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Elektrischer Geschwindigkeitsregler, insbesondere für Antriebsmotoren
für elektrische Maschinen. Die Erfindung betrifft einen Geschwindigkeitsregler,
insbesondere für Wechselstromn iaschinen (System H. C h i r e i t), welcher die
Eigenschaft besitzt, durch eine äußerst kleine Änderung der Geschwindigkeit beeinilußt
zu werden und in äußerst kurzer Zeit die Betriebsgeschwindigkeit wieder herzustellen.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Svstein elektrischer
StreYmkreise oder einer Brücke, die mit einem Wechselstrom gespeist wird, dessen
Frequenz von geeignetem mittleren Wert sich mit der Geschwindigkeit (ier .Maschine
ändert, an welcher der Regler angebracht ist. Die Brücke befindet sich genau im
Gleichgewicht für die der Betriebs-,#eschwindigkeit entsprechende Frequenz. Ein
Relais geeigneter Art ist elektrisch derart mit der Brücke verbunden, daß es, in
Wirkung tritt, sobald unter der Einwirkung des Geschwindigkeitswechsels die Brücke
außer Gleichgewicht kommt. Dieses Relais, schließt elektrische Kontakte, welche
die erforderlichen Vorrichtungen in `'Wirkung setzen, durch welche die Geschwirnligkeit
der Maschine entsprechend beeinflußt wird.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird an Hand der Zeichnung, welche die
Einzelheiten einer Ausführungsform veranschaulicht, eine besondere beispielsweise
Anwendung des Geschwindigkeitsreglers bei einer Hochfrequenzwechselstrommaschine
beschrieben.
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In Abb. i ist die das charakteristische Eleinent der Vorrichtung darstellende
Brücke veranschaulicht. Einer der Zweige der Brücke besteht aus einer Induktanz
i und einer mit ihr in Reihe geschalteten Kapazität 2, welche einen Nebenschluß
darstellen, der sich in Resonanz befindet mit der Speisefrequenz, die der Betriebsgeschwindigkeit
entspricht. Ein zweiter Zweig wird durch einen gegebenenfalls regelbaren. Ohmschen
Widerstand 3 gebildet, welcher auf einen Wert eingestellt ist,, der dem Verlustwiderstand
des Resonanzkreises i, 2 entspricht.
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Die beiden anderen Zweige der Brücke werden zweckmäßig durch zwei
identische Wicklungen . und 5 eines Transformators gebildet mit einem Minimum von
Streuungen. Die gegenseitige Induktion zwischen den Wicklungen ist gegenüber der
Selbstinduktion negativ. Diese Anordnung hat den Vorteil, die Ströme in den beiden
Zweigen der Brücke ungefähr gleichzuhalten, unabhängig von der Resonanz des Zweiges
i, 2 für eine Frequenzbreite, die um so größer ist, als die Wicklungen .1 und 5
eine größere Induktanz besitzen. Außerdem ist die Speisespannung der Brücke, die
an die Diagonale 6, 7 angelegt ist, verhältnismäßig wenig hoch, denn .die durch
die Wicklungen 4 und 5 entgegengesetzte Reaktanz entspricht bei voller Leistung
nur der Streuungsreaktanz des Transformators.
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Bei dieser Anordnung geht die Spannung in der anderen Diagonale 8,
g der Brücke theoretisch durch Null für die Speisefrequenz, welche der Resonanz
von i, 2 entspricht, da die Brücke, sowohl was den Ohmschen Widerstand als d@i.e
Reaktanz anbelangt, ausgeglichen ist. Diese Frequenz entspricht gleichfalls der
Betriebsgeschwindigkeit der Wechselstrommaschine.
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Bei der in Betracht gezogenen Anwendung wird die Speisung der Brücke
zweckmäßig in folgender Weise gesichert: Die sekundäre Wicklung i i eines Transformators
io, ii ist in die Diagonale 6, 7 eingeschaltet, während die primäre Wicklung io
des Transformators .durch die zu regelnde Hochfrequenzwechselstrommaschine 12 gespeist
wird. Vorteilhaft wird dabei zwischen die Primäre
io und die Wechselstrommaschine
die Sekundäre eines Transformators 13, 1q. eingeschaltet, der .dazu dient, die Spannung
an dien Klemmen des Transformators io, ii unabhängig von der Belastung der Wechsel'strommaschine
(Leerlauf, Kurzschluß, Belastung) konstant zu erhalten. Zu diesem Zweck blesitzt
.der Transformator eine negative gegenseitige Induktanz, welche der mnttleren Selbstinduktane
der Wechselstrommaschine gleich ist, wodurch .die Kompensation der Reaktanzwirkung
des Ankers auf die an die Brücke angelegte Spannung gesichert ist. Die Speisung
des Transformators io und ii gestattet, an den Sekundärstromkreis d -ie für .den.
Betrieb am besten geeignete Spannung anzulegen.
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Die Spannungswechsel, welche in der Diagonale 8, 9 der Brücke auftreten,
wenn die Geschwindigkeit der Wechselstrommaschine sich von der Betriebsgeschwindigkeit
entfernt, werden, mittels eines geeigneten Relaissystems dazu benutzt, um. die Umlaufgeschwindfigkeit
des Antriebmotors in geeignetem Sinne zu regeln. Das Relais öffnet oder schließt
einen Kontakt, welcher gestattet, einen Widerstand ein- oder auszuschalten bzw.
kurzzuschlie&en, der sich, z. B. beim Antrieb durch einen elektrischen Motor,
in dem Erregerstromkreis des Motors oder der Dynamo befindet, welche den Kreis speist,
oder auch in dem Erregerkreis eines Zwischentransformators. Im Fallie, daß ein MVechselstrommotor
in Frage kommt, könnten .durch das Relais .gl'eichfalls in Reihe mit dem Stator
oder dem Rotor geschaltete Induktanzen ein- oder ausgeschaltet werden.
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Ein: Ausführungsbeispiel .des Relaissystems gemäß der Erfindung ist
beispielsweise in Abb. 2 dargestellt.
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Die Klemmen 8 und 9 speisen über einen Transformator 15, welcher die
günstigste Spannungserhöhung ergibt, einen Eingangs-oder Gitterkreis einer Dreielektroden-röhre
16, deren Anode an einen geeigneten Punkt 17 der Selbstinduktion i angeschlossen
ist. Wird :lie Frequenz zu hoch, dann sind die Gitter- und Anodenspannungen in Phase,
wird sie zu niedrig, so sind sie einander entgegengesetzt. Die mittlere Anodenstromstärke
ändert somit ständig in der Nähe des Resonanzfalles. In den Anodenstromkreis sind
gleichdalls ein Relais 18 und ein Meßinstrument i9, das evtl. als Registrierapparat
ausgebildet sein kann (Oszillograph, Wellenanzeiger o. dgl.), eingeschaltet, .durch
welche die Geschwindigkeitswechsel überwacht werden können.. Als Relais benutzt
man zweckmäßig ein polarisiertes Relais 18. In diesem Falle wird, um durch Spannungswechsel
in der Diagonale 8, 9 der Brücke eine Umsteuerung der Stromrichtung im Relais zu
erzielen; gemäß der Erfindung der Relaisröhre 16 eine zweite Röhre 2o zugefügt,
die umgekehrt geschaltet ist, so daß ihre Anode mit dem Glühfaden der ersten Röhre
16 und-. die Anode dieser letzteren Röhre mit dem Glühfaden der ersteren verbunden
ist. Dem Gitter dieser Kompensationsröhre 2o wird beispielsweise mit Hilfe einer
Batterie 21 ein positives Potential mitgeteilt, das derart gewählt ist, daß der
gerichtete Strom, welcher bei Resonanz der Brücke durch die Röhre .geht, eine mittlere
Stärke besitzt, die der mittleren Stärke des durch die Röhre 16 gehenden Stromes
gleich ist, diesem aber entgegengesetzt gerichtet ist. Diese Einrichtung besitzt
außerdem den Vorteil, eine konstante Kompensation zu erzielen, und zwar unabhängig
von dem immer möglichen Wechsel der elektromotorischen Kraft der Wechselstrommaschine.
Das polarisierte Relais 18 wird zweckmäßig in bekannter Weise als Vibrationsrelais
ausgebildet, in der Weise, daß bei der Betriebsgeschwindigkeit der durch die Hauptwicklung
des Relais fließende Strom nicht genügt, um die Schwingbewegung zu verhindern. Tritt
jedoch ein Wechsel der Geschwindigkeit im positiven oder negativen. Sinne ein, so
wird durch das Relais der Kontakt 2z oder 23 dauernd geschlossen. Die beschriebene
elektrische Schaltung kann noch durch eine geeignete Erdung, z. B. wie in 2q. angedeutet,
vervollständigt werden, zum Zwecke, die Relaiswicklung gegen eventuelle Überspannungen
zu schützen.
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Wie aus dem oben Ausgeführten ersichtlich; kann man, ohne von dem
Wesen der Erfindung abzuweichen, der ausgeglichenen Brücke irgendein- .geeignetes
Relaissystem hinzufügen, welches, sobald .die Brücke -außer Gleichgewicht kommt,
beliebige Regelungsorganie für die Maschinengeschwindigkeit in Tätigkeit setzt.
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Eine Variante zur Durchführung der Erfindung wird z. B. in nachstehender
odier in ähnlicher Weise erzielt.
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Man schafft ein: Relais mit zwei Spulenrahmen, die zweckmäßig rechtwinklig
zueinander angeordnet sind, und das mit einem kurzgeschlossenen Rotor versehen ist,
der sich in dem magnetischen Feld der Spulenrahmen befindet. je nach dem Drehsinn
dieses Rot:>rs wird der eine oder der andere von zwei Kontakten geschlossen, welche
aus Anschlägen: besteben können. Die beiden Spulenrahmen werden über die beiden
Diagonalen der Brücke gespeist. Ein .derartiges Relais arbeitet :nach .dem Prinzip
der Motor:e mit Drehfeldi. Im Falle der Resonanz steht der Rotor still; bei einer
Abweichung in der Frequenz wird der Rotor dagegen in der einen oder anderen Richtung
geschwenkt, j e nachdem die Geschwindigkeit höher oder niedriger als die Betriebsgeschwindigkeit
ist. Die durch das Relais geschlossenen
Kontakte werden, wie vorhin
ausgeführt, dazu verwendet, um die Geschwindigkeit der Maschine einzustellen.
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Offenbar ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. Es ist insbesondere möglich, bei den beschriebenen @_orrichtungen an
Stelle der erwähnten Arbeitsorgane irgendwelche gleichwertige zu benutzen. Auch
können zur @'ereinfachung der Anordnung in dem einen oder dem anderen Falle verschiedene
Hilfsvorrichtungen fort-;_ elassen werden.
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Auch ist die Anwendung der Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform
zur Geschwindigkeitsregelung von Hochfrequenzmaschinen beschränkt, vielmehr kann
rlieselbe zur Regelung der Geschwindigkeit einer beliebigen Maschine oder Apparates
Anwendung finden. Die Frequenz des zu benutzenden Stromes zur Speisung der Brücke
wird unter Berücksichtigung der von dem Geschwindigkeitsregler geforderten 13inpfindlichkeit
und schnellen Wirkung gewählt. Dieser Strom wird erzeugt durch eine kleine Wechselstrocnmaschine,
welche über irgendwelche geeigneten Übertragungsmittel von der Maschine selbst angetrieben
wird, deren Geschwindigkeit zu regeln ist.
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Obschon der Antrieb des im vorhergehenden beschriebenen Reglers elektrischer
Art ist, kann der Antriebsmotor auch anderer Art sein, rla es immer möglich sein
wird, auf irgendein angepaßtes Regelungsorgan einzuwirken.