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Beschleunigungsabhängiger Fliehkraftkontaktregler Zusatz zum Patent
699 840 Fliehkraftregler, die zur Regelung der Drehzahl von Elektromotoren o. dgl.
dienen. lassen notwendigereseise gewisse Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit
innerhalb gewisser Grenzen zu. Dies kommt daher, daß erst- eine bestimmte Abweichung
in der Geschwindigkeit der umlaufenden Massen eintreten muß, bevor eine Korrekturkraft
von genügender Stärke aufgebracht wird, und weiter daher, daß die Korrekturkraft,
wenn sie einmal vorhanden ist, ihren EinH.uß bis zur vollständigen Beendigung des
Regelvorgangs ausübt. Auf diese Weise verursacht leicht die Trägheit der Korrekturkraft
Überregelungen. Im Hauptpatent ist die Lehre angegeben, die Genauigkeit der Regelung
dadurch zu verbessern, daß das die Geschwindigkeit überwachende Gerät nicht nur
von den Geschwindigkeitsänderungen abhängig ist, -sondern auch von der Beschleunigung,
durch die sich eine bevorstehende Geschwindigkeitsänderung ;anzeigt und die sich
dann auswirkt, sobald die Geschwindigkeit der geregelten Anordnung von dem eingestellten
Wert abweicht.
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Es sind zwar schon Vorschläge für Fliehkraftschalterä also einmalig
schaltende Schaltvorrichtungen bekanntgeworden, welche nicht nur von der Geschwindigkeit,
sondern auch
von der Beschleunigung abhängig sind. Diesen Vorschlägen
liegt die Aufgabe zugrunde, den Anlaufvorgang oder den Auslaufvorgang eines Motors
beim Erreichen einer bestimmten Drehzahl oder beim Auftreten einer bestimmten Laständerung
bzw. eines Drehmome.ntstoßes durch einlilialiges Schalten zu steuern. Inn Gegensatz
hierzu handelt es sich bei Fliehkraftreglern um di@, Aufgabe, die Schwankungen der
WinkelgCscli-ivindigkeit der geregelten Maschine möglichst klein zu halten und tlberregehingen,
die infolge der Trägheit der Korrekturkraft des Reglers entstehen können, zu vermeiden.
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Eine besonders günstige Ausführungsform nach der Lehre des Hauptpatents,
die vor allem den Vorzug hat, eine besonders hohe Empfindlichkeit trotz kräftiger
Bauweise zu besitzen, besteht nach der vorliegenden Erfindung darin, daß das auf
Fliehkräfte ansprechende Element von einem durch Gewichte unsymmetrisch belasteten,
von :einer an der Welle des Fliehkraftreglers befestigten Feder getragenen Käfig
gebildet wird, dessen Schwerpunkt in der Achse des Fliellkraftreglers liegt.
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Im folgenden sei die Erfindung an Hand des in den Abbildungen gezeigten
Ausführungsbeispiels erläutert.
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In Fig. i ist :ein Elektromotor mit einer Ankerwicklung und einer
Feldwicklung 2 dargestellt, der durch Leitungen 3 und .l gespeist wird. Ein Regelwiderstand
5 dient zur Regelung des Feldes.
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6 ist ein Fliehkraftregler, der mit der 1Zotorwelle 7 gekuppelt ist
und über Leitungen 8, n den Feldwiderstand 5 beeinflußt. Der 1_eiter 8 ist mit einem
verschiebbaren Ab-"r eifkontakt am Widerstand 5 verbunden.
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Das Regelsystem 6 enthält einen umlaufenden Teil 13, der, wie
die Fig.3 und .l zeigen, an dem einen Ende mit einer Buchse 14. zum Anschluß an
die Motorwelle 7 versehen ist, und eine Welle 15, auf die ein Trägheitselement 16
in Gestalt eines massigen Ringes und ein Fliehkraftelement 17 in Form eines Käfigs
gelagert sind. Die Masse 16 ruht auf Kugellagern iS und hat somit einen Freiheitsgrad
der Bewegung gegenüber der Achse, auf der sie drehbeweglich sitzt.
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Auf dem Ende der Welle 15 ist eine Nabe i9 mittels einer Stellschraube
2a befestigt. Das Fliellkraftelement 17 besteht aus einem Käfig 2.1 mit einer Längsbohrung
52 und einer Querbohrung 53. Der Käfig ist auf der Nabe ig, die sich in die Längsbohrung
52 hinein erstreckt, angeordnet, und zwar in Kugeln 25 an den Enden eines Bolzen
26 gelagert, welcher selbst senkrecht zur Nabe angeordnet und an dieser gelagert
ist. Er trägt eine flache Feder 29, die sich in axialer Richtung durch die Bohrung
53 erstreckt und deren oberes - und unteres Ende 3 5 und 3(-) recht-«-vinkelig umgebogen
und an dem Käfig lxfestigt sind. Der in Fig. 3 senkrecht liegende mittlere Teil
der Feder 29 geht durch den Schwerpunkt des Käfigs 2.4 hindurch.
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Der Fliehkraftwirkung wegen ist der Käfig 24 mit unsymmetrisch angeordneten
Zusatzgewichten 4",. .1.4 (Fig. 3 @ versehen. Seine Bewegung im Linksdrehsinrie
Fig. 3 -# ist durch eine Stellschraube 4.; begrenzt. Ferner ist in der Nabe i 9
eine Stellschraube 4 8 angeordnet, deren inneres Ende einen Vorsprung 3.4 der Schraube
-.3 berührt und so die Feder 29 abstützt.
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Ans dem Ring 16 ragen Bolzen 54.. 55 (Fig. :2, heraus, die Kontakte
59 und 62 (Fig. 4. und 5 i betätigeil; diese sitzen an Bolzest 63 und 64, die an
den einander gegenüberliegenden Seiten des Käfigs 2.1 befestigt sind. 65, 66 sind
Kollektorriilge, die auf einer Isoliersch@-Abe 6; an dein Flansch 68 des Drehkörpers
13 sitzen und mit Bürsten 6q und ; 2 zusammenarbeiten. Hi!erdurcli wird der in Fig.
i gezeigte Stromkreis geschlossen.
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Aus Fig. i und 2 ist ersichtlich, daß der Kollektorring 65 durch einen
Leiter 7#-, mit dem vom Bolzen 63 getragen-,n Kontakt 59
verbunden ist und
der Kollektorring 66 durch einen Leiter ; .i mit dem vom Bolzeil 5 5 getragenen
. Kontakt 57. Das Schließen und Trennen der Kontakte 5; und 5c, verändert
also den wirksamen Wert des Feld@videistandes 5.
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Handelt es sich bei dem überwachten Motor um einen Umkehrantrieb.
so könneil besondere Kontakte 58 und 62 durch zusätzliche Schleifringe an der Scheibe
6; zur überwachung des Feldwiderstandes bi unigekehrter Drehrichtung benutzt werden.
Wie die Abbildungen zeigen, sind bei dem Ausführungsbeispiel die Kontakte 58 und
62 nicht .an einen Stromkreis angeschlossen.
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Der Regler .arbeitet folgendermaßen: Die Gewichte -3 und .i4. verursachen
beim Umlauf eine Verdrehung des Käfigs 24 um die Achse 26 im Rechtsdrehsinn (Fig.
3 ciitgegen der Vorspannung der Feder 29, die durch die Schraube 4.8 eingestellt
ist. Dadurch werden die Kontakte 59 und 62 (Fig. 5 aufwärts bewegt, also gegen die
Kontakte 57 und 58 gedrückt, die von der Masse i6 getragen werden. Infolgedessen
berühren sich die Kontaktpaare mit einem im Durchschnitt geringen Kontaktdruck,
der für den Übergang des bei normaler Motordrehzahl bindurchfließenden Stromanteils
genügt. Die Masse 16 wird durch Vermittlung der sich beriihrenden Kontakte 5; ,
59 im Rnchtsdrehsinne (Fig. 5 ) angetrieben.
Bei konstanter Geschwindigkeit
des Motors ist die Winkelbeschleunigung der Masse 16 gleich Null. Beginnt dagegen
eine Geschwindigkeitszunahme, so bewirkt die hlassenträgheit eine Verdrehung des
Schwungrades 16 im Sinne einer Zunahme des Kontaktdruckes zwischen den Kontakten
57 und 59 und einer Abnahme des Kontaktdruckes zwischen den Kontakten 58 und
62. Infolgedessen nimmt der Nebenschlußstrom durch die Leiter 8, 9 zu, und
die Änderung des das Feld 2 durchfließenden Stromes vermindert die Motorgeschwindigkeit.
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Die Kraft, durch welche die Kontakte 57 tuld 59 entgegen der Wirkung
der Feder z9 betätigt werden, wird also durch zwei Komponenten bestimmt, von denen
die eine von der Winkelgeschwindigkeit, die andere von der Winkelbeschleunigung
abhängt.
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Beim normalen Arbeiten des Reglers verändert der Motor ständig seine
Geschwindigkeit nur in .engen Grenzen und verursacht dadurch ein intermittierendes
Andrücken und Abheben der Kontakte 57 und 59. Beschleunigt sich die Motordrehzahl
über den Sollwert, so ergibt sich eine Winkelverdrehung des Schwungrades 16 gegenüber
der Motorwelle und damit eine zusätzliche Komponente, die den Drück zwischen den
Kontakten 57 und 59 zusätzlich beeinflußt. Diese Winkelverdrehung eilteiner infolge
der Geschwindigkeitszunahme sich ausbildenden Fliehkraftwirkung voraus, so daß das
Zusammenspiel dieser beiden Kräfte eine frühere Betätigung der Kontakte ergibt,
als wenn die Fliehkraft allein wirksam wäre. Entsprechend arbeitet die Anordnung
auch bei Verzögerungen bzw. Geschwindigkeitsabnahmen der zu regelnden Maschine.
Die Empfindlichkeit des Reglers -wird durch die neuartige Ausbildung bedeutend gesteigert
und die Gefahr von Überregelungen herabgesetzt.