DE716563C - Bandwiderstand zum Regeln hoher Stroeme - Google Patents

Description

• Bandwiderstand zum Regeln hoher Ströme Zur stetigen Regelung hohes Leistungen ist es bekannt, Wasserwiderstände zu verwenden, bei denen die Elektroden allmählich .eingetaucht werden, wodurch Regelstufen vermieden werden. Doch lassen sich Wasserwiderständ,q nicht überall -verwenden, weil sie - nicht auf Null - hhruntergeregelt werden können. und weil das Wasser zur .Wärmeabfuhr laufend erneuert öder, gekühlt werden muß. Schiebewiderstände, wie sie für kleinere Leistung verwendet werden, sind zur Regelung großer Ströme nicht mehr ausführbar, einmal, weil die Wärmeabfuhr ungünstig ist, dann aber, vor allem, weil beim überschalten von einer zur anderen Windung Lichtbögen entstehen, die zur frühzeitigen Zerstörung der Drähte führen. Bis jetzt half man sich dadurch, -daß man Gitter- und Bandwiderstände mit Anzapftingen versah und über zusätzliche Schalter in groben. Stuften regelte. Eine feinstufige Regelung verbot sich aus wirtschaftlichen Gründen und -vielfach wegen Platzmangels infolge der :erforderlichen hohen Anzahl von Anzapftingen,- Leitungen und Schaltelementen. Brei den neuerdings. @entwickelten feinstufigen- Widerständen mit kollektäzartiger Kontaktfläche traten diese Nachteile besonders in Erscheinung.
• Zur Vernichtung .großer Leistungen :eignen sich am bestell Bandwiderständen da einmal ihr Gewicht klein gehalten, dann aber auch die Wärme infolge ihrer verhältnismäßig großen Oberfläche. der Bandwiderstände gut abgeführt werden kann. Bandwiderstände, die als Regelwiderstände dienen, sind bekannt. So hat man z. B. Widerstandsband schraubenförmig hochkant . auf Porzellanzylinder gewickelt und, ähnlich wie bei Schiebewiderständen, durch einen an einer Führungsstange entlang gleitenden Kontakt geregelt. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß derartige Widerstände für hohe Leistungen nicht verwendbar sind, weil sich die Wärme infolge des Porzellankörper s auch bei künstlicher Belüftung schlecht abführen läßt. Der Kontakt ist weiterhin nicht in der Lage, hohe Ströme zu übernehrnen; da zwischen den einzelnen Windungen ähnlich wie bei Feinstttfwiderständen Spannungsdifferenzen entstehen, die zu einer vorzeitigen Zerstörung des Bandes und der Kontakte führen.
• Wesentlich günstiger- sind als lockere Spirale uhrfederartig aufgewickelte Bandwiderstände, bei denen die .Windungen in einer Ebene liegen. Solche Bandwiderstände haben den Vorteil, daß :man mit ihnen eine stufenlose Regelung rerzielen kann, wenn man den Kontakt der Spiralform folgend auf dem Widerstandsband gleiten lä.ßt. Wird aber bei solchen Widerständen das Widerstandsband auf der einen: Seite. durch Isolierstoffe gehalten, so ist eine günstige-Lüftung ausgeschlossen, und der Widerstand ist nur- für geringe Leistungen geeignet. Würden mehrere solcher Spiralen auf beiden Seiten seines gemeinsamen Halters angebracht, so könnten sie bei etwaigen Kurzschlüssen durch elektrodynamische Kräfte aus ihrer Halterung herausgetrieben werden.
• Um solche Bandwiderstände auch für höhere Leistungen geeignet zumachen, ist ve@ wichtig, daß der Strom nicht nur an einer Stelle, sondern mindestens an zwei, besser aber an noch mehr Stellen abgenommen wird. Man muß nämlich berücksichtigen, daß ein Widerstandsband nur dann richtig ausgenutzt wird, wenn es eine bestimmte Temperatur erreicht, so daß das Temperaturgefälle zwischen Band und Kühlmittel möglichst hoch ist. Nimmt man aber von einem erhitzten Band den Strom, wie dies bisher geschehen ist, nur an einer :einzigen Stelle ab, so stellt man fest, daß sich das Band hier zusätzlich erhitzt und bald zerstört wird. Hieran dürfte es auch liegen, daß solche Bandwiderstände bisher nur selten angewendet wurden. Als Hauptschwierigkeit gegen die Abnahme des Stromes an mehreren Stellen stellte sich zunächst heraus, daß bisher keine praktisch brauchbare Lösung bekannt war, durch die ein uhrfederartig aufgewickelter Bandwiderstand -Ton beiden Seiten durch Kontakte bestrichen -werden könnte. Wohl -war @es schon üblich, Bandwiderstände zickzackförmig anzüardnen und mit Bohrungen zu versehen, durch die ein isolierter Bolzen -hindurchgesteckt wurde. Solche Widerstände eignen sich jedoch nicht für stufenlose Regelung., Erfindungsgemäß wird- nun, ein auch für stufenlose Regelung= höchster" Leistung brauchbarer, als lockere. Spirale. uhrfedeJxartig gewickelter Bandwiderstand dadurch gescha'Ffen, daß die -radial angeordneten Befestigungsmittel; z. B. Bolzen, durch Bohrungen innerhalb des Bandes isoliert hindurchgeführt sind und daß -dien Säröin an den beiden Stirnseiten des Widerstandsbandes mittels ,zweier . oder mehrerer Kontakte, z. B. Rollen, abgenommen wird..' Eine solche Widerstandsanordnung erlaubt es, im Gegensatz zu den-bisher bekannten Ausführungen, nicht nur Widerstände für höchste Leistungen zu bauen und das Widerstandsmaterial restlos auszunutzen, sondern es-besteht jetzt. auch die Möglichkeit, eine größmie Anzahl solcher Widerstände axial hintereinander anzuordnen. und.in ein@arn gemeinsamen Luftstrome intensiv zu kühlen, ohne daß bei im 1Tetz auftretenden- Kurzschlüssen der Widerstand verformt oder beschädigt wird.. .. :. In. der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.. ' . Gemäß. Fig. i wird das spiralig gewickelte Widerstandsband a -Ton sternförmig angcördneten _BQlzenb mit abstandhaltonden Isolier= eücken r . -getragen: Die-- Bolzen b mäerden zweckmäßig zwischen zwei konzentrischen Ringend, und d2 in ihrer Lage gehalten. Der Strom wird durch einen Leiter c zugef ühr t und mittels der Kontaktrollen e, von denen in'- Fig. i nur eine sichtbar ist, über die Füh-'i%Liigsstangeg abgenommen. Als Stromabn.eh-- irrer sind Rollen gewählt, weil sie mit geringerem Reibungswiderstand geführt werden können als die ebenfalls vei-cvendbaren Schleifkontakte. Die Kontaktrollen laufen zweckmäßig auf der hohen Kante des Bandes, doch könnten sie auch auf der breiten Bandfläche laufen, ohne daß sich an dem Wesen der Erfindung etwas ändert. Gemäß Fig. 2 werden zwei Rollen e mittels Stangen g 'von beiden Seiten auf die Schmalkante des Wide:-standsbandes angedrückt wobei der Kontaktdruck von einer gemeinsamen Feder o geliefert -wird. Die Staugen g sind auf einer in. der Spiralenachse liegenden Welle rt schwenkbar und isoliert befestigt. Wird die Wellen um ihre Achse gedreht, so werden die Rollen e von den Stangen g an dem Widerstandsbanda entlang geführt, wobei Widerstand beliebig ' zu- oder abgeschaltet wird.
• . Wenn man die Befestigungsbolzen h durch Boln.-ungen des Widerstandsbandes hindurchführt, so -wird an diesen Stellen das Band geschwächt, außerdem wird hier derjenige Teil des Bandes, der in der. Windschattenseite des Kühlluftstromes liegt; schlechter gekühlt. Daher könnte man -das gesamte Baud nur so weit erhitzen, als diese geschwächte Stelle es aushält. Um. dies zu vermeiden, -iv@erden nach Fig..q. an den Durchtrittsstellen der Bolzen b einseitig oder auf beiden Seiten des Bandes Metallscheiben h angeordnet, wodurch sich einerseits der Widerstand des Bandes verringert, andererseits die Wärme besser abg ef ührt -wird.. _ In Fig. i ist ein Widerstand gezeigt, der aus. einer einzigen. Spirale besteht. Diese An# ordnung besitzt noch einzige Nachteile.. Zunäch'st, muß die: Wellen zur Bestreichung des ganzen Widerstandes sp oft. gedreht werden, als -Windungen vorhanden sind, -weiterhin ist es. j edo:ch auch s-chli#ier-ig, den "Strom von,- der Stangeg- abzufihz@en. Diese Nachteile lassen sich dadurch, vermeiden,. daß. urrau entweder die Bänder bifilar wickelt und durch. gemeinsa ne Rollen -Terbindet oder nach Fig..3 _ das Widerstandsband in eine äußere Hälfte a1 und eine innere Hälfte a2 unterteilt. Auf diese Weise wird der. Strom nicht, mehr über die Stangeg =abgeführt; da die beiden RQIIenei und e2 durch eine. B.r ücke f zu einer Einheit vereinigt sind;. -weiterhin macht die Welle t1 zur Ausregelüng des. gleichen Qhmwertes nur noch die halbe Umdrehungszahl, da: beide Spiralen- beim . Drehen. der... RQllexibrücke gleichzeitig äeschaltet_iverden.

  'Bei höheretz- -Strömen werden nicht : - niu

  gemäß Zig. z.- auf beiden Seiten des Wider-

  standes Rollen vorgesehen, vielmehr.,-ist es

  auch möglich, mehrere -Rollen in der Lauf-

  richtung - hiiitei.einandetzuschälten. und -alle

  gemeinsam. :an der Stromabnahme zu beteiligen.

  Hierbei ist- jbdorcli:zu-'_ berücksichtigen; . daß

  sich die. Strdme zunächst -nicht gleichmäßig

  verteilen,- da; wie:- F.ig. 5- -zeigt, dezweiten

  Rolle "ein zugätzliches- Stück des Bandes a,

  nämlich die .Strecke ei e3, vorgeschaltet ist.

  Man muß daher dafür SoTge tragen., daß. der-

  jenigen Rolle, die .nach- der stromdurchflosse-

  nen.: Seite- :des Widerstandsbandes ..zu lieft,

  e13 ,nfalls ein Widerstand växgeschaltet wird.

  Zu diesem - Zweck kann -man- entveder die

  Rollen . ans M.ateriä.lien @nerschiedener Leit-

  fähigkeit h;exstellenoder Zusatzurider.stäiide

  .in-die 'Ableitungen legen.:: - =_ - _ -

  Bei Verwendung . ,#an j e zwei Rollen hinter-

  einander; . ei, e3 . und . e2, kann man diese

  beiden Brücken nach Fig. -5' zu -einem Wagen

  vereinigen und den erforderlichen Widerstand

  für die auf der stromdurchflossenen= Seite des

  Widerstandsbandes liegenden Rollenr,=e@ als

  Achse f1 ausbilden.

  - Einen vollständigen Sttomausgleich für alle

  Rollen' kann man auch. dadurch erzielen-,- - d@aß

  man den Abstand- der Rollen nach Fig. 6 auf

  der inneren und- äußeren Spirale gleichhält

  und die Rollen e1 bis ek -ohne Widerstand` kreuz-

  weise: -elektrisch miteinander 'verbindet.

  U-_ zu @drzielen, daß älle.'vier-Röllen gleich-

  mäßig a-nliegen,--sind .die beiden Achsen f1

  =und 12: gemäß Fug:- 5 =gegeneinander' schwenk-

  bar, wobei *zur Verminderung der Stangen=

  .reibuni, in' r adialer Richttuib eine Ralle p dreh-

  bar- gelagert ist, während der Anschlag-q für

  eine: günstige Führung des Wagens sorgt.

  Zur Verbesserün.g der Stromabnahme emp-

  fiehlt es sich, die Widerstandsbänder an den

  Rändern umzubördeln oder zu verstärken, wie

  dies in Fig. q. bei h und nt veranschaulicht ist.

  Sollen höhere Leistungen -ven ächtet werden,

  als ein einziges Widerstandselemnent zuläßt,

  so kann man, wie Fig. 7 zeigt, mehrere Spi--.-

  ralen a .in einem gemeinsamen Luftkanal t hin-

  tereinandei anordnen und die Elemente par-

  allel oder in Reihe schalten. Jedes dieser

  Elemente besitzt dann z. B. eigene Strom-

  abnehmeizollen, für welche die Führungs-

  stangen auf der gemeinsamen Wellen isoliert

  voneinander befestigt sind- In diesem Falle

  können dann je zwei nebeneinanderliegende.

  StromabnehmemrolIen,e mit einer gemeinsamen

  radialen Führungsstangeä ausgerüstet sein,

  und die Feder .o zur Erzeugung des Kbntakt-

  druckes kann urimittelbar Avischen den be-

  nachbarten Rollen e liegen.

  Zur Kühlung dient .ein Ventilator r, der von

  einem' Motor s angetrieben, -wird- - MuL:: - dar

  Strom auf Seite des.. Motors abgenommen werden, sä wird dessen Welle - dürchbolirt und die Sdomabnelnnerachse n durch - diese hindurchgeführt. Auf dem Wellenende sitzt eine Seilscheibe tc des: Antriebes. Die Welle i2 kannvön Hand angetrieben werden oder durch einen Motorantrieb.- o,. dgl. ferngesteuert werden. - - - - -Statt die -Rollen oder Bürsten, mit den Führungsstangen g' zu drehen lind den- Widerstandskörper a stillstehen zu lassen, kann man auch diesen =drehen -und die - Rollen . oder Bürsten =festhalten. Besteht der Widerstand nur aus einer Spirale, so kam! dann der äußert Tragring r12 - metallisch als .Schleifring zur Stromzuführung ausgebildet werden.
• Zur Ersparung zusätzlicher -Schaltkontakte für der Mätovs empfiehlt es sich, denselben direkt in den Stromkreis der Widerstände zu schalten und den Motor dem Betrieb9-strorn derart- axizupas;sen, daß er sich in Gang setzt, sobald der -Widerstand belastet wird, Und jeweils so viel Luft. fördert, wie der Strömbelastürig des Widerstandes entspricht.

Claims (1)

1. PAT1;\TAINT, S1'RÜC13.r: 1. Bäridwiderständ turn Regeln hoher Ströme, dessen bandförmiger Widerstandskörper als lockere Spirale uhrfederartig aufgewickelt ist und: - von Kontakten bestrichen wird; die-zwecks stetigen Regelns des . Widetstandswertes be'ini Gleiten- auf dem blanken Widerstandsband seiner Spi--ralform- -folgen, wobei die Windungen- der Widerstandsspirale von'mehreren-radialen Befestigungsmitteln getragen und in ihrer gegengeitigen Lage gehalten werden, dadurct_.. gekdinizeichnetdäß die Befestigungsmittel (z. B.- BolzenU) durch Bohrungen innerhalb des Bandes isoliert hindurchgeführt sind und daß der Strom an den beiden Stirnseiten des Widerstandsbandes mittels zweier oder inehrener Köntakte (z. B. Rollen e) abgenommen wird. a- Bandwiderstand- nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da.ß das Widerstandsband an den für die Bolzen und die Stromzuführung durchbohrten Stellen durch. Metallscheiben (h) verstärkt ist. 3. Bandwiderstand nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Stirnseite des Widerstandsbandes in ihrer Be-7 wegungsrichtuilg hintereinander angeordnete Stromabnahmekontakte vorgesehen sind. 4.: Bandwiderstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Kontakt, welcher nach der stromdurchflossenen Seite des Widerstandsbandes zu liegt, .jetceils.-#e>@en höheren Gesamtwiderstand besitzt oder vorgeschaltet erhält als der nächstfolgende Kontakt. 5. Bandwiderstand nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die- Widerstandsspirale in eine äußere und .eine innere Hälfte (ai und a2) unterteilt ist und diese durch zwei zu :einer Brücke (f) vereinte Kontakte elektrisch miteinander verbunden: werden. 6. Bandwiderstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Widerstandsspirale bifilar gewickelt ist und äle Hälften durch gemeinsame Rollen verbunden. werden. 7. Bandwiderstand nach - Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von je zwei hintereinanderliegenden Kontaktbrücken (il und f2) dieselben zu einem Kontaktwagen vereinigt sind. * B. Bandwiderstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als gemeinsamer Vorschaltwiderstand für zwei Kontakte (El, e2) die auf der stromdtirchfios#-senen -Seite des Widerstandsbandes liegende Kontaktbrücke (f1) bzw. der Kontaktwagen mitverwendet wird. 9. Bandwiderstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei der vier Kontakte kreuzweise elektrisch miteinander verbunden sind. i o. Bandwiderstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte von einer um den Mittelpunkt der Spirale schwenkbaren, radial angeordneten Stange (g) mitgenommen und beim Regeln, den Spiralwindungen folgend, radial an dieser entlang geleitet werden. i i. Bandwiderstand nach Anspruch i o, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehinerstange unter Federkraft (o) steht, welche die Rollen an das Widerstandsband anpreßt. 12. Bandwiderstand nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsband an den Seitenkanten verstärkt, z. B. umgebördelt ist (k und rn). 13. Bandwiderstand nach Anspruch i mit in parallelen Ebenen nebeneinander angeordneten Widerstandsspiralen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromabnehmer paarweise zwischen je zwei Widerstandsbändern. angeordnet sind. 14., Bandwiderstand nach Anspruch io mit in parallelen Ebenen nebeneinander angeordnetenWiderstandsspiralen, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei benachbarte Stromabnehmer zusammen auf einer gemeinsamen Führungsstange (g) radial verschiebbar sind (Fig-7). 15. Bandwiderstand nach Anspruch 1q., dadurch gekennzeichnet, daß je zwei benachbarte Stromabnehmer von einer Feder an die beiden Widerstandsbänder gepreßt werden. 16. Bandwiderstand nach Anspruch i mit in parallelen Ebenen nebeneinander angeordnetenWiderstandsspiralen, dadurch gekennzeichnet, daß über Widerstandsspiralen und Stromäbnehmer in axialer Richtung Kühlluft geblasen wird. 17. Bandwiderstand nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralen mit ihren Stromabnehmern von einem gemeinsamen Kühlluftkanal umschlossen sind (Fig. 7) . 18.@ Bandwiderstand nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromabnehmer auf den Breitseiten des Bandes laufen.