DE55169C - Anordnung des wirksamen Magnetfeldes bei elektrischen Regulatoren - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Regulator, der bei begrenzter Bewegungsweite in jeder Lage, die er innerhalb derselben einnehmen kann, eine gleichförmige Kraftäufserung · erzeugen soll, so lange, als die Stromstärke gleichförmig bleibt, dagegen entsprechend in seiner Kraftäufserung verändert werden soll, sobald die Stromstärke eine Aenderung erfährt.

Zu diesem Zwecke fliefst der Strom durch einen Leiter, der in einem Magnetfeld liegt. Bekanntlich ist die aus solcher Combination entspringende Kraftäufserung proportional der Stromstärke, der Länge des Leiters und der Stärke des Magnetfeldes. So lange die Stromstärke, die Stärke des Magnetfeldes und die Länge des Leiters unverändert bleiben, ist bei jeder Lage des Leiters im Magnetfeld die auf seine Richtung senkrechte Kraftäufserung gleichförmig. Aendert man dagegen die Stromstärke, so erfährt auch die Kraftäufserung eine entsprechende Aenderung ihres Werthes. Man kann die Kraftäufserung verstärken, wenn man zugleich mit der Stromstärke auch die Stärke des Magnetfeldes ändert, was bekanntlich dadurch leicht zu erreichen ist, dafs man das Magnetfeld mittelst eines Elektromagneten ■ erzeugt und diesen durch denselben Strom erregt, welchen man durch den Leiter fliefsen läfst.

Je nachdem das Magnetfeld oder der Leiter fest und das andere Glied des Systems beweglich ist, wird dieses bekanntlich verschoben, sobald die auf den Leiter ausgeübte Kraft- ' ä'ufserung bezw. die Wirkung des Magnetfeldes das Gewicht des betreffenden Gliedes überwindet.

Der neue elektrische Regulator ist nun so eingerichtet, dafs der als Spule gebildete Leiter sich beständig mit einer gleichen Länge bezw. gleichen Anzahl von Windungen im Magnetfeld befindet, indem entweder das Magnetfeld in einen verhältnifsmäfsig geringen Raum concentrirt ist und der Leiter eine lange Spule bildet, die sich durch diesen Raum hindurchbewegt, bezw. umgekehrt; oder indem das Magnetfeld gleichmäfsig über einen in der Lä'nge ausgedehnten Raum vertheilt ist und der Leiter eine kurze Spule bildet, die sich innerhalb dieses Raumes verschiebt, oder umgekehrt.

In Fig. 1 ist der erste Fall veranschaulicht. Das kurze Magnetfeld ist so erzeugt, dafs durch eine Oeffnung im Polstück P des Elektromagneten E ein Eisenstab B hindurchgesteckt und durch das Schlufsstück C mit dem anderen Ende des Elektromagnetkernes verbunden ist. Der Leiter S umgiebt frei beweglich den Stab B mit einer beliebigen Anzahl von Windungen, beispielsweise in.solcher Richtung gewickelt, dafs die Verschiebung der Spule in der Pfeilrichtung erfolgt.

In Fig. 2 ist der zweite Fall verdeutlicht. Hier ist ein gleichförmig in der Länge ausgedehntes Magnetfeld dadurch gebildet, dafs der an beiden Enden mit Magnetisirungsspulen E¹ von entgegengesetzter Bewickelung versehene Eisenstab B in eine Eisenröhre P² gesteckt und an beiden Enden mit derselben durch Schlufsstücke C C verbunden ist., so dafs ein

Elektromagnet mit concentrischen Schenkeln entsteht. Der Leiter S besteht hier aus einer kurzen Spule, die freibeweglich den Mitteltheil des Stabes B umgiebt. ·' ■

Ein Vergleich dieser beiden Figuren läfst erkennen, dafs die Bewegungsweite eine begrenzte ist; im ersten Falle durch die Länge der Spule, im zweiten durch die Längenausdehnung des Magnetfeldes; man ersieht ferner, dafs in jedem der beiden Fälle die Anzahl der wirksamen, d. h. im Magnetfeld liegenden Spulenwindungen bei der Verschiebung dieselbe bleibt; denn in Fig. 2 treten die Windungen der Spule überhaupt niemals aus dem Magnetfeld heraus, während in Fig. 1 in demselben Mafse, als eine Windung aus dem Magnetfeld heraustritt, eine andere Windung in dasselbe hineintritt.

Man kann auch den Stab B mit dem Leiter beweglich machen, wie das Beispiel Fig. 3 verdeutlicht. In dieser Anordnung (Fig. 3) ist der Eisenstab B frei beweglich durch die rechtwinklig aufgesetzten Polstücke PP¹ des Elektromagneten gesteckt und mit dem Leiter S so bewickelt, dafs aus dem mittleren Punkt M die eine Hälfte der Windungen in der einen Richtung und die andere Hälfte der Windungen in der entgegengesetzten Richtung verläuft, so dafs die beiden Kraftäufserungen in derselben Richtung wirken. Der Hub findet hier seine Grenze, wenn der Punkt M vor das eine oder andere Polstück tritt.

In Fig. 4 ist in einer Ausführungsform der Fall verdeutlicht, wo die Wirkung des Magnetfeldes zum Antrieb benutzt wird, indem der Elektromagnet E frei beweglich über zwei feststehende, vom Leiter 5 umwundene und unter sich verbundene Eisenstäbe B geschoben ist. Der Leiter 5 umgiebt jeden der beiden Stäbe mit der gleichen Zahl von Windungen, und sind diese wiederum der Stromrichtung entsprechend so gerichtet, dafs sich der Elektromagnet mit beiden Enden in derselben Richtung verschiebt.

Wird, wie in Fig. 5, der Stab B zu einem Ring ausgebildet, dieser mit dem Leiter S, wie in Fig. 3, bewickelt und drehbar zwischen den Polstücken des Elektromagneten E gelagert, so erhält man einen Regulator, der bei einer Bewegungsweite des Ringes gleich ²/₅ von dessen Umfang für jede Lage des Ringes eine gleichförmige Kraftäufserung giebt. .

Der einer Anzahl seiner möglichen Ausführungsformen nach beschriebene elektrische Regulator kann insbesondere Anwendung zur Regulirung aller derjenigen elektrischen Apparate finden, welche entweder mit gleichbleibender Stromstärke oder mit gleichbleibender elektromotorischer Kraft zu arbeiten haben. Im ersteren Falle ist die Bewickelung (Leiter S¹ und Elektromagnetspule) aus dickem Draht hergestellt und mit derjenigen des zu regelnden Apparates in Hintereinanderschaltung verbunden; im letzteren Falle besteht die Bewickelung aus dünnem Draht und ist mit derjenigen des zu regelnden Apparates in Parallelschaltung verbunden. Endlich kann man den Regulator auch mit Differential be wickelung, halb in Hintereinanderschaltung und halb in Parallelschaltung versehen.

In Fig. 6 ist die Verwendung des Regulators, unter beispielsweise!* Benutzung der Ausführungsform Fig. 3, zur Regelung von elektrischen Bogenlampen gezeigt. Der mit dem Leiter bezw. der Spule S bewickelte Eisenstab B ist am unteren Ende zum unteren Kohlenhalter ausgebildet und mit dem oberen Ende an eine Schnur bezw. Kette angehängt, die, über eine Rolle ρ geführt, am anderen Ende den oberen Kohlenhalter trägt. Der untere Kohlenhalter ist schwerer als der obere, so dafs also die beiden Kohlen beim Ruhen der Lampe aus einander gezogen sind. Der den Elektromagnet E und die Spule S enthaltende Stromkreis ist an den Klemmen der Lampe abgezweigt, und sind die Verbindungen so, dafs die eintretende Kraftäufserung den unteren Kohlenhalter zu heben strebt. Schickt man nun Strom in die Lampe, so werden die beiden Kohlen gegen einander bewegt. Sobald dieselben'jedoch in Berührung gerathen, bildet sich der Lichtbogen und sinkt nun die elektromotorische Kraft an den Lampenklemmen; infolge hiervon sinkt entsprechend auch die Kraftäufserung auf den unteren Kohlenhalter, so dafs dieser nun von seinem überschüssigen Gewicht nach unten gezogen wird. Der Lichtbogen verlängert sich also; dies hat aber die Wirkung, dafs an den Lampenklemmen die elektromotorische Kraft wieder anwächst. Der Zw^?eigstrom wächst in demselben Verhältnifs und damit auch die Kraftäufserung auf den unteren Kohlenhalter, bis schliefslich bei einer gewissen Lichtbogenlänge die Kraftäufserung im Regulator dem Mehrgewicht des unteren Kohlenhalters das Gleichgewicht hält. Man kann die Lichtbogenlänge, bei welcher das Gleichgewicht sich einstellt, also dadurch regeln, dafs man dem einen oder anderen Kohlenhalter eine entsprechende Mehrbelastung zutheilt. Infolge des stattfindenden Abbrandes verlängert sich der Lichtbogen und nimmt infolge dessen die elektromotorische Kraft an den Lampenklemmen wieder zu mit der Wirkung, dafs die äufsere Kraftäufserung im Regulator eine entsprechende Verstärkung erfährt und die Kohlen bis zur Wiederherstellung des gekennzeichneten Gleichgewichtes wieder einander nähert. Bei einer sich wie beschrieben regelnden Bogenlampe wird also

die elektromotorische Kraft an den Lampenkfemmen gleichförmig erhalten. Indefs kann man sie auch mit zwei Differentialbewickelungen versehen, und ist es in diesem Falle der Unterschied zwischen den Wirkungen der beiden Bewickelungen, welche die Bogenlänge regelt.

In Fig. 7 ist, ebenfalls mit beispielsweiser Benutzung der Ausführungsform Fig. 3, der Regulator in Verbindung mit einem Apparat dargestellt, der Stromkreise durch Einschalten von Widerständen zu beeinflussen hat. Der von der Spule S umgebene Stab B ist hier benutzt, um ein Verbindungsstück V über die

Stromschlufsstücke eines Widerstandes R zu schleifen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   An elektrischen Regulatoren, die dadurch eine von der Lage der gegenseitig sich bewegenden Theile unabhängige Wirkung ausüben sollen, dafs entweder eine lange Spule in einem kürzen Magnetfelde oder eine kurze Spule in einem langen Magnetfelde sich bewegt, die Anordnung des Magnetfeldes in. der Weise, dafs durch den Kern der Spule der das Magnetfeld bildende Magnet geschlossen wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.