DE744764C - Elektrische Regeleinrichtung mit Schwingregler - Google Patents

Description

• Elektrische R6geleinrichtung mit Schwingregler Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Regeleinrichtung mit Schwingregler, dessen bewegliches Kontaktstück insbesondere zwischen zwei feststehenden Kontaktstücken vibriert und die Erregerwicklung beeinflußt. Gemäß der Erfindung ist zur Veränderung der Schwingungszahl des Reglers parallel zur Erregerwicklung ein Schwingungsstromkreis geschaltet. Durch eine derartige Anwendung des Schwingungsstromkreises wird somit die Zeitkonstante des gesamten Systems (Stromkreises) verändert, wodurch rückwirkend die zu regelnde Spannung und die Schwingungszahl des beweglichen Reglerkontaktes je nach den Erfordernissen direkt beeinflußt bzw. die Frequenz des Stromkreises durch die geeignete Wahl der Kapazität und gegebenenfalls der Induktivität in gewünschter Weise vorher festgelegt wird. Außerdem erlaubt die Erfindung, vorübergehend auftretende elektrische Überspannungen sowie die darauf zurückzuführenden Stöße und Störungen in den abgestimmten, z. B. zur Steuerung, zum Herbeiführen von Signalen usw. dienenden Stromkreisen zu vermeiden. Infolgedessen läßt sich der Schwingregler nach der Erfindung mit besonderem Vorteil z. B. zur Steuerung der Betriebsspannung von Motorgeneratoren für elektrische Fahrzeuge, z. B. Lokomotiven, anwenden, die mit selbsttätigen, von einem derartigen Generator gespeisten Wagensignaleinrichtungen ausgerüstet sind.
• Der Schwingungsstromkreis des Reglers kann gemäß einem weiteren Vorschlag nach

  der Erfindung durch eine in Reihe mit dem

  Reglerkontakt geschaltete Drossel und einen

  parallel zum Kontakt geschalteten Kondensa-

  tor gebildet werden, der gegebenenfalls mit

  einem Ohmschen Widerstand in Reihe ge-

  schaltet wird. In einem solchen Falle wird

  durch die Drossel die Aufbaugeschwindigkeit

  des Stromes beim Schließen des Stromkreises

  verringert, durch den Kondensator hingegen

  die beim Öffnen des Kontaktes angesamineIte-

  Energie absorhiett.

  Es ist zwar an und für sich hei elektrischen

  1@egeleinrichtungen gebräuchlich, Kondensa-

  toren vorzusehen. Hierbei handelt es sich je-

  doch nicht tun die Anwendung zum Zweck;

  der Veränderung der Schwingungszahl. So

  ist es beispielsweise bekannt, Iwc@ndensatoren

  parallel zti den Reglerkontakten oder zti den

  C:'regerstroinhreisen zu schalten. Dies ei'tolgt

  bei den bekannten Regeleinrichtungen jedoch

  zu dem Zweck, die an den Kontakten a@ift@c-

  tenden Funken, die z. B. im Hinblick auf dir

  verhältnismäl.lig hohe Induktivitä t der Feld-

  w?clzlung besonders unangenehm sein können,

  zu vermeiden und dadurch Störungen in der

  Wirkungsweise der Reglerkontakte zti ver-

  mindern und ihre Lebensdauer heraufzusetzen.

  Außerdem ist es bei Regeleinrichtungen bc-

  kannt, Kondensatoren in der Rückführung

  vot'zuselieti, die. dazu dient daß (las Steuer-

  organ sein Kommando aufhebt, bevor der

  Sollwert der Spannung voll erreicht ist.

  In Fig. i der Zeichnung ist die Bauart eines

  für die Änwendung bei der Erfindung geeig-

  neten Schwingspulenreglers teilweise im

  Schnitt, teilweise in Seitenansicht dargestellt.

  Fig.2 zeigt eine bis jetzt übliche Schaltun"

  bei der die Steuerung des Spannungswertes

  eines elektrischen Generators mittels eines

  I'\.Calers nach Fig. z erfolgt.

  Fig. 3 stellt eine Schaltung gemäß der Er-

  findung dar.

  ' Der-in Fig. i dargestellte Regler enthält

  eine magnetische Einrichtung, die einen mitt-

  leren bewickelten Schenkel i und einen äul')e-

  ren Schenkel 2 besitzt, der in einem rin-för-

  migen Teil 3 endigt, der ein Ende des beweg-

  lichen Schenkels i umgibt. Für die 'Iagneti-

  sierung des Kernes ist eine Wicklung .1 vor-

  gesehen, die den größeren Teil des Schenkel-, i

  umschließt und in Serie mit einer kleineren

  .Spule 5 geschaltet ist, die an einem beweg-

  lichen Arm 6 angebracht ist. Die Wicklung 5

  umgibt mit ihren Windungen den Endteil des

  bewickelten Schenkels i der magnetischen

  Einrichtung und liegt in dem Flußpfad fi-

  schen dem bewickelten Sehenkel und dem riitg-

  förnligen Teil 3 des äußeren Schenkels 2.

  Der ringförmige Teil 3 der magnetischen

  Einrichtung ist mit zwei nach oben vorstehen-

  den Stützteilen 7 versehen, von denen einer in

  Fig. i durch gestrichelte Linien gekennzeich-

  net ist. In diesen Stützteilen wird der 1-e-

  gabelte Arm 6 mittels einer viereckigen

  Stange 8 getragen, die sich durch die Fliigel

  (dünne Wandungen) des Armes 6 zwischen

  den beiden Stützteilen 7 erstreckt. Außerdem

  ist eine ähnliche Stange 9 zwischen den Flii-

  gein des :@rtnes 6 zur Schaffung eines Dreh-

  punktes vorgesehen, um den der Arin 6 gegen

  den magnetischen Zug der Ankerwicklung 5

  gedreht werden kann. Die Stangen 8 und

  werden in ihrer dargestellten Lage mittel<

  Klemmstücke 12 und 13 gehalten, die mitein-

  ander durch einen Schraubbolzen 14 verbun-

  den sind.

  Die bewegliche Spule z; ist auf eine @Ictall-

  hülae 15 aufgesteckt, die an den Flügeln des

  Annes 6 durch geeignete NIittcl, z. B. Niete»

  16, befestigt wird. Die- Flügel des .\rine: 0

  sind an . ihren oberen Enden mittels eine:

  Querstückes 17 verbunden, an welchem ein

  Tragarm IS angebracht ist. An dune .\rin rS

  ist ein Kontaktstück 1g mittels einer Scliraul@e

  22 b°festigt. Es sind zw2-i fe=tsteiiende. mit

  dem beweglichen Kontaktstück 22 zusammen-

  wirkende Schaltstücke 23 und 2.1 vorgesehen,

  die durch passende Mittel, z.B. \`@"inl;elstücl;e

  25 und 26 sowie Schrauben 27 und 2S, a»

  einer Tafel 3o angebracht «-erden.

  Ferner ist eine Bet:itigtnigsfedei' 32 Vor<'e-

  s_hen, deren eines I?n=le mittels einer Stell-

  schraube 33 an einem Arin 34 befestigt ist.

  der sich in bezug auf die magnetische Ein-

  richtung nach oben erstreckt und der mit

  seinem anderen Ende an einem flachen haken-

  förmigen Organ angreift, gegen welches :ich

  die Stange g abstützt, um den Arin 6 in ('hr-

  zeigerrichtung nach Fig. i bewegen zu @n-

  nen, damit normalerweise der Kontakt zwi-

  schen den Iontaktstiicken 19 und 2.4 attfrerlit-

  erhalten wird.

  Es sei bemerkt; daß die Stangen S und 9

  solche Stellungen einnehmen, daß die dic

  Drehachse für den Arm 6 bildende Kante 36

  der Stange 8 unterhalb und rechts von der

  Kante 3 7 der Stange 9 liegt, an der das haken-

  förmige Organ 35 angreift, welches durch die

  Feder 3 2 bewegt wird. :@n dein Arin 6 kann

  zur Begrenzung seiner Bewegung ein I1(@lzei@

  3S angebracht werden.

  Gemäß Fig. 2 der Zeichnung ist ein Gen;-

  rator .4i vorgesehen, der eine an den Leitern

  .13 und .1.1 eines Stromkreises angeschlossen-

  Ankerwicklung .42 und eine@eidwichlung 45

  besitzt, die in Reihe mit einem Feldwiderstand

  -,(i zwischen den Leitern .13 und .1.1 geschaltet

  i st.

  Das bewegliche Kontaktstück 19 des Reg-

  lers ist mit (lem t"erzweigungspunlct 47 zwi-

  schen der Feldwiclcltuig.15 Lind dem @@-ider-

  stand _16 verbunden. Das fcststeliuitd;# h0n-

  taktstück 24 ist mittels des Leiters 48 mit.dem Stromleiter 44 und das feststehende Kontaktstück 23 über den Widerstand 49 mit dem Stromleiter 43 verbunden. Die Reglerwicklungen 4 und 5 sind in Reihe mit dem Widerstand 53 und den Leitungen 51 und 52 geschaltet, damit sie in Übereinstimmung mit der zwischen den Stromleitungen 43 und 44. herrschenden Spannung erregt werden.
• Die Wirkung des Reglers ist etwa folgende: Wenn der Generator 41 angelassen wird und die Spannung unterhalb ihrer normalen oder gewünschten Größe sinkt, so wird das untedem Einfluß der Feder 32 befindliche Kontaktstück ig in Kontakt mit dem Kontaktstück 24 gehalten; auf diese Weise wird der Widerstand 46 kurzgeschlossen und der Feldwicklung 45 volle Generatorspannung aufgedrückt. Während die Generatorspannung ihren vorgeschriebenen normalen Wert in Abhängigkeit von der Spannung der Feder 32 und dem Olimwert des Widerstandes 53 erreicht, wird die bewegliche Wicklung 5 gegen die Wicklung 4, und zwar gegen die Wirkung der Feder 32, angezogen. Auf diese Weise werden die Ko.ntaI:tstücke ig und 24 getrennt und der Widerstand 45 in den Feldstromkreis des Generators eingeschaltet. Durch das Einfügen des Widerstandes 46 in den Feldstromkreis des Generators wird die Generatorspatinung vermindert; die Erregung der Wicklungen 4 und 5 wird herabgesetzt und der Kontakt zwischen den Kontaktstücken ig und 24 wieder herbeigeführt. Der Regler wird fortdauernd in Schwingungen versetzt, die wiederholt den Kontakt und die Trennung der Kontaktstücke ig und 24 verursachen, wodurch eine entsprechende Verstärkung und Verminderung der Erregung der Feldwicklung 45 innerhalb enger Grenzen herbeigeführt und somit eine gewünschte, im wesentlichen konstante Spannung des Generators 41 erreicht wird.
• Wenn die Generatorspannung das Bestreben hat, abnorm anzusteigen, oder wenn die Trennung der Kontaktstücke ig und 24 zum Aufhalten des Anstieges der Generatorspannung nicht zeitig genug vor sich ,gehen sollte, so wird das Kontaktstück ig vom Kontaktstück 24 wegbewegt und mit dem Kontaktstück 23 in Eingriff gebracht, wodurch die Generatorfeldwicklung45 teilweise kurzgeschlossen und eine schnellere Herabminderung der Generatorerregung verursacht wird, als es durch das Einschalten des Widerstandes 46 in den Stromkreis der Generatorfeldwicklung der Fall wäre. Bei variabler Generatordrehzahl, wie es z. B. bei elektrischen Fahrzeugen, insbesondere Eisenbähnfahrzeugen, der Fall ist, kann die erforderliche niedrige Felderregung bei hoher Generatordrehzahl verursachen, daß die Rege-Jung der Generatorspannung durch wiederholte schnelle Kontaktbildung und Trennung statt, wie oben beschrieben, zwischen Kontaktstücken i9 und 2q., zwischen den Kontaktstücken ig und 23 herbeigeführt wird. Unter diesen Bedingungen werden die Widerstände 46 und 49 Stromstößen ausgesetzt, da dieser Widerstandsweg einen vernachlässigbar klei-. nen Selbstinduktionswiderstand hat, so daß der Strom praktisch augenblicklich auf- und abgebaut wird, wenn die Reglerkontaktstücke 23 und i9 miteinander in Kontakt gebracht und voneinander getrennt werden. Da der Strom, der durch den Generatoranker 42 hindurchgeht, einen beachtlichen resultierenden Widerstand hat, so ruft diese plötzliche Änderung im Strom durch die Reglerkontaktstüeke scharfe Übergangsstöße in der erzeugten Generatorspannung hervor. Wie bereits oben festgestellt wurde, haben derartige Übergänge z. B. das Bestreben, in verschiedenen abgestimmten Stromkreisen in der Fahrzeugsignalanlage, die vom gesteuerten Generator gespeist werden, elektrische Stöße Hervorzurufen.
• Um diese unerwünschten Verhältnisse zu vermeiden, ist erfindungsgemäß (\g1. Fig.3) eine Drosselspule 5. an Stelle des aus Fig. 2 ersichtlichen Widerstandes .I9 sowie ein Kondensator 55 vorgesehen, der zwischen den Kontaktstücken 23 und i g geschaltet ist und der allein ie nach seiner Bemessung die Schwingungszahl des beweglichen Reglerkontaktstüclz,es zu verändern gestattet. In Reihe mit dein Kondensator 5,5 kann -zwischen den Kontaktstücken i9 und 23 vorteilhaft ein Widerstand 56 geschaltet werden, um die Spitze des Entladestromes. des Kondensators 55 zu begrenzen, wenn die Kontaktstücke i9 und 23 in Kontakt miteinander treten: Wenn die Kontaktstücke 19 und 23 einander berühren, so baut sich der durch die Drossel 54 3aindurchgehende Strom nunmehr verhältnismäßig langsam auf. Infolgedessen ist die an den Generatorklemmen bei früheren Anordnungen auftretende Nlornentanspannung in der Tat nicht vorhanden. Wenn die Kontaktstücke 24 und 19 getrennt werden, so hört der durch die Drosselspule 54 fließende Strom allmählich auf, da er von dem Stromkreis, in dem die Kontaktstücke i9 und 2.-l liegen, auf den den Kondensator 55 enthaltenden Stromkreis übertragen wird. Dieser Stromkreis ist ein abgestimmter Serienresonanzstromkreis, der einen Ohmschen Widerstand, eine Induktivität und eine Kapazität enthält. Wenn daher die" hontalctstücl;e ig und 24 getrennt werden, so schwingt der Strom wählend einiger Perioden mit gedämpfter Amplitude, bis er allmählich auf den Wert Null herabsinkt. Da der resultierende Widerstand des Generatorankerstromkreises bei dieser Wirkung in Reihe mit dein Stromkreis durch die Drossel 5.1, den Kondensator 55 und den Widerstand 46 liegt und da der oszillierende Strom durch diesen Stromkreis hindurchgeht, so wird an den Generatorklemmen eine entsprechende oszillierende Spannungskomponente hervorgerufen. Die Schwingungsfrequenz kann durcl; geeignete Wahl der Drossel- und Kondensatorgröße im voraus festgelegt werden, wobei diese Frequenz so gewählt werden kann, daß sie die Frequenzen der anderen abgestimmten Stromkreise nicht stört. Die abgestimmten Teile der Signalanlage können z. B. so gc--@vählt werden, daß sie bei ioo Perioden in Resonanz sind. während der vorstehend beschriebene Stromkreis nach der Erfindung so gewählt werden kann, daß er eine Frequenz hat, die von ioo Perioden hinreichend abweicht.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische Regeleinrichtung mit Schwingregler, dessen bewegliches Kontaktstück zwischen zwei feststehenden Kontaktstücken vibriert und die Erregerwicklung eines elektrischen Generators beeinflußt, insbesondere für elektrische Falirzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Schwingungszahl des Reglers parallel zur Erregerwicklung des Generators ein zusätzlicher Schwingung.-stromkreis geschaltet ist.
2. 2. Elektrische Regeleinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da(', der Schwingungsstromkreis durch eine in Reihe mit dein Kontakt geschaltete Drossel und einen parallel zum Kontakt geschalteten Kondensator gebildet wird, der gegebenenfalls mit einem Ohrnschen Widerstand in Reihe geschaltet ist.
3. 3. Elektrische Regeleinrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsstromkreis (.es Reglers ein? vorbestimmte Frequenz besitzt, die von den Schwingungsfrequeiizer der übrigen abgestimmten Stroirl;r(i3tder Anlage hinreichend abweicht. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften . . . . -N r. 302 o r«3, 383 190: schweizerische Patentschrift Wir. 70 03g; amerikanische Patentschriften \'r. 1,873 6 1.1, 2 128 ooq.