-
Regler zur selbsttätigen Regelung einer elektrischen Größe, beispielsweise
der Spannung Es ist bereits ein Regler zur selbsttätigen Regelung einer elektrischen
Größe, beispielsweise der Spannung, unter Anwendung mehrerer parallel angeordneter,
gegeneinander isolierter und zu einem Stapel zusammengefußter Blattfedern angegeben,
die an ihren eingespannten Enden mit den Widerstandsstufen eines Regelwiderstandes
verbunden sind und die mit ihren entgegengesetzten, freien Enden sich gegen einen
vorzugsweise abgeschrägten Anschlag abstützen. Die Blattfedern können von dem Anschlag
nacheinander mittels eines antreibenden Regelorgans abgehoben werden, um die angeschlossenen,
Regelwiderstandsstufen nacheinander kurzzusdhließen., während die Zuschaltung der
Feinwiderstandsstufen dadurch zustande kommt, daß die vorgespannten Federn sich
nacheinander gegen den Anschlag legen. Ein derartiger Regler gestattet ein sauberes
Schalten und zugleich je nach der Zugcharakteristik des treibenden. Regelorgans
die Isolation zwischen den Blattfedern: so zu wählen, daß die Gegenkraft nach einer
gewünschten Kennlinie verläuft.
-
Es hat sich indessen gezeigt, daß die Größe und die Federung der einzelnen.
Blattfedern derartiger
Regler zwar mit der Erhöhung des Stromdurchflusses
erhöht wird; es ist jedoch aus praktischen Gründen schwierig, die Leistung pro Stufen
zwischen den einzelnen Blattfederkontakten nennenswert zu steigern. Mithin ist eine
Steigerung der Stufen der einzelnen Blattfedern nicht geeignet, die Zahl solcher
Federn pro Einheit für einen gegebenen Regulierbereich herabzusetzen, während die
mechanischen Kräfte, die zur Betätigung notwendig sind, und daher die Größe des
Betätigungsmagneten hierbei vergrößert werden.
-
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile im wesentlichen dadurch, daß
zur Steuerung eine Anzahl.von Blattfcdereinheiten vorgesehen ist, die mit parallel
oder in Reihe geschalteten Regelwiderstandsgruppen zusammengefaßt sind. Man kann
auf diese Weise, z. B. durch die Einstellung des die Blattfedern antreibenden Regelorgans
in einem oder einigen Paaren der Regeleinheiten eine Verkleinerung des Regelweges
erzielen und somit die Leistung zwischen den einzelnem. Paaren von Regelkontakten.
unterhalb der Leistung halten, die erforderlich wäre, wenn nur eine größere Einheit
an Stelle von mehreren untereinander verbundenen benutzt werden würde. Werden. hierbei
z. B. zwei Widerstandselemente vorgesehen und in Reihe geschaltet, so wird der Spannungswert
der Gruppe vervierfacht; schaltet man zwei Elemente in Reihe und zwei solche in
Reihe verbundene Paare parallel, so wird sowohl der Spannungs- als auch der Strombetrag
verdoppelt; werden alle vier Elemente parallel geschaltet, so wird der Stromwert
bei demselben. Spannungswert vervierfacht.
-
-Werden Gruppen von Widerstandselementen parallel geschaltet, so ist
es vorteilhaft, Vorkehrungen zu treffen, die eine genaue Teilung der Belastung zwischen
den einzelnen parallelen Stromkreisen bei der Betätigung der Widerstandselemente
in die Ausschaltstellung" "gewährleisten. Die einzelnen Widerstandseinheiten. sollten
außerdem sö betätigt werden, daß die entsprechenden Stapel der Widerstände zu entsprechenden
Zeiten bei verschiedenen Rheostatwiderständen ausgeschaltet werden. Es kann ferner
ein kleiner Stapel der Widerstände in Reihe mit jedem der parallel geschalteten
Abschnitte vorgesehen werden, welche durch den Regler nicht gesteuert werden und
nicht parallel geschaltet werden können, so daß ein. kleiner Widerstand in jedem
Stromkreis verbleibt; wenn die Regulierwiderstände ganz abgeschaltet sind.
-
Diese ungesteuerten Widerstände halten einen nicht unbeträchtlichen
Reststrom zwischen den einzelnen Parallelstromkreisen selbst dann. aufrecht, wenn
die einzelnen Steuerelemente nicht exakt abgestimmt sind.
-
Andere Möglichkeiten und Vorteile nach der Erfindung werden an Hand
der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele erläutert. In dem. Zeichnungen
zeigt Fig. i eine Seitenansicht einerReglerbauart nach der Erfindung, Fig. 2 eine
Vorderansicht der in Fig. i dargestellten Bauart, Fig. 3. und 4 Grundrisse der Blattfedereinheiten,
die. das Steuerelement einer Widerstandseinheit enthalten und Fig. 5 und 6 Schaltungen.
der Geräte nach der Erfindung.
-
Wie insbesondere aus Fig. i und. 2 hervorgeht, enthält die Anordnung
eine Mehrzhl von Blattfedereinheiten i, 2, 3 und ¢, die gleichartig je nach Bewegung
des Armes 5 betätigt werden; .der in einer Richtung durch eine Feder 6 und in entgegengesetzter
Richtung durch einen Elektromagneten 7 beeinfiußt wird. Die einzelnem. Widerstandseinheiten
sind mit getrennten Antriebsgliedern 8, 9, io und ii versehen, die durch Verbindungsarme
i2, 13 und eine Stange 14 miteinander verbunden sind und gegen die Blattfedern der
einzelnen Einheiten durch ein an dem oberen Ende des Armes 5 vorgesehenes Antriebsorgan
15 gemeinsam beeinflußt werden.
-
Der bewegliche Arm 5 ist mittels horizontaler Federn 16 und vertikaler
Federn 17 des Magnetsystems des Reglers in nachstehend erläuterter Weise angebracht.
Der Kern ist in Form eines eckigen C ausgebildet und enthält einen Wicklungsschenkel,
um welchen die Windungen der Reglerwicklungen 18 gelegt sind. An gegenüberliegenden
Enden des ¢Wicklungsschenkels .sind Kernschenkel 23, 24 mittels Schrauben25 angebracht.
Die nach innern, sich erstreckendem Kernteile 26 und 27 werden an-den äußeren freien
Enden der Kernschenkel 23 und-24 mittels Schrauben28 gehalten. Die inneren Flächen
29 und 3o der Kernteile 26@ und 27 sind so weit voneinander entfernt, daß ein Raum
ensteht, in dem sich ein aus magnetischem Baustoff bestehender Anker 32 befindet,
der am unteren Ende des Armes 5 mittels Schrauben i9 angebracht ist und zwei gegenüberliegende
Flächen 33 besitzt, die an den parallelen. Flächen29 und 3o des feststehenden Kernes
angrenzen. und mit diesen einen Doppelluftspalt von unabhängig von der Lage des
Ankers 32 innerhalb seines Hubbereiches im wesentlichen konstanter Größe bilden.
Die Innenfläche 34 des Ankers 32 bildet in ihrem unteren Teil eine schräge Fläche.
-
Der bewegliche Arm 5, der an seinem unteren Ende den Anker 32 und
an seinem oberen Ende das Antriebsorgan 15 trägt, wird mittels der Vertikal-und
Horizontalfedern 17 und 16 getragen, um eine im wesentlichen reibungslose Schwenkung
des Ankers um die aus Fig. 2 ersidhtlidhe Schnittlinie 32 der Ebenen der Blattfedern
16 und 17 zu erreichen.
-
An den Kernschenkeln 23 und 24 ist eine Tragstütze 36 mittels Schrauben
37 und am beweglichen Arm 5 eine Abstützung 38 mittels Schrauben 39 angebracht.
Die oberen Enden. der Vertikalfedern 17 sind an der Abstützung 38 mittels Schrauben
41 und die unteren Enden an der Stütze 36 mittels Schrauben 42 befestigt. Die Außenenden
der horizontalen Federn 16 sind an. der Stütze 36 mittels Schrauben 43 und die Innenenden
der Federn 16 an der Abstützung 38 mittels Schrauben 44 angebracht. Die Betätigungsfeder
6 ist an einem Ende
an einem quer eine Öffnung in dem Arm 5 durchsetzenden
Zapfen 48 und an dem entgegengesetzten Ende in einer kleinen runden Öse 45 angebracht,
die durch eine Stütze 46, die nach außen, von der Tafel 47 vorsteht, gebildet wird,
an welcher die Vorrichtung angebracht ist. Die Widerstände, von denen zwei, 49 und
50, in Fig. a deutlich gezeigt sind, können mit den Widerstandselementen i und 2
an der Reckseite der Tafel 17 angebracht werden.
-
Wie Fig. 3 und 4 zeigen, enthält jeder Satz mehrere Blattfedern 56,
die zu einem Stapel zusammengefaßt sind und deren feststehende Enden durch Lagen
aus »Fischpapier« 57 voneinander isoliert und durch Leiter 58 an mehrere Anzapfpunkte
eines entsprechenden Widerstandes, solchen wie 49 für die Einheit i, angeschlossen
sind. Die äußeren Enden der Blattfedern 56 sind freibeweglich angeordnet und werden
bis zur Anlage an einem Anschlag 59 aus Isolierstoff für die Begrenzung ihrer Bewegung
in einer Richtung be:einflußt und zum Schließen der Stromkreise in Berührung miteinander
gebracht, wenn sie mittels des mit der Widerstandseinheit zusammenwirkenden Antriebsorgans
15 außer Eingriff mit dem An@ schlag bewegt werden.
-
Die festgeklemmten Teile des Stapels der Blattfedern 56 werden zwischen
einem aufgerichteten Flanschteil eines Isoliergliedes 68 und eines Isoliergliedes
69 angeordnet, die innerhalb eines rinnenförmigen Halters 72 vorgesehen sind, an
welchem der Stapel mittels der Schrauben 73 befestigt ist, die durch die Bohrungen
in einer der Wandungen des Halters 72 hindurchgeführt sind. Ein Teil des Isoliergliedes
68 erstreckt sich außerdem längs der Kante des Stapels unterhalb der Blattfedern
56, wie Fig. 3 zeigt.
-
Der Regelsatz ist an der Platte 76 mittels Schrauben 77 und die Platte
76 wiederum an der Tafel 47 mittels Schrauben 8o befestigt, wie Fig. i zeigt. Ferner
ist eine Platte 78 vorgesehen, die mittels Schrauben 79 an der unteren Seite
des Halters 72 angeordnet ist und an deren äußerem Ende der Anschlag 59 mittels
Schrauben 82 angebracht ist.
-
Jede der einzelnen Blattfedern 56, welche aus Bronze bestehen können,
tragen Silberkontakte 84, so daß durch Berühren der benachbarten Kontakte die einzelnen,
Regelwiderstandsstufen kurzgeschlossen werden können. Die Blattfedern sind so in
dem Stapel angeordnet, daß die Abschrägung an ihrem freien Ende im wesentlichen
der Neigung der Fläche 83 des Anschlages 59 entspricht, wenn die Silberkontakte
sich außer Eingriff miteinander befinden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist; wird das
Antriebsorgan 8 nach rechts gegen die Kontakte 84 der benachbarten Federn bewegt,
so werden die Kontakte des Stapels nacheinander in Eingriff miteinander gebracht,
um die entsprechenden Teile des Widerstandes 49 kurzzuschließen.
-
Wie aus Fig.5 der Zeichnung ersichtlich ist, kann, die Reguliervorrichtung
nach der Erfindung mit vier Widerstandselementen 49, 5o, 51- und 52, die mit Blattfedereinheiten
1, 2, 3 und 4 zusammenwirken, ausgerüstet sein, die in Reihenparallelschaltung und
in bezug auf die Feldwicklung 81 des Generators rot in Reiher. geschaltet sind.
Der Elektromagnet 18 ist rnittefs Leiter 85 und 86 an die Leiter 104 und 1o3 angeschlossen,
um die Wicklung 18 gemäß der Klemmenspannung des Generators zu erregen. Der Feldstromkreis
enthält eine Wicklung 81 und zwei parallele Stromkreise, von denen der eine sich
über einen bestimmten Widerstand 87 und Stufenregulierwiderstände 51 und 49 bis
zum Abzweigpunkt 88 erstreckt, während der zweite Parallelstromkreis einen bestimmten
Widerstand 89 sowie die Regulierwiderstände 52 und 5o bis zum Abzweigpunkt 88 enthält,
wobei die Verbindung vom Abzweigpunkt über den Leiter g1 zu dem äußeren Anschluß
des Generators erfolgt. Die Wirkung des in Fig. 5 dargestellten Reglers ist wie
folgt: Wird der Generator 1o2 angelassen und liegt die den Leitern 103 und 104 aufgedrückte
Spannung unterhalb des gewünschten Wertes, so ist die Kraft der Zugfeder 6 größer
als der magnetische Zug am Anker 32, so daß der Arm 5 entsprechend der Darstellung
in Fig. 5 im Uhrze igersinn beeinflußt -,wird, wodurch das antreibende Regelorgan.
15 die einzelnen Antriebsglieder 8, 9, 1o und 1i und dementsprechend die einzelnen
Blattfedern 56 der einzelnen Einheiten außer Eingriff mit dem blockförmigen Anschlag
59 bringt, wodurch die einzelnen Stufen der Regelwiderstände kurzgeschlossen werden.
Nimmt die Spannung an den Leitern 103 und 104 zu, so steigt die Erregung
der Wicklung 18 an und übt eine entsprechende Zugwirkung auf den. Anker 32 aus,
durch die das Antriebsorgan 15 nach links gegen die Wirkung der Feder 6 gezogen
wird. Es ist einleuchtend, daß der Anker 32 sich im konstanten Luftspalt mit einer
veränderlichen Überdeckung zwischen dem Anker und den angrenzenden Kernteilen 26
und 27 bewegt, so daß die auf den Kern ausgeübte Kraft für eine konstante Spannung
an der Wicklung 6 eine gleichbleibende Größe haben kann und sich mit der Lage des
Ankers im Luftspalt nicht ändert. Die Zugwirkung an dem Anker 32 kann durch eine
geeignete Formgebung der Fläche 34 gewählt werden, um der veränderlichen mechanischen
Beeinflussung der Feder 6 und der einzelnen Gruppen der Blattfederkontakte 56 gerecht
zu werden. Je nachdem, ob die Spannung an den Leitern 103 und 104 ansteigt
oder unter die gewünschte Größe sinkt, wird die Erregung der Wicklung 18 entsprechend
zu- oder abnehmen und der Arm 5 in einer oder der anderen Richtung bewegt wodurch
der Wert der einzelnen mit der Feldwicklung des Generators verbundenen Widerstände
erhöht bzw. herabgesetzt und die gewünschte Generatorspannung aufrechterhalten wird.
-
Gemäß Fig. 6 der Zeichnungen sind zwei Steuervorrichtungen der in
Fig. i und :2 dargestellten Art vorgesehen, wobei die entsprechenden Teile durch
dieselben Bezugszeichen wiedergegeben sind wie in Fig. 5. Die Abweichung zwischen
den Stromkreisen nach Fig. 5 und 6 besteht im wesentlichen darin, daß vier Widerstandselemente
49, 50, 51 und 52 jeder der Steuervorrichtungen A und B zu vier
parallelen
Stromkreisen verbunden sind, von denen jeder einen zusätzlichen Widerstand 92, 93,
94 und 95 enthält, mit dem die Steuervorrichtung zusammenarbeitet. Der Feldstrom
des Generators nach Fig. 6 verläuft von der Generatorklemme 96 über die Feldwicklung
8 1 zum Leiter 97 und von, diesem durch die vier Widerstandselemente 49,
5ö, 5 i und 52 der Einheit B, die parallel zu einem gemeinsamen Verbindungsleiter
98 geschaltet sind, dann durch. die vier Widerstandselemente 49, 50, 51
und
52 der Steuervorrichtung A -nach einem gemeinsamen Rückleiter 99, welcher zu der
anderen. Klemme ioi des. Generators rot führt. Die Wirkung der beiden in Fig. 6
dargestellten Steuervorrichtungen A und B ist mit der Wirkung der in Fig. 5 gezeigten
Steuervorrichtung identisch.