verhindern. Diese Gattung von Steuerungen hat einen elektromagnetisch betriebenen Schalter, der später hierin Motorschalter genannt wird, in dem Ankerstromkreis dieses Motors zusammen mit einem auf Strom oder auf Spannung ansprechenden Stromkreisschließer für den Aibeitsstromkreis des Schalters. Wenn die Steuerung für die Regelung von Ofen verwendet wird, so enthält sie gewöhnlich eine Einrichtung, durch welche die Motoren wahlweise ununterbrochen in Tätigkeit gesetzt werden können, und außerdem Mittel, durch welche die Arbeitsgeschwindigkeit der Motoren verändert oder ausgewählt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung besteht aus der Vereinigung des Schaltgetriebes de£ genannten Gattung mit Mitteln (z. B. den Kontakten E und ihren Anschlüssen an die Kontakte F-, F'), die durch die Schließbewegung des Motorschalters betrieben werden und in dem ersten Teil dieser Bewegung die beiden mitwirkenden Kontaktstücke des auf Strom oder auf Spannung ansprechenden Stromkreisschließers während des Restes der Bewegung elektrisch verbinden.
  • Vorzugsweise sind in dem Stromkreisschließer seine beiden mitwirkenden Kontaktstücke bewegglich, nämlich das eine unter der Wirkung seines eigenen auf Strom oder auf Spannung ansprechenden Elements und das andere unter der Wirkung der genannten Mittel, die durch die Bewegung des Schalters betrieben werden. Der Zweck dieser Anordnung ist, eine schnelle Unterbrechung des Stromkreises an dem Punkt zu sichern, an welchem er durch den erwähnten Stromkreisschließer geschlossen wird.
  • Zur Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung, die schematisch die Teile und Verbindungen darstellt, die für die Steuerung eines Elektrodenmotors verwendet werden, d. h. eines Motors, der eine Ofenelektrode zu heben und zu senken hat.
  • A und B sind Schalter von sog. Anschlag' typ, bei welchem der Schalter A den Stromkreis durch den Motoranker derart steuert, daß er die Elektrode senkt, und der Schalter B den Stromkreis so steuert, daß der Motor die Elektrode anhebt.
  • Der Ausdruck»Anschlagschalter« oder »Schalter vom Anschlagtyp« wird hierin gebraucht, um einen Schalter zum Unterschied von anderen Schaltern zu bezeichnen, weil bei jenem der über ihn verlaufende Stromkreis durch die Bewegung eines Kontaktstückes gegen dessen Mithontakt in einer Querrichtung, vorzugsweise rechtwinklig, zu den Kontaktflächen beider Stückc geschlossen wird. Schalter, die nicht zu dieser Gattung gehören, haben eine Bewegung, dic paxallel zu den Kontaktflächen verläuft, wc,-durch die Kontaktfläche weniger plötzlich veiändert wird als bei dem Anschlagtyp. Der Anschlagtyp kann daher gewöhnlich sd gebaut werden, daß er, wie bekannt, eine geringere Neigung zur Lichtbogenbildung und zum Ausbrennen der Kontaktstücke hat als andere Typen.
  • jeder Anschlagschalter wird elektromagnetisch betrieben, und die Arbeitsspulen sind mit AI, Bl- bezeichnet. Die Schalter sind gleich, und deshalb genügt nur die Beschreibung des Schalters A. Dieser Schalter ist mit drei Paaren von llilfskontakten neben seinem Hau#tstromkreiskontakt All versehen, nämlich einem Kontaktpaar bei C und einem Kontaktpaar bei D, welche beiden Paare eewöhnlich durch den Schalter geschlossen werden, wenn er in seiner Offenstellung ist. Das dritte Kontaktpaar ist das bei E liegende, das gewöhnlich offen ist, wenn der Schalter offen ist, und sich selbsttätig schließt, wenn der Schalter die Schließbewegung beginnt. Das Schließen der Kontakte E soll während des Anfanges der Schließbewegung des Schalters eintreten. Die entsprechenden Kontakte auf dem Schalter B sind mit den Buchstaben Cl, DI -und EI bezeichnet, und die Kontakte C, Cl- werden nachstehend Repetierkontakte, die Kontakte D, DI Sperrkontakte und diejenigen bei E, EI Dauerkontakte genannt.
  • In dem oberen Teil des Schemas ist bei F der Teil ersichtlich, der auf Strom ansprechender Stromkreisschließer genannt ist, dessen Wicklung an einen in der Zeichnung nicht dargestellten Stromtransformator angeschlossen ist; dieser wird durch den Strom erregt, der zu de-..-Elektrode des Ofens strömt, welche von dem Motor gesteuert wird, dessen Stromkreis von den Schaltern A und B beherrscht wird. Die Verbindung der Kontakte A2, B2 mit dem Motor sowie dieser selbst sind nicht gezeichnet. Bei G ist eine auf Spannung ansprechende Vorrichtung angedeutet,- die durch die Spannung erregt wird, welche zwischen der soeben erwähnten, durch den Motor gesteuerten Elektrode und dem Ofenherde erhalten wird. Beide Einrichtungen F und G sind in der Zeichnung nur rein schematisch dargestellt und können jede Bauart mit einem sich bewegenden Element haben, dessen Bewegung in der einen oder anderen Richtung durch die Größe des Stromes oder der Spannung bestimmt wird, durch welche es erregt wird.
  • Das sich bewegende Element der auf Strom ansprechenden Vorrichtung ist bei F' angedeutet und kann zwischen zwei Kontakten F' und F3 spielen. Diese können, wie dargestellt, von schwingenden Armen H getragen werden, die um die Punkte Hl drehbar sind; jeder Arm trägt Kontaktrollen H2, die auf feste Kontaktstücke J drücken, welche letzteren aber auf Trägem sitzen, die gegen die Arme H isoliert sind. Die Enden der letzteren sind gegeneinander abgebogen, um zwischen zwei Scheiben K zu treten, die auf einer Verlängerung des Kernes eines Elektromagneten KI sitzen, während auf der unteren Verlängerung dieses Kernes der Kolben eines Dämpfers K2 sitzt.
  • Die auf Spannung ansprechende Vorrichtung hat sein sich bewegendes Element bei Gll das als Kontaktzunge dargestellt ist, die, solange die Spannung in der Mlicklung von G hoch genug ist, gegen einen oberen Kontakt G2 gehalten wird, die aber, wenn die Spannung sinkt, sich so weit nach abwäits bewegt, daß der Kontakt mit dem Gegenkontaktstück G3 hergestellt werden kann. Die Kontaktstücke G2, G3 sind federnd gelagert und folgen den Bewegungen der Zunge Gl-; während aber das obere Stück G2 nie den Kontakt mit der Zunge GI aufgibt, wird die Aufwärtsbewegung des unteren Stückes G3 so begrenzt, daß unter gewissen Bedingungen dieses den Kontakt mit der Zunge Gl unterbricht. Ein elektromagnetischer Schalter ist bei L gezeigt, dessen Schaltarm zwischen zwei Kontakten LI und L2 spielt. Eine von Hand einstellbare Steuerung wird angewendet, um verschiedene Arbeitsbedingungen herzustellen, es sind aber nur vier Kontakte bei M, M', M2 und M3 gezeigt; die Bauait der Steuerung bildet keinen Teil der Erfindung und ihre anderen Aufgaben sind die üblichen.
  • Zwei ]deine Handschalter, die Schwingschalter sein können, werden bei 0, 01- verwendet. Die beschriebenen Teile sind in den Stellungen gezeigt, die sie einnehmen würden, wenn die Spannung am Lichtbogen die gewünschte ist.
  • Die in dem Schema gezeigten Verbindungen sind derart, daß sie sich nur auf die Steuerstromkreise für die Schalter beziehen und nicht diejenigen einschließen, die an den Motor gelegt sind, noch die Hauptleitungen, die zu den Elektroden des Ofens führen.
  • Die Stromzuführung für die Steuerstrom-.kreise ist durch die Hauptleitungen I, II angedeutet, welche die Punkte P, PI als Zuleitungspunkte enthalten.
  • Angenommen, der Strom zu, der Elektrode sinkt unter den normalen Wert, dann stellt der Stromschließer F den Kontakt an seinem linken Kontakt F2 her, woraus sich folgender Stromverlauf ergibt: Der Strom, der den Punkt P verläßt, fließt durch einen WiderstandR in der Richtung des Pfeiles 1, 2, 3 zu dem Schaltarm des Schalters L über den Kontakt LI zu dem Steuerkontakt M. Dieser ist überbrückt, wie in punktierten Linienin angedeutet ist, durch Handeinstellung der Steuerung auf den KontaktM', wenn die selbsttätige Steuerung des Elektrodenstromes und der selbsttätige Betrieb der Schalter gewünscht wird. Der Strom fließL daher zu dem Kontakt M' und dann nach oben im Verlauf der Pfeile 1, 2 durch den Schwingkontakt 0, Arm F-, Kontakt F2 nach unten im Verlauf der Pfeile 1, 2, 3 zu derr Steuerungspunkt M3, quer über das Schaltbreti' und herab zu den Sperrkontakten D', folgt dann den Pfeilen 1, 2, 3 zu der Wicklung A' des Schalters A, folgt nach oben dem Pfeil 1, 2, 3 zu dem Punkt a, von wo er die Repetierkontakte C des Schalters A erreicht, verläuft nach den Pfeilen ?, zu den Repetierkontakten Cl des Schalters B und so zu der Hauptleitung, die zwischen II und Pl liegt.
  • Zwei vorher nicht erwähnte Schalter Q, QI liegen unterhalb der Spulen A' und Bl. Dieses sind Minimal- und Maximalschalter, die selbsttätig an den i#IIiiiiinal- und Maximalgrenzen der Elektrodenträger mechanisch gesteuert werden. Die Anordnung zum Schalten dieser Schalter ist die übliche und bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung.
  • Sobald der Kontakt bei F2 in der soeben beschriebenen Weise hergestellt ist, bewirkt der Strom, der die Spule A' infolgedessen durchströmt, daß der Schaltarm A sich gegen seinen Kontakt A2 bewegt, wodurch der Stromkreis an allen drei Hilfskontakten C, D und E unterbrochen wird, von denen die beiden ersteren sofort geöffnet und der letztere sofort geschlossen wird. Wenn die Kontakte E zuerst betrachtet werden, so sieht man, daß diese durch die Leitungen e, el an den Arm F' einerseits und an das feste Kontaktstück J anderseits angeschlossen sind, so daß, sobald der Schalter seine Schließbewegung gerade begonnen hat, der Arm F' unmittelbar mit dem Kontakt 1 elektrisch verbunden wird, und während der Arm H in der gezeigten Stellung sich befindet, der Kontakt J mit dem Kontakt F- durch die Rolle H2 und den durch den Pfeil 3 angedeuteten Leiter verbunden wird. Die Wirkung des Kontaktscl)lusses bei E ist daher grundsätzlich die, daß jede Unterbrechung, die zwischen den Armen F'- und dem Kontakt F2 jetzt etwa eintritt, überbrückt ist, und daß diese Teile so gegen Bildung von Lichtbogen und gegen Verschmoren geschützt sind, während weiterhin, was wichtiger ist, die Reihenfolge der Vorgänge, die durch das Schließen des Stromkreises bei F2 eingeleitet werden, so lange ununterbrochen verläuft, als die Kontakte bei E geschlossen bleiben. Mit anderen Worten, die Kontakte bei E bleiben geschlossen, um die Vollendung der genannten Vorgänge in ihrer Aufeinanderfolge zu sichern, bis der Schalter F' wieder inseineAnfangsstellungzurückgekehrtist. Betrachten wir jetzt die Kontakte bei C und D, so verhindert das Öffnen des letzteren infolge desSchließens des SchaltersA,A2, daß die Spule BI des anderen Schalters B erregt *erden kann, da das eine Ende dieser Spule unmittelbar durch den Maximal- und 1vEnimalschalter QI mit den Kontakten bei D verbunden ist. Das Öffnen der Kontakte bei C unterbricht dagegen den durch die Pfeile 9, angezeigten Stromverlauf, worauf der Strom, wenn er den Punkt a erreicht, nunmehr den durch die Pfeile 1, 3 angedeuteten V&lauf über die Spule K:1 zu dem Punkt P:1 nimmt. Die Spule Kl wird so erregt, und da ihr Kern nach unten gezogen wird, bewegt sie die Rollen H2 von den Kontakten J fort, unterbricht so den von C über 1, H2, DI-1 Al# K führenden Stromkreis zwischen H2 und 1 und damit die Zuführung zu der Spule A. Die Teile sind so eingestellt, daß, bevor die Rolle H2 die Rollen 1 verläßt, die Punkte F2 und F3 sich zufolge der Einwirkung von K nach abwärts frei aus dem Bereich des Armes F' bewegt haben. Federn und Anschläge k, kl o. dgl. werden für die radiale Bewegung der Arme, die die Rollen H? tragen, verwendet. Selbstverständlich können andere Einrichtungen benutzt werden, um die soeben beschriebene Wirkung an den Kontakten F', F2, HI und zu erreichen.
  • Bei der Unterbrechung des Stromes durch die Spule A' fällt der Schaltarm A in die Stellung zurück, in welcher er in dem Schema gezeigt ist, und vorausgesetzt, daß die auf Strom ansprechende Vorrichtung nochmal den Kontakt bei dem Kontaktstück F? herstellt, wird die Reihenfolge der Vorgänge wiederholt. Der Motor erhält so eine Reihe von Impulsen, durch welche er seine Elektrode nach abwärts stufenweise bewegt, während außerdem erreicht wird, daß ein Strom an den Flächen F' ' F2 nicht unterbrochen wird, daß aber die Unterbrechung genau zwischen den Teilen H2 und J stattfindet. Durch die Einstellung des Dämpfers K2 und die Hinzufügung einer Feelersteuerung, wenn dieses gewünscht wird, zusammen. mit der Einstellung der Entfernung zwischen den Scheiben K, kann die Zeitdauer, während welcher der Schalter A geschlossen bleibt, so lang oder so kurz bemessen werden wie nötig, und so wird tatsächlich die beste Betriebsweise des Motors gesichert. Der Motoranker ist mit der üblichen dynamischen Bremse versehen, um ihn schnell anzuhalten, wenn der Schalter A sich öffnet.
  • Wenn der Strom zur Elektrode des Ofens einen zu hohen Wert erreicht, bewegt sich der .Arm F' auf den Kontakt F3 zu und beeinflußt den Schalter B in einer ähnlichen Aufeinanderfolge der Schaltvorgänge, %#ie leicht an dem Schema abgelesen weiden kann. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die beiden Spulen A# Bl- an jedem Ende nüt dem entsprechenden Ende der anderen und mit dem Punkt a verbunden sind, während ihre anderen Enden über ihre entsprechenden Maximal- und Minimalschalter Q, Ql mit den Sperrkontakten D, D' verbunden, sind mit der Wirkung, daß, wenn der eine Schalter nicht in der Offenstellung ist, der andere Schalter nicht elektromagnetisch geschlossen werden kann.
  • Solange als der Schalter bei L in der gezeigten Stellung ist, wird der Stromkreis zwischen dem Punkt P über die Schalterpunkte M, M' und der Schalter 0 zu dem Punkt 11 hergestellt, und der Arm F' ist so unter Strom. Wenn jedoch die Spannung, welche die Spule bei G erregt, sinkt, dann wird Kontakt hergestellt zwischen Gl, G3, und es wird so die Wicklung bei L an den Spannungsteilwiderstand RI geschaltet. Die Spule L' wird jetzt erregt und legt ihren Schalter L an den Ko#itakt L2 an. Der Strom verläuft jetzt von dem Punkt P durch den Widerstand R und Kontakt L2, folgt den Pfeilen x zu dem Punkt 12, von wo er über die Sperrkontakte D und Schalter QI die Spule Blerregt, und erreicht die andere Hauptleitung über die Spule Kl und geht nach Pl. Obgleich die Spule KI so erregt wird, erzeugt ihre Bewegung der Arme H keine Wirkung, da der Arm F' nicht inehr unter Strom ist und der Punkt 11. auch stromlos ist. Der Schalter B bleibt daher geschlossen, und ihm wird keine wiederholte Wirkung erteilt wie unter den soeben für den Schalter A beschriebenen Bedingungen, und der Motor empfängt einen so langen Impuls, als der Schalter B geschlossen bleibt, und er fährt fort, seine Elektrode zu heben, bis die auf G übertragene Spannung so weit steigt, daß der Kontakt mit G3 unterbrochen wird.
  • Der Vorteil dieses zuletzt beschriebenen Teiles des Appaxates ist der, daß, wenn die Spannung zu tief fällt, die Elektrode ununterbrochen ge- hoben wird, ungea ' chtet der Stromgröße, die die Vorrichtung bei F beeinflußt. Die die Schalter A und B speisenden Stromkreise sind derart, daß die Spannung, die der Motor durch die Schalter B empfängt, höher ist als diejenige, die er durch den Schalter-A erhält, um die zusätzliche Arbeit von dem Motor verrichten zu lassen, wenn eine Elektrode gehoben werden soll, im Vergleich zu dem Falle, in welchem eine Elektrode zu senken ist.
  • Esistnochzubemerken, daß dieAnordnungvon Stromkreisen zwischen den Punkten.P, Pl über die Zunge Gl eine solche ist, daß der Strom immer fließt, entweder durch den Kontakt G2 allein oder durch diesen parallel mit dem Strom durch den Kontakt G3. Mit anderen Worten, wenn die Spule L erregt werden soll, wird sie an den Spannungsteil-,viderstand RI gelegt, und der Zweck dieser Anordnung ist der, die Funkenb#Idung zwischen der Zunge Gl- und dem Kontakt G3 ZU vermindern. Selbstverständlich können die Stromkreise und die Steuerung auch -#,--gewendet werden auf die absatzweise Steuerung eines Servomotors, der zu einem anderen Zwecke verwendet wird, als durch Bewegung einer Ofenelektrode einen Hauptstrom zu regeln. Es könnte der Servomotor z. B. eine Widerstandsregelvorrichtung irgend anderer Art für den Hauptstrom bedienen.

Claims (2)

  1. PATENT-ANSPRÜCHE: i. Selbsttätige Regelungsvorrichtung für einen Stromkreis, dessen Stromwert durch einen Servomotor (z. B. mittels Bewegung der Elektrode eines elektrischen Ofens) verändert wird, der mit periodischer UnterbrechungseinesBetriebsstromesseinenSteuerweg zurücklegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vom zu regelnden Strome beeinflußten Kontaktapparat (F, F', F2, F3) und dem Hauptsteuerschalter (A) für den Servomotor ein die Steuerkontakte (F, F2) des Kontaktapparates (F) überbrückende Steuerleitung (e, el) eingeschaltet ist, die von einem Hilfsschalter (E) des Hauptsteuerschalters (A) in dem ersten Teile der Schließbewegung des letzteren geschlossen wird.
  2. 2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktapparat (F) zwei verschw#nkbare Kontaktstücke (F- und F2) besitzt, von denen das eine (F) mittels der strombeeinflußten Spule und das andere (F2) in Abhängigkeit von der Bewegung des Hauptsteuerschalters (A) gesteuert wird. 3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i: und ?, dadurch gekennzeichnet, daß vom Hauptsteuerschalter (A) ein Elektromagnet (K1-) gesteuert wird, der eine Unterbrechung der überbrückenden Steuerleitung (e, e,1-) an einer besonderen Kontaktstelle (H2, j) im Kontaktapparat (F) herbeiführt. 4. Regelungsvorrichtung mit zwei elektromagnetisch gesteuerten Schaltern (A, B) gemäß Anspruch i bis 3, von denen der eine (A) dem Servomotor eine Drehrichtungsbewegung erteilt, die umgekehrt ist zu der, die vom anderen Steuerschalter (B) erteilt wird, gekennzeichnet durch Anordnung von Kontakten (D und D') an den Schaltern, deraxt, daß die Einleitung der Bewegung des einen Schalters in der Schließrichtung selbsttätig den Stromkreis über die Antriebsspule für den anderen Schalter unterbricht.
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