DE60150C - Einrichtung an Vorrichtungen zur selbstthätigen Gleicherhaltung elektrischer Ströme und Spannungen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

SIEMENS & HALSKE in BERLIN.

Spannungen.

■ Patentirt im Deutschen Reiche vom 28. Februar 1891 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf solche selbstthätige Einrichtungen zur Regelung elektrischer Ströme, welche bestehen aus einem Steuerapparat (Strom- oder Spannungsrelais), welcher durch Veränderungen des ihn durchfliefsenden Stromes oder der Spännung an seinen Klemmen bethätigt wird, und aus einem Arbeitsapparat (elektromagnetischem Schaltwerk), dessen Bewegungen die gewünschte Regelung bewirken und durch den Steuerapparat ausgelöst werden.

Der Steuerapparat ist in den Figuren der beiliegenden Zeichnung nur schematisch dargestellt. Er besteht in bekannter Weise, wie aus der Fig. ι zu ersehen ist, aus einem Elektromagneten, dessen Wickelung Wc so angeordnet und eingeschaltet ist, dafs sie entweder von dem Strom, durchflossen wird, welcher gleichbleibend gehalten werden soll, oder dafs an ihren Enden die Spannung herrscht, welche aufrecht erhalten werden soll. Der Elektromagnet wirkt in bekannter Weise auf einen Anker Ac, welcher durch eine Feder zwischen zwei Stromschlufsstücken C₁ und C₂ im Gleichgewicht gehalten wird. Steigt der Strom in der Wickelung Wc, so bewirkt der Anker bei C₂ Stromschlufs, fällt der Strom in der Wickelung Wc, so schliefst der Anker Ac bei C₁ den Stromkreis.

Der Arbeitsapparat besteht in ebenfalls bekannter Weise aus einem elektromagnetischen Schaltwerk. Die Drehung der (in den Figuren schaubildlich angedeuteten) Welle Ws, welche durch irgend eine äufsere Arbeitsquelle herbeigeführt wird, erhält vermöge eines auf die Welle aufgekeilten Excenters E (oder einer anderen entsprechenden Einrichtung) das Schaltwerk Aa in beständiger hin- und hergehender Bewegung. Je nachdem nun der Elektromagnet M₁ oder der Elektromagnet M₂ erregt ist, wird durch die Sperrklinken K₁ K^ des Schaltwerkes das Zahnrad oder die Zahnstange Z nur bei der aufwärts oder nur bei der abwärts gerichteten Bewegung des Schaltwerkes mitgenommen.

Dabei ist es gleichgültig, ob durch die Drehung der Welle Ws das Schaltwerk gehoben oder gesenkt und das Zahnrad oder die Zahnstange Z bewegt wird, oder umgekehrt.

Die bis jetzt beschriebene Einrichtung, welche der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegt, ist als bekannt anzusehen. Es haftet ihr folgender Mangel an:

Da der Anker Ac des Steuerapparates im Gleichgewicht sein mufs, so lange der Strom in der Wickelung Wc die gewünschte. Gröfse beibehält, bei möglichst kleinen Abweichungen vo.n dieser Gröfse jedoch bei C₁ oder bei C₂ Stromschlufs bewirken soll, so wird auch die Kraft, mit der" er sich an die Stromschlufsstücke anlegt, stets aufserordentlich klein sein. Er wird dazu neigen, zu zittern und die Stromschlufsstücke C, oder C₂ los zu lassen, wobei die Funken, welche entstehen, schädigend auf die Reinheit der Berührungsflächen einwirken werden. ■ .

Um diesem Uebelstande vorzubeugen, erhält nach der vorliegenden Erfindung der Elektrosempiar

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magnet des Steuerapparates aufser der Wickelung Wc noch zwei Hülfswickelungen W₁ und W₂. Die Hülfswickelung W₁ ist der Wickelung Wc entgegenwirkend gewickelt; die Wickelung W₂ ist zu der Wickelung Wc unterstützend gewickelt.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung geht ohne Weiteres aus dem Schaltungsschema hervor. Fällt beispielsweise der Strom in der Wickelung Wc, so sinkt die Anziehungskraft des Elektromagneten im Steuerapparat. Der Anker Ac wird von der Feder gegen den Stronischlufs C₁ gedrückt, und gleichzeitig mit dem Elektromagneten M₁ des Schaltwerks wird auch die Hülfswickelung W₁ eingeschaltet; Da sie der Wickelung Wc entgegenwirkend gewickelt ist, so fällt die Erregung des Elektromagneten des Steuerapparates sofort um eine Gröfse, welche beliebig vorher bestimmt werden kann, so dafs sich jetzt der Anker Ac, der Feder folgend, fest an das Stromschlufsstück C₁ anlegt und einen funkenlosen Stromschlufs herstellt. Das Umgekehrte findet in genau derselben Weise statt, wenn der Strom in der Wickelung Wc über das gewünschte Mafs hinaus steigt.

Würde indessen keine weitere Vorkehrung getroffen sein, so würde nunmehr der Anker Ac von dem betreffenden Stromschlufsstück C, an welches er sich angelegt hat, überhaupt nicht mehr loslassen können. Das Schaltwerk würde also das Zahnrad Z fortwährend in demselben Sinne weiter bewegen.

Um dies zu verhüten, sind auf die Welle Ws zwei Paare von Schleifringen Sa₁ und Sb₁ und Sa₂ Sb₂ aufgesetzt. Die beiden Schleifringe Sa sind ganz aus leitender Masse hergestellt, die Schleifringe Sb aus isolirender Masse mit einem kurzen Stück L aus leitender Masse. Der leitende Schleifring Sa jedes Paares ist mit der Stromschlufsstelle L des isolirenden Schleifringes Sb desselben Paares leitend verbunden. Beide Paare sind von einander isolirt.

Die Wirkung dieser Einrichtung ist folgende: Der Strom in der Wickelung Wc des Steuerapparates sei beispielsweise gefallen, so legt sich der Anker Ac an das Stromschlufsstück C₁. Da aber in der auf der Zeichnung dargestellten Lage der Welle Ws die Bürste Bb₁ auf dem isolirenden Theil des Schleifringes Sb₁ aufliegt,, so kann kein Strom durch C₁ fliefsen. Es kann also auch kein schädlicher Funke entstehen. Indem sich nun die Welle Ws weiter dreht, kommt die Bürste Bb₁ mit dem leitenden Theil L des Schleifringes Sb₁ und somit auch mit dem Schleifring Sa₁ in Verbindung. Jetzt kann der Strom durch die Wickelung des Schaltwerk-Elektromagneten AZ₁ fliefsen und zugleich auch durch die Hülfswickelung W₁ des Steuerelektromagneten, so dafs der Anker Ac fest an das Stromschlufsstück C₁ angedrückt wird. Indem sich die Welle Ws weiter dreht, wird dieser Stromkreis wieder unterbrochen. Der Unterbrechungsfunken mufs aber an der Bürste Bb₁ stattfinden, denn der Anker Ac läfst nicht eher das Stromschlufsstück C₁ los, als bis der Strom wirklich unterbrochen ist. Bei Bb kann indessen keine Verunreinigung der Berührungsflächen auftreten, weil durch die beständige Reibung der Bürste auf dem Schleifring etwa entstehende Verbrennungsproducte fortwährend abgeschliffen werden. Wird die Stellung der Bürsten Bb zu dem Excenter E derart gewählt, dafs in demselben Augenblick, in welchem der leitende Theil L im Schleifringe unter der Bürste Bb hindurchgleitet, das Schaltwerk sich gerade am Anfange des entsprechenden Hubes nach oben oder unten befindet, so wird die betreffende Klinke K auch am Anfange des ihr entsprechenden Hubes in das Zahnrad Z eingreifen. Wenn die Klinke einmal eingegriffen hat, so genügt die Reibung der Klinkennase an dem Zahn des Zahnrades Z, um die abziehende Federkraft zu überwinden, bis zu dem Augenblick, in welchem der betreffende Hub vollendet ist. In diesem Augenblick läfst das Zahnrad Z die Klinke K. los, da das Schaltwerk seine Bewegungsrichtung umkehrt. Die Klinke K wird durch ihre Feder zurückgezogen, und dasselbe. Spiel wiederholt sich nach Vollendung eines Umganges der Welle Ws.

Aus dem Gesagten geht hervor, dafs durch die vorliegende Anordnung einmal der Stromschlufs im Steuerapparat, welcher die gewünschte Regelungsbewegung auslöst, völlig feuerlos, aber doch mit beliebig grofser Kraft bewirkt werden kann, und dann die Klinken K nur zu den Zeiten mit dem Zahnrad Z in Eingriff gebracht werden, in welchen sie wirklich Arbeit leisten sollen, indem sie beim Beginn ihres Rückganges aus dem Zahnrad herausfallen, so dafs sie niemals das Zahnrad hin- und herführen können, wie dies bei früheren Einrichtungen häufig geschah, wenn die Klinkennasen und die Zähne des Zahnrades nicht sehr sorgfältig gearbeitet waren.

Endlich gestattet die beschriebene Einrichtung aber noch eine wesentliche Vereinfachung des Schaltwerks gegenüber früheren Anordnungen.

Diese Vereinfachung ist in der Fig. 2 schematisch dargestellt. Bei dieser Anordnung . ist nur ein Elektromagnet M und dementsprechend nur eine Klinke K vorhanden. Die Schaltung ist ohne besondere Erläuterung verständlich. Beide Stromschlufsstücke C₁ und C₂ führen den Strom zu der Wickelung des Elektromagneten M. Da aber die Stromzuführung zu dem Elektromagneten M aufservon dem Stromschlufs bei C auch von den Stromschlüssen

bei Bb abhängig ist, so braucht man nur die beiden Paare von Schleifringen 5 gegen einander um i8o° zu verdrehen. Wird alsdann der Elektromagnet M durch Vermittelung des StromschlufsstUckes C₁ und somit durch das Paar von Schleifringen S₁ erregt, so greift die Klinke K nur am Beginn des nach oben gerichteten Hubes in das Zahnrad Z ein und bewegt dieses daher nur in dem Sinne des eingezeichneten Pfeiles. Im entgegengesetzten Falle dagegen greift die Klinke K nur am Beginn des nach unten gerichteten Hubes ein und bewegt das Zahnrad Z nur im entgegengesetzten Sinne.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung wird selbstverständlich nicht berührt, wenn statt eines jeden Paares von Schleifringen nur je ein Schleifring aus isolirender Masse mit einem leitenden Theil L angewendet wird, welches von hinreichender axialer Ausdehnung ist, so dafs beide Bürsten B darauf schleifen können.

Das beschriebene Verfahren, welches darin besteht, dafs die Hülfswickelungen W₁ W₂ und die Elektromagnete M nur dann erregt werden, wenn sie in Thätigkeit treten sollen, ist im wesentlichen als ein Beispiel möglicher Anwendungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Da die Hülfswickelungen W₁ W₂ gleich viele Ampere-Windungen enthalten und einander entgegenwirkend geschaltet sind, so kann man selbstverständlich auch eine Schaltung bilden, bei welcher beide Wickelungen W₁ und W₂ gleichzeitig erregt bleiben, so lange sie unthätig sein sollen. Soll die eine oder die andere von ihnen in Thätigkeit treten, so wird die andere oder die eine kurz geschlossen. Die Einzelheiten einer solchen Anordnung sind allgemein bekannt, und die zur Ausführung nöthigen Schaltungsänderungen ergeben sich für jeden Sachverständigen von selbst.

Claims (1)

1. Patent-An sproch:

   Bei elektrischen Steuerapparaten, welche bei einer von der normalen Stromstärke bezw. Spannung abweichenden Gröfse Stromschlüsse zu bewirken haben, die Anordnung von Hülfswickelungen (W₁W₂J, welche gleichzeitig mit den Elektromagneten des Schaltwerkes (M₁ M₂) durch denselben Strom erregt werden, und welche so gewickelt sind, dafs durch ihre Thätigkeit die Innigkeit der durch das Sinken bezw. Steigen der Stromstärke oder der Spannung hervorgebrachten Berührung der betreffenden Stromschlufsstücke des Steuerapparates befördert wird, wobei gleichzeitig die Hülfswickelungen mit Schleifringen der das Schaltwerk bewegenden Welle derart verbunden sind, dafs die Ströme in diesen Wickelungen wieder unwirksam gemacht werden, sobald die durch den Steuerapparat veranlafste Bewegung begonnen hat oder ausgeführt ist.