DE54253C - Elektrische Regelungsvorrichtung für Wechselströme - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Regelungsvorrichtung für Wechselströme. Fig. ι beiliegender Zeichnung veranschaulicht die Anwendung der Regelungsvorrichtung bei einer Bogenlampe. Die untere Kohle A ist in einer isolirten Hülse befestigt, welche auf einem Querstab α α¹ sitzt, der die beiden an dem Lampengehäuse befestigten Rohre b b¹ verbindet.

Die obere Kohle A¹ sitzt in einer isolirten Hülse, welche am unteren Ende eines mit Zahnstangenschnitt versehenen Rohres B B¹ befestigt ist. Diese Zahnstange steht mit einem Trieb c in Eingriff, welcher mit der Nabe eines Zahnrades C fest verbunden ist. Das Zahnrad C ist frei drehbar und greift in ein Trieb d ein, welches, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, an der einen Stirnseite einer kleinen Rolle D befestigt ist, deren andere Stirnseite die eine Hälfte einer Zahnkupplung d³ bildet. Die zweite Hälfte der Zahnkupplung d³ sitzt an der Nabe einer Scheibe E aus weichem Eisen oder anderem magnetischen Material. Die Scheibe E ist auf der Achse FF¹ befestigt, während die Rolle D sich auf derselben lose drehen kann, so lange die Zahnkupplung d³ nicht zur Wirkung kommt. Die Einrückung der Kupplung erfolgt durch eine Feder f¹, deren Spannung geregelt werden kann. Sobald die Einrückung erfolgt ist, überträgt sich die Bewegung der Scheibe E auf die obere Kohle A¹. Es ist also nur erforderlich, der Scheibe E in Bezug auf Richtung und Geschwindigkeit die geeignete Bewegung zu ertheilen, um eine Regelung des Lichtbogens zu erzielen, d. h. die obere Kohle der unteren zu nähern oder von derselben zu entfernen. Diesem Zwecke dient eine auf die Scheibe einwirkende, besonders eingerichtete Kraftmaschine, welche durch den Wechselstrom betrieben wird, der zur Speisung der Lampe dient.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein Beispiel einer solchen Kraftmaschine dargestellt, und zwar ist in der schematischen Darstellung, Fig. 2, der Deutlichkeit halber die Scheibe E sowohl im Zusammenhang mit den Theilen D d³ d*f, als auch in Verbindung mit der Kraftmaschine besonders gezeichnet. Die Scheibe E ist so gelagert, dafs der eine Randtheil zwischen einem Rahmen N S S¹ N¹ aus weichem Eisen oder anderer magnetischen Masse liegt (Fig. 2). Bei den gleichnamigen Polen S und 5 ¹ ist ein Polschuh angebracht, welcher dicht an die Scheibe E heranreicht. Zwischen N und N¹ ist mit geringem Abstande von diesen beiden Polen ein aus magnetischer Masse bestehender Anker O angebracht, welcher mit dem einen Ende die Scheibe E berührt. Dieser Anker O ist an dem einen Ende eines um die Welle FF¹ herumgekröpften Hebels (Fig. 3) befestigt, welcher an einer federnden Platte pp^l sitzt, die an den Enden in den Klemmen Q Q¹ festgespannt ist.

Wenn unter diesen Umständen die magnetische Kraft der beiden Pole N und N¹ gleich ist, so erfährt der Anker O keine Anziehung, da er zwei gleich grofsen und entgegengesetzt wirkenden Einflüssen unterworfen ist. Sobald jedoch der eine dieser beiden Pole stärker ist als der andere, erfährt der Anker infolge der Wirkung der Wechselströme eine Reihe von Anziehungen, und nach jeder einzelnen Anziehung gelangt der Anker O durch den Einflufs der Platte pp^l wieder in seine ursprüngliche mittlere Lage zurück.

Bei jeder dieser Schwingungen übt der Anker in mehrfacher Beziehung Wirkungen aus. Da er selbst magnetischem Einflufs unterworfen

ist, so bleibt er zufolge magnetischer Anziehung an der Scheibe E hängen, mit welcher er bereits in Berührung stand, ferner überwindet er bei seiner Anziehung durch den einen der Pole N oder N¹ den Widerstand der Platte ρρ^Λ und nimmt bei seiner Bewegung die Scheibe E mit. Hat diese Verschiebung der Scheibe E eine gewisse Grenze erreicht, wobei die Feder pj*¹ bis zu einem gewissen Grade gespannt ist, so wird der Anker O unter dem Einflufs dieser Feder ρ p^l wieder in seine Anfangsstellung zurückgebracht.

Auf diese Weise wird also durch die magnetische Anziehung zwischen dem Anker O und der Scheibe E letztere unter dem Einflufs des Wechselstromes in dem einen oder anderen Sinne gedreht, je nachdem die Anziehung unter dem Einflufs des Pols N oder 2V¹ entstand. Der Winkel, um welchen sich die Scheibe E hierbei weiterdreht, ist zwar an sich gering, doch ist die Anzahl der Einwirkungen des Ankers O auf die Scheibe E eine aufserordentlich grofse, so dafs die Einschaltung eines Zwischentriebwerkes erforderlich ist, durch welches die Bewegung der Scheibe in verlangsamter Weise auf die Kohlen der Bogenlampe übertragen wird. Diese Verlangsamung kann entweder durch geeignete Zahnradübersetzungen, wie oben bereits beschrieben wurde, oder mit jeder anderen geeigneten Einrichtung bewerkstelligt werden. So kann z. B. die Scheibe auf eine Schraube wirken, welche ein geeignet feines Gewinde hat und die Kohlenstäbe nach Mafsgabe dieses Gewindes verschiebt.

Die beschriebene Bewegungsvorrichtung steht unter dem Einflufs eines Stromwenders, welcher durch einen Nebenschlufsstrom bethätigt wird. Dieser Stromwender besteht, wie aus Fig. ι und 2 zu ersehen ist, aus einem elektromagnetischen Schliefsungskreis IJKL, in welchem sich zwei bewegliche Theile befinden, nämlich der mittelst Schraube M verstellbare Kern / der Spule H und der an einer kurzen Federplatte K befestigte Anker L. Dieser magnetische Stromkreis wird durch die Spule H erregt, durch welche ein Nebenschlufsstrom hindurchgeht. Die Stärke der Anziehung zwischen dem Kern der Spule und dem Anker L kann durch Verschieben des Kernes mittelst der Differentialschraube M nach Belieben geregelt werden. Der Anker L wird anstatt aus weichem Eisen zweckmäfsig aus gehärtetem Stahl gefertigt, da in diesem Falle die Schwingungen desselben wesentlich schwächer sind.

Der durch die Spule H veranlafsten Anziehung wirkt die Feder K entgegen, deren Kraft keinen merklichen Schwankungen unterworfen ist, und welche daher als Mafs für die Stärke des Bogens dient.

An dem Anker L ist, elektrisch isolirt, die besondere Vorrichtung zum Stromwenden der auf den Motor wirkenden Ströme angebracht.

Diese Einrichtung bezweckt aber keineswegs die Herstellung von Stromschlüssen, sondern dient zur Unterbrechung der einen oder anderen der Leitungen, welche den beiden freien Schenkeln des magnetischen Rahmens den Strom zuführen.

Die Wirkungsweise der Regelungseinrichtung ist folgende: Angenommen, der Strom trete bei a², Fig. 2, in die Lampe ein. Der Strom bildet den Pol S, von wo aus er den Rahmen in umgekehrter Richtung umläuft, und so den Pol S¹ bildet, welcher von derselben Polarität wie S ist. 5 und S¹ bilden einen gemeinsamen Pol, welcher in einen nach der Scheibe E hin vorspringenden Polschuh ausläuft. Der Strom geht dann über b² zu der einen Kohle, z. B. k¹, und tritt dann durch die zweite Kohle A hindurch wieder aus der Lampe aus.

Von a² geht eine Zweigleitung nach dem Stromwender, welcher durch die in eine zum Lichtbogen parallele Zweigleitung eingeschaltete Gleichgewichtsvorrichtung beeinflufst wird. Der Stromwender besteht aus zwei sehr biegsamen Plättchen c¹ d}, welche unabhängig von dem Anker L befestigt sind, so dafs sie an den Schwingungen desselben nicht theilnehmen können. Von der Befestigungsstelle geht durch jedes Plättchen ein Zweigstrom, so lange die Plättchen an ihren bezüglichen Stromschlufsschrauben c² d ² anliegen. Von der Schraube c² geht eine Leitung zu dem Pol N¹ und ebenso geht von der Schraube d'² eine Leitung zu dem Pol N. Beide Zweigleitungen münden bei e in eine gemeinsame, bei b² an die Hauptleitung angeschlossene Leitung. Auf diese Weise ist zwischen den Punkten a¹ und i>² ein Nebenschlufs angelegt, welcher zwischen c¹ und d^l einerseits und e andererseits eine Stromschleife bildet, wobei jeder Zweig dieser Schleife einen der freien Pole 2V¹ und JV enthält.

Bei dem Betrieb der Lampe mittelst Wechselstromes werden nun zwei magnetische Kreise gebildet: 1. der Kreis N¹S¹EO;. 2. der Kreis NSEO. Diese beiden magnetischen Schliefsungskreise haben einen gemeinsamen Uebergang E O. Gerade auf diesem Uebergang in dem Berührungspunkte zwischen dein schwingenden Anker O mit der Oberfläche der Scheibe E äufsert sich die bewegende Wirkung. Gleichviel also, welche von den beiden Schliefsungen in Wirkung tritt, in jedem Falle wird die Scheibe bewegt und nur die Bewegungsrichtung hängt davon ab, ob der Anker O von dem Pol N oder von dem Pol N¹ angezogen wird. Wenn die Lampe regelrecht brennt und der Widerstand im Bogen vorschriftsmäfsig. ist, berühren beide Plättchen c¹ und d¹ ihre Stromschlufsschrauben c²und d². Die Gabel RR¹ des von dem Anker L beeinflufsten Stromwenderhebels berührt weder c¹ noch d¹.

Die Erregerleitungen der Pole N und N¹ befinden sich also beide in den kurzen Neben^

schlufsleitungen. So lange beide geschlossen sind, bleibt der Anker O in seiner Ruhelage. Im Augenblick der Entzündung, wo sich die Kohlen berühren, ist der durch die Gleichgewichtsvorrichtung gehende Zweigstrom aufserordentlich schwach. Infolge dessen kommt die Feder Kzur Geltung; dieselbe hebt den Anker L ab, drückt mit dem Schenkel R der Gabel -R R¹ auf das Plättchen -D¹ und unterbricht den Stromschlufs bei d¹ d^. Es wird daher der Pol N¹ stärker erregt, während der Pol JV unwirksam bleibt. Der Anker O folgt der Anziehung durch den Pol N¹ und nimmt in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung die Scheibe E mit, welche die Kohlen aus einander schiebt, bis die vorschriftsmäfsige Lichtbogenstä'rke erreicht ist. In diesem Augenblicke berühren wieder beide Plättchen c¹ und d¹ ihre Schrauben c² und d² und hemmen hierdurch die Wirkung der Kraftmaschine. Da sich der Lichtbogen zufolge der Abnutzung der Kohlen vergröfsert und der Widerstand wächst, so wächst auch in demselben Mafs der durch die Gleichgewichtsvorrichtung H hindurchgehende Strom. Schliefslich wird der Anker L angezogen und hiermit der Stromschlufs zwischen c¹ und c² unterbrochen, so dafs der Pol iV¹ überhaupt nicht, sondern nur der Pol N stark erregt wird. Dieser zieht den Anker O an und dreht hierdurch die Scheibe E in derjenigen Richtung, welche eine Annäherung der Kohlen bewirkt. Die Anziehungskraft der Gleichgewichtsvorrichtung wird mit Hülfe der Schraube M geregelt und hierdurch der Widerstand oder die Bogenlänge bestimmt, auf welche der Motor die Kohlen einstellen soll.

Der Anker der Gleichgewichtsvorrichtung kann durch ein Gewicht r im Gleichgewicht erhalten werden, so dafs durch die Schwere, das Beharrungsvermögen oder irgend einen anderen Einflufs das Mafs des Widerstandes, welches die als Mafs für den Lichtbogen dienende Feder K bietet, nicht gestört werden kann.

Der Elektromagnet G, welcher die Scheibe E mit der Rolle D kuppelt, und die Gleichgewichtsvorrichtung sind im dargestellten Falle hinter einander geschaltet. Wenn der Widerstand des Lichtbogens stärker wird, so wächst auch der die Elektromagnete G und H umfliefsende Nebenstrom. Bei derjenigen Gröfse des Lichtbogens, für welche geregelt werden soll, zieht der Elektromagnet G seinen an einem Hebel befestigten Anker an und löst so die Zahnkupplung d^% aus.

Es bleibt demnach der Anker durch die Feder/¹ vomElektromagnetenG abgezogen und die Kupplung so lange in Eingriff, als der Abstand zwischen den Kohlenspitzen die vorschriftsmäfsige Länge nicht überschreitet. Tritt letzteres ein, so wird die Kupplung gelöst und die obere Kohle kann durch eigene Schwere sinken.

Der Elektromagnet G könnte übrigens ebenso gut im Nebenschlufs zum Lichtbogen oder mit der Hauptleitung parallel geschaltet sein. Der Elektromagnet G kann auch ganz fortfallen, indem seine Thätigkeit durch die Gleichgewichtsvorrichtung MHJL mit bewirkt werden kann.

Die elektrische Kraftmaschine kann anstatt auf eine Zahnstange auch auf eine Kette, Schraube, Zahnradgetriebe u. dergl. einwirken. Es können auch beide Kohlen derart verschoben werden, dafs der Lichtbogen beständig an derselben Stelle verbleibt.

Die aus der Gleichgewichtsvorrichtung und dem Elektromotor zusammengesetzte Einrichtung kann aufser bei Regelern für Bogenlichtlampen bei allen elektrischen Vorrichtungen Anwendung finden, welche die Benutzung von Wechselströmen gestatten. Die vorliegende Regelungsvorrichtung kann sowohl bei eigentlichen Wechselströmen, als auch bei aussetzenden Strömen Anwendung finden.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Bei elektrischen Einrichtungen, welche durch Wechselstrom betrieben werden, eine Regelungsvorrichtung , bestehend aus einem Anker (O), welcher unter dem doppelten Einflufs einer Feder (p) und des einen oder anderen von zwei je nach der Vergröfserung oder Verminderung des Widerstandes im Stromkreis zur Geltung kommenden Polen (N N¹) in Schwingungen versetzt wird und hierbei eine Scheibe (E) durch magnetische Anziehung nach der einen oder anderen Richtung mitnimmt, bis der Widerstand im Stromkreis wieder die vorschriftsmäfsige Stärke erreicht.

2. Bei der durch Anspruch i. gekennzeichneten Regelungsvorrichtung die Anordnung eines im Nebenschlufs eingeschalteten Elektromagneten (HIJ, dessen federnder, aus Stahl hergestellter Anker (L) mittelst eines gegabelten Armes (RR¹) auf zwei Stromschlufsplättchen (c^d¹) einwirkt, um hierdurch die eine oder andere der beiden die Pole (NN¹J beeinflussenden Nebenschlufsleitungen zu unterbrechen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.