DE671267C - Einrichtung zum Regeln von elektrischen Spannungen oder Stroemen mittels eines aus Kohlenscheiben zusammengesetzten Widerstandes - Google Patents

Einrichtung zum Regeln von elektrischen Spannungen oder Stroemen mittels eines aus Kohlenscheiben zusammengesetzten Widerstandes

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DE671267C
DE671267C DEA68237D DEA0068237D DE671267C DE 671267 C DE671267 C DE 671267C DE A68237 D DEA68237 D DE A68237D DE A0068237 D DEA0068237 D DE A0068237D DE 671267 C DE671267 C DE 671267C
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/625Regulating voltage or current wherein it is irrelevant whether the variable actually regulated is ac or dc
    • G05F1/63Regulating voltage or current wherein it is irrelevant whether the variable actually regulated is ac or dc using variable impedances in series with the load as final control devices
    • G05F1/644Regulating voltage or current wherein it is irrelevant whether the variable actually regulated is ac or dc using variable impedances in series with the load as final control devices being pressure-sensitive resistors

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  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Regeln von elektrischen Spannungen oder Strömen mittels eines. aus Kohlenscheiben zusammengesetzten Widerstandes Es sind Vorrichtungen zur Regelung von elektrischen Spannungen und Strömen bekannt, bei denen im Haupt- oder Nebenstromkreis oder im Erregerstromkreis elektrischer Maschinen als veränderlicher Widerstand eine aus einzelnen Kohlenscheiben zusammengesetzte Säule sich befindet, die einem wechselnden mechanischen Druck ausgesetzt ,ist und dadurch ihren Ohmschen Widerstand verändert. Die Kohlenscheibensäule wird durch die Kraft einer Feder zusammengedrückt. Dieser wirkt die Kraft eines Elektromagneten entgegen, dessen Erregerstromspule an den zu regelnden Stromkreis angeschlossen ist. Die magnetische Zugkraft wird vergrößert und der Druck auf die Kohlenscheibensäule verringert, je größer die Spannung oder der Strom werden will, und umgekehrt. Für einen theoretisch genauen Regelvorgang ist es notwendig, daß auf dem ganzen Weg, den der Regelmechanismus macht, die Summe der auf den Mechanismus einwirkenden Kräfte, wie der Kohlensäulengegendruck, die Federkraft, magnetische Zugkraft, gleich Null sind.
  • Wenn nicht komplizierte Ausgleichsmittel, sondern nur Hebelwerke zwischen Magnet, Feder und Säulenlagerung angewendet werden, kann man den ganzen Regelbereich der Kohlensäule nicht ausnutzen. Man muß sich auch damit abfinden, daß der zu regelnde Wert der Spannung oder des Stromes sich innerhalb mehr oder weniger großer Grenzen bewegt, damit beim Regelvorgang ein Sinken oder Steigen der Magnetamperewindungen bzw. der magnetischen Zugkraft entsteht. Um diese Regelgrenzen in einem erträglichen Maß zu halten, muß der Elektromagnet stark bemessen werden, was jedoch einen großen Erregerstrom erfordert. Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei welchen durch Anwendung von Federn oder Federgruppen, Kniehebel und biegsamem Federzugband, das sich an eine oder mehrere Leitkurven anlegt, erreicht wird, daß die auf den Mechanismus einwirkenden Kräfte in dem ganzen Regelbereich annähernd gleich Null sind, und zwar bei gleichbleibenden Magnetamperewindungen, so daß die Vorrichtung auf. einen bestimmten Regelwert arbeitet. Wenn durch längeren Betrieb sich die Höhe, die Elastizität, die elektrischen Eigenschaften usw. der Kohlenscheibensäule verändern, so verlieren aber alle diese Vorrichtungen die, erforderliche Genauigkeit der Regelung und müssen neu eingestellt werden.
  • Weiterhin sind Einrichtungen bekannt, bei denen unter Beibehaltung der Ausgleichsorgane zwischen Magnet und Kohlensäule die Steuerung des Magneten mittels eines mechanischen Zitterreglers erfolgt. Bei diesen Einrichtungen ist der Magnet an die zu regelnde Spannung angeschlossen. Der Zitterregler dient also lediglich als ein zusätzliches Regelorgan, um neben den bereits vorhandenen Ausgleichsorganen eine weitere Verfeinerun der Regelung zu erzielen. Im Hauptber@ich_ erfolgt also die Regelung durch den Magneten selbst, so daß die volle Regelwirkung des" Zitterreglers nicht ausgenutzt wird. Ein weiterer Nachteil dieser Einrichtung ist die Tatsache, daß der Magnet im Zusammenwirken mit dem Zitterregler sehr leicht in Eigenschwingungen bzw. Pendelbewegungen gerät, so daß dämpfende Organe erforderlich sind. Durch diese Dämpfungsorgane wird die Schnelligkeit der Regelung sehr gehemmt, so daß von einer Schnellregelung nicht mehr gesprochen werden kann. Auf Grund der verwendeten Hebelübertragungen ergibt sich der weitere Nachteil, daß der Kern des Magneten verhältnismäßig große Wege zurücklegen muß im Vergleich zu dem eigentlichen Hub der Kohlensäule. Um diese großen Wege zurückzulegen, werden aber im Verhältnis zu den schnellen Regelbewegungen des Zitterreglers viel zu lange Zeiten benötigt, so daß die Vorteile des Zitterreglers praktisch unausgenutzt bleiben.
  • Völlig abwegig sind auch die Bemühungen, etwa die Kohlensäule im Takte des Zitterreglers schwingen zu lassen, wie dies bei anderen Einrichtungen in Vorschlag gebracht wurde. Durch die dauernden Schwingungen des Magneten werden sehr ungünstige Wirkungen auf die Kohlensäule ausgeübt, welche sich in ihrer Elastizität und in ihren Widerstandswerten sehr rasch ändert.
  • Alle diese Nachteile werden bei der Einrichtung nach der Erfindung zum Regeln von elektrischen Spannungen oder Strömen mittels eines aus Kohlenscheiben zusammengesetzten Widerstandes, auf welchen elektromagnetisch ein veränderlicher Druck ausgeübt wird und die elektromagnetische Erregung durch einen von der zu regelnden Größe beeinflußten Zitterregler gesteuert wird, dadurch vermieden, daß der Druck . auf die Kohlenscheibensäule allein und unmittelbar von dem Elektromagneten erzeugt und ohneAusgleichs-oder Übertragungsorgane ausgeübt wird, und daß der Zitterregler eine mit einer Feder zusammenwirkende Summerwicklung besitzt, welche an einem Abgriffpunkt eines zwischen seinen Kontakten liegenden Widerstandes derart artgeschlossen ist, daß der Magnet den Schwingungen des Zitterreglers nicht folgen kann, sondern sich jeweils auf einen durch das Verhältnis der Offnungs- und Schließungszeiten der Kontakte des Zitterreglers bestimmten Mittelwert der Erregung einstellt. Durch den Zitterregler wird dann der Erregerstrom des. Elektromagneten so gesteuert, daß die effektiven Amperewindungen, d. h. also die magnetische Zugkraft, -und damit der Druck auf die Kohlensäule jeweils so groß wird, daß der Säulenwiderstand Spannung oder Strom auf den vorgeschriebenen Wert bringt oder a:üf diesem Wert hält. Dadurch, daß der Magnet unmittelbar und ohne Ausgleichs- oder übertragungsorgane auf die Kohlensäule wirkt, wird gegenüber allen bisher bekannten Anordnungen außer einer wesentlichen Vereinfachung der ganzen Einrichtung eine größere Regelgenauigkeit erzielt. Dies und die Schnelligkeit der Regelung wird bei dem fast trägheitslos arbeitenden Zitterregler dadurch erreicht, daß der Anker des Elektromagneten nur einen ganz geringen Regelweg zurückzulegen hat.
  • Die Einrichtung nach der Erfindung zeichnet sich weiterhin durch leichte Einstellmöglichkeit des Reglers gegenüber solchen mit Kurvenscheiben und Hebelwerken aus. Betriebsmäßig auftretende Veränderungen der Kohlensäule, beispielsweise durch Verschieben der Kohleblättchen, werden durch die Arbeitsweise des Zitterreglers sofort ausgeglichen, und durch die unmittelbare Kräfteübertragung von dem ,indirekt gesteuerten Magneten auf die Kohlensäule wird der Kräfteausgleich des Systems in besonders einfacher Weise erzielt. Ebenso wird durch den Zitterregler jeglicher Temperatureinfluß auf die Kohlensäule und den Elektromagneten ausgeglichen. Die Einrichtung nach der Erfindung erweist sich gegenüber Erschütterungen als vollkommen unempfindlich. Endlich besteht bei der Einrichtung nach der Erfindung der Vorteil, daß die Regelung sehr leicht auf verschiedene Längen und Teilungen der Kohlensäule eingestellt werden kann. Es bedarf hierzu keinerlei Auswechslungen irgendwelcher Einzelteile, wie dies sonst bei der Verwendung von Ausgleichsorganen erforderlich ist.
  • Die Abb. i und 2 zeigen Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung, und zwar für eine Spannungsregelung.
  • In Abb. i wirkt der Elektromagnet in mit der Wicklung s auf den Anker a der Kohlenscheibensäule h, wobei die Druckfeder f bei Mindesterregung des Elektromagnetenin die Kohlenscheibensäule k bis auf ihr Eigengewicht entlastet. Die Steuerung der Erregung des Magneten m erfolgt mittels des Zitterreglers z. Dieser besitzt die Wicklung p, welche mit ihren Enden 8, 9 an der zu regelnden Spannung I und III liegt. Außerdem ist der Zitterregler mit einer Summerwicklung g versehen, welche mit der Federe zusammen auf den Ankern des Zitterreglers einwirkt. Der Widerstandr liegt zwischen dem Drehpunkt q. des Ankers n und dem Kontakt i. Der Kontakt i ist finit dem Pol 13 der Kohlenscheiben Säule h sowie mit dem Leiter II leitend ver. Bunden. An dem Widerstand? ist ein ver. änderlicher Abgriffpunkt 5 vorgesehen, wel. cher mit dem Ende 6 der Summerwicklung g leitend verbunden ist. Das andere Ende 7 der SummerNvicklung g steht mit dem Drehpunkt q. des Ankers jz in Verbindung.
  • Der eine Pol der zu regelnden Spannung, und zwar der Leiber I, liegt direkt am Verbrauchsnetz x, während der, andere Pol der veränderlichen Spannung II über die Kohlenscheibensäule h dem Leiter III des Verbrauchernetzes x zugeführt wird.
  • Im Ruhezustand sind die Kontakte i und 2 des Zitterreglers geschlossen und überbrücken den 'Widerstand r. Im Erregerstromkreis des Elektromagneten in, ausgehend vom Punkt 13 an dem Leiter II, über Kontakt 1, 2 und Punkt ¢, 14, 15 nach I, kann der höchste Stromwert auftreten. Der Elektromagnet wird also stark erregt, und die magnetische Zugkraft auf den Anker a bzw. der Druck auf die Kohlenscheibensäule h hat den höchsten'Wert. Ihr Widerstand ist am geringsten. Die Spannung zwischen Leiter III und I ist dann nur wenig von der Spannung zwischen II und 1 verschieden. Wenn die Spannung zu steigen beginnt, so wird die Spule p des Zitterreglers stärker erregt. Bei Überschreitung des eingestellten, zu regelnden Grenzwertes wird der Ankern des Zitterreglers z angezogen. Die Kontakte 1, 2 werden geöffnet und der Widerstand r in den Erregerstromkreis der Spule s des Elektromagneten m eingeschaltet. Der Erregerstrom wird auf den Mindestwert verringert. Gleichzeitig wird die Summenwicklung g des Zitterreglers z über Punkt 5 am Widerstand r erregt. Die Amperewindungen der Spule q wirken denjenigen der Spule >> entgegen, so daß der Ankern wieder zurückgeht und die Kontakte 1, 2 sich schließen. Der -Erregerstrom in der Spule s des Elektromagneten m wird wieder auf den Höchstwert gebracht, so daß sich abermals die Kontakte 1, 2 öffnen und in ständiger Schwingung gehalten werden. Das Verhältnis der Öffnungs- und Schließzeiten des Kontaktes i, 2 bedingt die Stärke der Erregung des Elektromagneten in-. Es ist abhängig von der Erregung der Spule p des Zitterreglers z und, da diese an Leiter I und III, also -an der zu regelnden Spannung liegt, auch von dieser. Wenn die veränderliche Spannung zwischen Leiter 1 und II zu steigen beginnt, so will auch die Spannung zwischen Leiter I und III ansteigen. Das Arbeiten der Kontakte 1, 2 ändert sich derart, daß die 'Erregung in der Spule s des Elektromagneten in sinkt. Die magnetische Zugkraft auf den Anker a wird verringert und damit auch der auf die Kohlen-Scheibensäule h wirkende Druck. Ihr Widerstand steigt, und zwar so weit, bis der zu regelnde Spannungswert zwischen Leiter I und - III wiederhergestellt ist. Wenn umgekehrt die veränderliche Spannung zwischen I und II sinkt, wird durch das Arbeiten des Zitterreglers z die Erregung in der Spule s des Elektr omagneten in erhöht, die magnetische Zugkraft auf den Anker a und der Druck auf die Kohlenscheibensäule h vergrößert, ihr Widerstand verringert und damit die Spannung zwischen Leitung I und III auf den zu regelnden Wert gehoben. Der Kontakt i kann auch an Punkt 12, d. i. an Leiter I I I, angeschlossen werden.
  • Der Regelbereich des Zitterreglers wird nach der Erfindung durch Anbringung eines Kontaktes 3 vergrößert, der entweder direkt oder über einen Widerstand @v (i o, i i) an Leiter I angeschlossen ist. Wenn die Kontakte 2 und 3 geschlossen sind, wird die Spule s des Elektromagneten überbrückt und so der untere Grenzwert der Erregung, bedingt durch den Widerstand r, noch weiter herabgeregelt. Auch kann eine zweite Spule, die der Spule sentgegenwirkt, auf dem Elektr omagneten m. angebracht und zwischen Kontakt 3 und Leiter I geschaltet werden.
  • In Abb. 2 besitzt der Elektromagnet m' die Differentialwicklungen l', s'. Der Druck auf die Kohlenscheib:ensäule k' wird durch die Zugkraft des Elektromagneten in' bewirkt, der durch die Wicklung t' voll erregt wird. Das eine Ende 16 der Spule f' liegt an Leiter II (13), das andere Ende 1 7 an Leiter I. Der Kontakt i liegt an Punkt 14; er kann auch an Punkt 13 gelegt werden. Die magnetische Wirkung der Spule t' wird geschwächt bzw. aufgehoben durch die Spule s', deren Erregerstrom vom Zitterregler z' gesteuert wird. Im übrigen spielt sich der Regelvorgang der Anordnung nach Abb. 2 in analoger Weise wie bei Abb. i dargelegt ab.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Regeln von elektrischen Spannungen oder Strömen mittels eines aus Kohlenscheiben zusammengesetzten Widerstandes, auf welchen elektromagnetisch ein veränderlicher Druck ausgeübt wird und bei dem die elektromagnetische Erregung durch einen von der zu regelnden Größe beeinflußten Zitterregler gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck auf die Kohlenscheibensäule (k) allein und unmittelbar durch den Elektromagneten (in) erzeugt und ohne Ausgleichs- oder übertragungsorgane ausgeübt wird, und daß der Zitterregler (z) eine mit einer Feder (e) zusammenwirkende Summenwicklung (g) besitzt, welche an einen Abgriffpunkt (5) eines zwischen seinen Kontakten (i, z) liegenden Widerstandes (r) derart angeschlossen ist, daß der Magnet- den Schwingungen des Zitterreglers nicht folgt, sondern sich jeweils auf einen durch das Verhältnis der öffnungs- und Schließungszeiten der Kontakte des Zitterreglers bestimmten Mittelwert der Erregung einstellt. z. Einrichtung nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet; daß der Zitterregler (z) außer den Hauptkontakten (i, z) einen Nebenkontakt (3) besitzt, mittels dessen die Wicklung (s) des Elektromagneten (m) periodisch kurzgeschlossen wird. 3. Einrichtung nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (in') Differentialwicklungen besitzt, von denen die eine unmittelbar an die veränderliche Spannung angeschlossen ist und die andere von dem Zitterregler gesteuert wird.
DEA68237D 1933-01-04 1933-01-04 Einrichtung zum Regeln von elektrischen Spannungen oder Stroemen mittels eines aus Kohlenscheiben zusammengesetzten Widerstandes Expired DE671267C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE855570C (de) * 1948-10-02 1952-11-13 Anton Dipl-Ing Bauer Stufenlose Regelschaltung fuer elektrische Bahnen
DE892624C (de) * 1949-01-01 1953-10-08 Pintsch Electro G M B H Anordnung zur selbsttaetigen Regelung bzw. Konstanthaltung von elektrischen Spannungen mittels Kohledruckreglers
DE909359C (de) * 1949-03-10 1954-04-15 Electrom Soc Elektromagnetischer Regler zur Regelung eines elektrischen Stromkreises

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE855570C (de) * 1948-10-02 1952-11-13 Anton Dipl-Ing Bauer Stufenlose Regelschaltung fuer elektrische Bahnen
DE892624C (de) * 1949-01-01 1953-10-08 Pintsch Electro G M B H Anordnung zur selbsttaetigen Regelung bzw. Konstanthaltung von elektrischen Spannungen mittels Kohledruckreglers
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