-
Durch ein Feld steuerbare elektrische Widerstandseinrichtung Die Erfindung
betrifft eine durch ein Feld steuerbare elektrische Widerstandseinrichtung, bei
der erfindungsgemäß zwischen Belegungen in einem von einem elektrischen oder magnetischen
Feld durchsetzten, vorzugsweise allseitig geschlossenen Raum, eine Vielzahl beweglicher
Teilchen von solchem Material und solcher Ausbildungsform angeordnet ist, daß Lage
und Anpreßdruck der Teilchen in Abhängigkeit von Größe oder Änderungsgeschwindigkeit
des Feldes veränderbar sind und dadurch der ohmsche, dielektrische oder magnetische
Widerstand zwischen den Belegungen durch das Feld steuerbar ist. Widerstände, bei
denen zwischen zwei Belegungen eine Vielzahl beweglicher Teile angeordnet ist, sind
beispielsweise in Form eines Körnermikrophons oder eines Fritters (Kohärers) bereits
bekannt. Bei dem Kohlemikrophon handelt es sich hierbei :darum, mechanische Bewegungen
(Schallschwingungen) in entsprechende Widerstands- und. dadurch Stromänderungen
umzusetzen. Hierbei ist die Widerstandsänderung nicht von Größe oder Änderungsgeschwindigkeit
eines elektromagnetischen Feldes abhängig.
-
Beim Fritter wird zwar die Widerstandsänderung durch auftreffende
elektromagnetische
Wellen bewirkt; sie ist jedoch nicht mit einerLageänderung
der einzelnen Körper verbunden, sondern es treten zwischen den an sich ruhenden
Teilchen im allgemeinen mikroskopisch kleine Fünkchen auf, die ein Zusammenfritten,
d. h. eine Art Vorschweißnrng dieser Körper, bewirken, wodurch ein sehr .hoher Widerstandswert
auf einen geringen Wert gebracht wird. Hierbei fehlt auch eine wertmäßige Abhängigkeit
zwischen Feldänderung und Widerstandsänderung. Weiterhin ist es für den Fritter
kennzeichnend, daß er aus dem gefritteten Zustand durch abnehmende elektrische Feldintensität
nicht herausgebracht werden kann, sondern es ist im allgemeinen ein Aufbrechen der
Schwedß-(Fritt-)stellen durch mechanische Einflüsse notwendig. Es unterscheidet
sichdeshalb der Vorgang bei einem Fribter grundsätzlich von den Widerstandsänderungen
nach der Erfindung, jedoch können als zusätzliche Ergänzungen auch die Erscheinungen
eines Fritters bei der Erfindung ausgenutzt werden.
-
Für die Zwecke der Erfindung kann das elektrische Feld, insbesondere
zur Änderung dielektrischer Widerstände ausgenutzt werden. Hauptsächlich eignet
sich ein magnetisches Feld für ein Herbeiführender erforderlichen Lage- oder Formänderungen
der Teilchen, die den Widerstand-zwischen den Belegungen bestimmen. Es können auch
Anordnungen getroffen werden, bei denen sowohl das elektrische als auch das magnetische
Feld gleichzeitig ausgenutzt werden. Als Teilchen können im allgemeinen Körper verschiedenster
Art, insbesondere in Stäbchenfornn, Anwendung finden. Für besondere Zwecke können
auch kugelförmige Teilchen verwendet werden.
-
Die beweglichen Teilchen können bei Anwendung elektrischer Felder
aus Isolierteilchen bestehen mit einer im allgemeinen vom umgebenden Medium verschiedenen
Dielektrizitätskonstante. Es können jedoch auch leitende Flüssigkeitsteilchen, z.
B. Tropfen, zur Anwendung kommen; die sich unter dem Einfluß elektrischer Felder
3n ihrer Form verändern.
-
Bei der Anwendung magnetischer Felder werden die Teilchen vorzugsweise
aus ferromägnetischem Material gebildet. Sie können entweder aus magnetisch weichem
oder magnetisch hartem Material bestehen, wobei letzteres mehr oder weniger starken
permanenten Magnetismus aufweisen kann. Insbesondere können die Teilchen auch aus
Nickeleisen bestehen. Eventuell können auch Teilchen aus magnetisch weichem und
magnetisch hartem Material, insbesondere polarisiertem Material, nebeneinander oder
kombiniert verwendet werden. Hierbei kann es im Hinblick auf die Art des gewünschten
Widerstandes zweckmäßig sein, die Teilchen mit einer Oberfläche aus anderem Material
zu überziehen, wobei die Oberflächenbelegung entsprechend dem gewünschten Z weck
entweder aus gutleitendem Material, z. B. Silber, . oder schlecht leitendem, z.
B. Wolfram, oder irgendwelchen Karbiden oder einem Kohleüberzug bestehen kann. Unter
Umständen kann es zweckmäßig sein, ein gut leitendes Stäbchen mit magnetischem Material
zum Teil konzentrisch zu umhüllen. Zur Erzielung veränderbarer diel.ektrischer Widerstände
kann es zweckmäßig sein, die Teilchen mit einem isolierenden Überzug, insbesondere
aus Stoffen mit hoher Dielektrizitätskonstante, z. B. Rutil, hoher Durchschlagsfestigkeit
und kleinem Verlustwinkel zu versehen.
-
Die Lageveränderung der Teilchen erfolgt im allgemeinen dadurch, daß
mit dem Anlegen eines Feldes eine elektrische oder magnetische Polarisation der
Teilchen zustande kommt und sich dann die Teilchen entsprechend den zwischen ihnen
wirkenden Kräften ordnen. Bekanntlich wird dieser Effekt ausgenutzt, um elektrische
oder magnetische Felder experimentell zu veranschaulichen. Die Kräfte zwischen den
einzelnen Teilchen sind im allgemeinen um so größer, je größer das erregende Feld
ist. Dies hat z. B. bei ohmscher Leitfähigkeit der entstehenden Brücke zur Folge,
daß mit zunehmendem erregendem Feld der- ohmsche Widerstand der Brücke entsprechend
abnimmt, da der Kontaktdruck sich erhöht.
-
Im allgemeinen wird der ahmsche Widerstand der Brücken um so größer
sein, je größer die Zahl der ,in Reihe geschalteten Teilchen einer Brücke und je
kleiner die Zahl der parallel geschalteten: Brücken ist. Main kann daher durch Wahl
von Brückenlänge (Abstand der Belegungen), Teilchengröße und Teilchenmenge den Widerstandsbereich
in weiten Grenzen verändern. Im allgemeinen wird mit zunehmendem Feld die Zahl der
parallelen Brücken größer werden, insbesondere wenn verhältnismäßig große Teilchenzahl
und verschiedene Körnung zur Anwendung gelangen.
-
Ein Sonderfall liegt vor, wenn die Teilchen bereits-vor Anlegen des
Feldes polarisiert sind, z. B. wenn sie aus kleinen Permanent-Magnetchen bestehen,
dann werden sie durch das angelegte Feld lediglich in Richtung der Feldlinien orientiert.
Die Vormagnetisierung der Teilchen kann auch durch ein zusätzliches Gleich- oder
Wechselstromfeld herbeigeführt werden..
-
Bei abnehmendem Feld wird im allgemeinen, insbesondere bei gleichmäßiger
Form der Teilchen, der Druck zwischen den einzelnen Teilchen und ,den Belegungen
verringert, so daß z. B. bei einem elektrisch leitenden Widerstand der Kontaktdruck
ab- und damit der Kontaktwiderstand entsprechend zunimmt. Hierbei- lassen sich leicht
Änderungen des wirksamen Widerstandswertes bis zu zwei Größenordnungen, im Bedarfsfall
auch noch in größerem Umfang, erreichen.. Bei einem bestimmten Minimalfeld werden
im allgemeinen dieBrücken zusammenfallen, wodurch dann der Widerstand gegen unendlich
geht. Hierbei wirkt im wesentlichen die Schwerkraft als Rückführkraft.
-
Bei polarisiertenTeilchen liegen die Verhältnisse so, daß - so lange
das erzeugende Feld in einer Richtung wirkt-,die Teilchen sich dementsprechend einstellen.,
Dreht nun das erzeugende Feld seine Richtung um, z. B. kurz nach dem Stromnulldurchgang,
so liegen-die Teilchen um r $o° verkehrt gegenüber -dem erzeugenden Feld und haben
nuri
neben der- Schwerkraft noch ein magnetisches Moment, das sie
zu drehen versucht. Hierdurch kann ein schnellesZusammenbrechen derBrücken'herbeigeführt
werden.
-
Bei polarisierten Teilchen kann der Zusammenbruch durch ein entgegenwirkendes
remanentes Feld oder durch eine Gegenerregung mit Gleich-oder Wechselstrom, wobei
letzterer im allgemeinen phasenverschoben sein mini, beschleunigt werden.
-
Neben diesen Rückführkräften können Federkräfte zurAnwendung gelangen,
insbesondere wenn die Teilchen selbst als kleine Federn ausgebildet sind. Besonders
günstig sind Federn, die Reifenform haben und durch das Feld elliptisch verformt
werden. Es können aber auch Blattfedern, Spiral-oder Schraubenfedern zur Anwendung
gelangen. Bei Verwendung von Flüssigkeitstropfen wirken die- Oberflächenspannungen
in ähnlichem Sinne. Sehr große Rückführkräfte können erzeugt werden, wenn man die
Zentrifugalkraft ausnutzt, derart, daß sie der Kraft des erregten Feldes entgegengerichtet
ist. Manchmal kann es zweckmäßig sein, Stoßkräfte auszunutzen, indem die Anordnung
Stößen oder Vibrationen, insbesondere auch durch Ultraschallsender, ausgesetzt wird.
Es, kann von Bedeutung sein, die Rückführkräfte .nur während bestimmter Zeiten wirksam
werden zu lassen, z. B. in der Nähe .des Stromnulldurchganges oder des Nulldurchganges
des erzeugten Feldes.
-
Im allgemeinen wird es, um die Konstanz der Anordnung zu gewährleisten,
zweckmäßig sein, die Teilchen in einem allseitig geschlossenen Raum, z. B. einer
aus Belegungen und dem, zweckmäßig ringförmigen, isolierenden Abstandshalter gebildeten
Dose, unterzubringen. Der Raum kann entweder mit Luft oder einem beliebigen anderen
Gas unter beliebigem, insbesondere auch erhöhtem Druck gefüllt sein. Man kann. 'den
Raum auch unter Hochvakuum setzen oder ihn mit einer isolierenden oder schlecht
leitenden Flüssigkeit füllen. Gas unter hohem Druck, Hochvakuum und Füllung mit
Gas und vor allem mit Flüssigkeiten hoher Durchschlagsfestigkeit wird man anwenden,
-wenn mit hoher Spannungsbeanspruchung im unterbrochenen Zustand der Brücken zu
rechnen ist. Flüssigkeit, insbesondere mit hoher Viskosität, bewirkt im allgemeinen
eine Verzögerung im Auf- und Abbau der Brücken, wodurch vorbestimmte Zeitverzögerungen
erreicht werden können.
-
Die Form, Größe und Zahl der Teilchen kann je nach dem beabsichtigten
Zweck mannigfach variiert werden, insbesondere ist es auch möglich, Teilchen verschiedener
Form und Korngröße nebeneinander zu verwenden, wodurch die Charakteristik beeinflußt
werden kann.
-
Neben Teilchen, die vornehmlich unter dem Einfluß des erzeugenden
Feldes polarisiert werden, können auch noch .Teilchen in Farm von kleinen Spulen
Anwendung finden, - die entweder durch induzierte Ströme :bei der Änderung des erzeugenden
Feldes polarisiert werden oder die, ähnlich wie. die Rähmchen eines Drehspulinstrumentes,
durch einen: von außen aufgedrückten Strom zusätzlich erregt werden. Man wird die
Anordnung dann so treffen, daß dieSpulenkästen dieserTeilchen leitend sind und dadurch
eine Verbindung zwischen den Belegungen entweder schließen oder öffnen.
-
Für die Abschaltung von Strömen, die vorher durch die Brücken geflossen
sind, kann es von Bedeutung sein, die Unterbrechungsstromstärke unter die Minimalstromstärke
von etwa o,i bis i A je Brücke zu senken. Damit nicht die letzte bestehende Brücke
den gesamten Strom abzuschalten hat, ist es zweckmäßig, den einzelnen Brückenpfaden
in geeigneter Weise eine ausreichend große Induktivität zuzuordnen; dann kann eine
Abschaltung mit parallel brennenden Entladungen an jeder einzelnen Brücke herbeigeführt
werden. Im allgemeinen wird die Eigeninduktivität ferromagnetischer Brücken bereits
ausreichend sein, um diesen Effekt - herbeizuführen. Unter Umständen ist -es zweckmäßig,
die Belegungen netzartig aufzuteilen und den ,einzelnen Netzsektoren zusätzliche
kleine Induktivitäten vorzuschalten. Hierbei kann es von Vorteil sein, den Raum
zwischen den Belegungen wabenartig in parallele Teilräume zu unterteilen, so daß
pro Wabe im allgemeinen nur eine Brücke entsteht. Dies hat auch den Vorteil, daß
bei Lageänderungen des gesamten Systems sich nicht alle Teilchen an einer Stelle
anhäufen.
-
Um kurze Schaltzeiten - z. B. in der Größenordnung von io-2 bis io-4
Sekunden und kleiner - zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Teilchen so klein wie
möglich, insbesondere kleiner als o,5 mm größter Abmessung bis herunter zu kollodialer
Größe, zu wählen. Unter Umständen kann es von Vorteil sein, den Abstand der Belegungen,
z. B. der Polschuhe, etwas kleiner als die Länge der vorzugsweise stäbchenförmigen
Teilchen zu bemessen.
-
In den Fig. i bis 16 sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
-
In Fig. i ist ein Gerät dargestellt, bei dem der Hauptstrorn I über
den Widerstand zwischen zwei Belegungen i und a fließt. Die beiden Belegungen werden
durch einen Iosl:ierring 3 in einem geringen Abstand voneinander gehalten. Die von
diesen Teilen gebildete Dose ist mit magnetisierbaren Teilchen q. teilweise gefüllt.
Das Feld wird mit Hilfe einer Erregerwicklung 5 erzeugt, die von einem Erregerstrom
i gespeist ist. Im ausgeschalteten Zustand liegen die Teilchen auf der unteren Belegung
2, so daß keine leitende Verbindung zwischen den beiden Belegungen besteht, der
Widerstand also praktisch unendlich ist. Wird dieSpule 5 eingeschaltet, so entstehen
zwischen den Belegungen entsprechend dem magnetischen Kraftfeld linienförmige Gebilde
aus den ferromagnetischen Teilchen, die leitende Brücken zwischen den Belegungen
i und 2 bilden. Damit ist der Kreis des Hauptstromes I über einen der jeweiligen
Erregung i entsprechenden Widerstand geschlossen.
-
In Fig. 2 ist eine ähnliche Anordnung für die. Steuerung durch ein
elektrisches Feld aufgezeichnet. Die beiden Belegungen i und 2 werden wieder
durch
einen Isolierring 3 in geeignetem Abstand voneinander gehalten und liegen über einen
Widerstand 6 an der Spannung u eines kleinen Hilfstransformators 7. Die Dose 8 ist
mit Flüssigkeitströpfchen gefüllt, die sich bei Anlegen eines elektrischen Feldes
in Feldrichtung verlängern und damit eine Überbrückung,der Belege i und :2 herbeiführen.
Um ein Ablösen beimAusschalten des elektrise'hen Feldes zu erleichtern, können nicht
benetzende Flüssigkeiten bzw. entsprechende Oberflächen der Belegungen gewählt werden.
-
In Fig. 3 ist die Anwendung des Erfindungsgedankens auf einen Regler
dargestellt. In einem isolierenden Rohrkörper 9 ist eine Füllung aus körnigem Material
4 angeordnet, die im allgemeinen in dauernder Verbindung mit den beiden Belegungen
i und 2 steht. Das magnetische Feld wird hierbei mit Hilfe einer Erregerwicklung
5 erzeugt, die den Rohrkörper 9 umschließt. Bei dieser Anordnung wird der Anpreßdruck
zwischen den einzelnem -Teilchen mit zunehmendem Feld größer, wodurch eine entsprechende
Verringerung des Widerstandes eintritt.
-
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird die Erregung durch den Hauptstrom
bewirkt. ZurEinschaltung (Zündung) ist ein Schalter 1o vorgesehen, mit dessen Hilfe
die beiden Belegungen i und 2 über einen Widerstand i i vorübergehend verbunden
werden können. Dadurch wird zunächst ein dem Widerstand i i entsprechender ' geringer
Strom fließen, der in denWicklungen 5 ein Magnetfeld erzeugt. Es entstehen eine
oder wenige Brücken, diese führen sofort den Hauptstrom, wodurch eine Verstärkung
des Magnetfeldes entsteht. Dies hat zur Folge, daß nun entsprechend der Feldstärke
eine große Zahl von Brücken gebildet wird. Der Übergangswiderstand ist um so kleiner,
je größer der Strom in der Hauptstromwicklung .ist. Dies ist in vielen Fällen von
großem Vorteil, da die ohmschen Verluste bei großem Strom entsprechend kleiner werden.
-
Eine Anordnung nach Fig. 4 wird also im allgemeinen bei kleinem Strom
einen hohen, bei großem Strom einen kleinen Widerstand aufweisen. Je nach Wahl und
Form der Teilchen kann der Spannungsabfall, in Abhängigkeit vom zunehmenden Strom,
konstant oder leicht steigend oder auch, ähnlich wie bei einem elektrischen Lichtbogen,
fallend sein. Steigend ist er dann, wenn, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, neben
der Hauptstromwicklung 5 noch eine Hilfswicklung 12 verwendet wird, die einen gewissen
konstanten Mindestwert des Widerstandes bewirkt. Wenn die Hilfswicklung i2 der Hauptwicklung
5 im wesentlichen entgegenwirkt, dann kann erreicht werte, daß mit zunehmendem Hauptstrom
I auch der Widerstand zunimmt. Durch Speisung der Hilfswicklung 12 mit Wechselstrom,
z. B. anderer Phasenlage, Frequenz, Kurvenform usw., können mannigfache Wirkungen
herbeigeführt werden.
-
In den Fig. 6 bis 9 sind einige von der Kornform abweichende Ausführungen
der Teilchen schematisch dargestellt. In Fig. 6 bestehen die Teilchen aus kleinen
elastischen Ringen 13, die durch das elektrische oder magnetische Feld ellipsenförmig
deformiert werden, so daß der Abstand zwischen Ringen und oberer Belegung verringert
bzw. gleich Null gemacht wird.
-
Fig. 7 zeigt stäbchenförmige Teilchen 14, die in Schräglage zur Achse
!des Feldes, beispielsweise durch eire Gummimembran 15, festgehalten werden. Sie
drehen sich bei Erregung des Feldes in seine Richtung und bewirken dabei eine Kontaktgabe,
wobei der Kontaktdruck auch hier mit der Feldstärke zunimmt.
-
In Fig. 8 sind die Teilchen als Blattfedern 16 ausgeführt. Uni die
Sättigung in dem unteren Teil zu verringern, ist ein magnetisch gutleitender Winkel
17 angeordnet, der die Führung der nach unten weiterlaufenden Kraftlinien im wesentlichen
übernimmt. Bei Verwendung derartiger Federn ist es im allgemeinen durch entsprechende
Formgebung leicht möglich, ein weitgehend homogenes Feld zwischen Feder und Belegung
herbeizuführen, was insbesondere bei Verwendung für hohe Spannungen von Wichtigkeit
ist.
-
Schließlich zeigt Fig. 9 noch eine Anordnung, bei der leitende, geschlossene,
nicht kreisförmige Ringe 18 verwendet werden, die von einem elastischen Faden i9
gehalten werden. Bei Änderung des erregenden Feldes entstehen Induktionsströme,
die zusammen mit dem Feld Drehmomente ergeben, wodurch eineLageveränderung der leitenden
Ringe bewirkt wird.
-
Fig. io zeigt eine Anordnung mit im wesentlichen eisengeschlossenem
magnetischem Kreis. Die Belegungen i und 2 der Dose sind hier als Polschuhe 2o und
21 ausgebildet, die mit Hilfe von Isolierscheiben 22 gegen den Magnetkörper 23 isoliert
sind. Durch Verwendung lamellierter, voneinander isolierter Polschuhe als Belegung
w;rd erreicht, daß bei schneller Änderung des erzeugenden Feldes keine Abschirmung
desselben durch Wirbelstrombildung hervorgerufen wird. Der Hauptstrom I wird jedem
einzelnen Blech der Polschuhe zugeführt bzw. von ihm abgenommen. Die Stirnseite
der Bleche wird zur Erreichung kleiner Kontaktwiderstände zweckmäßig versilbert.
-
Um eine Vorpolarisation oder Gegenwirkung zu erzielen, kann in den
magnetischen Kreis ein permanenter Magnet 24 eingefügt werden. Eine ähnliche Wirkung
läßt sich auch mit einer Hilfswicklung 25 erzielen. Die Anordnung nach Fig. io kann
als Relais, Schütz od. dgl. verwendet werden. Wird die Dose mit einer viskosen Flüssigkeit
gefüllt, so entsteht ein Relais oder Schütz mit Zeitverzögerung. Man kann bei dieser
Anordnung auch ein temperaturabhängiges Relais erhalten, wenn man den Umstand ausnutzt,
daß die ferromagnetisohen Teilchen bei einer ganz bestimmten Temperatur, nämlich
bei Erreichen des Curiepunktes, urimagnetisch werden. Hierbei kann durch Wahl geeigneter
Legierungen, insbesondere eines bestimmten Kobaltzusatzes, der Curiepunkt auf die
jeweils gewünschten Temperaturwerte gelegt werden. - Der Vorteil der Anordnung nach
Fig. io
besteht darin, daß das Schaltelement allseitig gekapselt
ist, geräuschlos arbeitet und keiner Wartung bedarf, da bewegliche Teile in dem
üblichen Sinne nicht vorhanden sind.
-
Fig. i i zeigt die- Anwendung des Erfindungsgedankens insbesondere
für Hochspannung. Die Teilchen sind als kleine Blattfedern gemäß Fig. 8 ausgebildet.
Betrachtet man die Federn von oben, so erhält man das Bild eines Plättchenbodens,
wobei jedes Plättchen abgerundete Kanten aufweist. Die Dose selbst wird zweckmäßig
mit einem hochdurchschlagsfesten Gas oder flüssigen Medium gefüllt oder unter Hochvakuum
gesetzt. Der Abstand zwischen Blattfedern und oberer Belegung kann im ausgeschalteten
Zustand je nach den Erfordernissen sehr klein, z. B. wenige ,u, gewählt werden.
Er kann aber auch bis zu mehreren Millimetern betragen. Durch Anordnung großer Kriechwege
in Form von Rippen 26 auf der Außenseite wird ein Überschlag zwischen den Belegungen
verhindert. ' In Fig. 12 ist eine Anordnung schematisch dargestellt, bei der ein
zylindrisches Feld zur Anwendung gelangt. Zur Erhöhung derRückführkraft können Kern
27 und Mantel 28 mit gleicher oder verschiedener Geschwindigkeit rotieren. Hierdurch
kann eine gegenüber der Schwerkraft um mehrere Größenordnungen höhere Rückführkraft
erzielt werden. Im besonderen ist es auch möglich, die Brückenbildung im Stillstand
und" nur die Trennung im Umlauf vorzunehmen. ' Fig. 13 zeigt die Anwendung des Erfindungsgedankens
für die Konstruktion eines ruhenden Kommutators. Die Segmente29 sind mit der ruhenden
Wicklung verbunden. In dem ebenfalls ruhenden Kern 30 wird durch die Wicklungen
31 ein Drehfeld erzeugt, dessen momentane Achse durch den Pfeil 32 dargestellt ist.
In Richtung der Drehfeldachse bilden sich leitende Brücken, so daß eine mit der
Geschwindigkeit des Drehfeldes umlaufende leitende Verbindung zwischen den Kommutatorsegmenten
29 und dem als Stromabnahme dienenden Kern 3o entsteht.
-
In Fig. 14 ist die Anwendung des Erfindungsgedankens auf ein Ventil
dargestellt. Die Anordnung entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 5. Der
Hauptstrom I fließt über die Belastung 33. Die Steuerung des Ventils erfolgt durch
einen Hilfsstromkreis, bestehend aus einem kleinen Transformator 34 und einem Hilfsventil
35.
-
Die Wirkungsweise ist folgende: Zunächst fließt ein im wesentlichen
mit der Spannung phasengleicher Strom i in der einen Richtung durch die Hilfswicklung
12. Erreicht das Feld derHilfswicklung einen bestimmten Wert, so wird die erste
Brücke in der Dose gebildet. Nun kann der Hauptström I fließen und bewirkt durch
das zusätzliche Magnetfell sofort weitere Brückenbildung und damit Verkleinerung
des Widerstandes der Dose. Beim Stromnulldurchgang fallen die Brücken zusammen.
In der nächsten Halbwelle ist infolge der Sperrwirkung des Hilfsventils 35 der Strom
i = 0, es tritt keine Brückenbildung ein. Eine Abwandlung 'der zuletzt beschriebenen
Schaltung zeigt Fig..1.5. -Durch den HilfstransformatOr 34 wird über einen Widerstand
36 ein Kondensator 37 aufgeladen. Bei Erreichen einer bestimmten Spannung geeigneter
Polarität spricht die aus Spitze und Platte bestehende Funkenstrecke 38 an, wodurch
die Hilfswicklung 12 erregt wird. Bei umgekehrter Polarität ist die berschlagsspannung
der Funkenstrecke 38 so hoch, daß keine Zündung eintritt. Je nach Wahl des Hilfsventils
35 oder der als Hilfsventil .arbeitenden Funkenstrecke 38 kann der Hilfstransformator
eventuell entbehrt werden.
-
Fig. 16 zeigt schematisch den konstruktivenAufbau einer zusammen mit
einem Hilfsventil als Gleichrichter wirkende Steuereinrichtung. Es sind vier Dosen
übereinander angeordnet, die ähnlich wie in Fig. io zwischen lamellierten Polschuhen
liegen, wobei in diesem Fall die Bleche jeweils eines Polschuhes zu denen des benachbarten
Polschuhes gekreuzt angeordnet sind. DieHauptstromspule 39 und die Hilfserregerspule
12 sind konzentrisch zur Achse der Dosen angeordnet, um geringe Streuung zu erreichen.
Die Stromzu- und -abführung erfolgt an den isolierten äußersten Polschuhen 2o und
21. Im vorliegenden Fall sind die Dosen über die Polschuhe miteinander in Reihe
geschaltet, was zur Erzielung einer hohen Sperrspannung notwendig sein kann. Bei
Hochstromgleichrichtern wird man die Dosen voneinander isolieren und zweckmäßigerweise
parallel schalten.
-
Da bei Gleichrichtern im allgemeinen steile Stromnulldurchgänge auftreten,
kann es zweckmäßig sein, künstlich eine stromlose Pause zu erzeugen, was in an sich
bekannter Weise durch Einschaltung von Schaltdrosseln aus hochwertigem Eisen, das
sich schon- bei geringerErregumg sättigt, geschehen kann. Für solche wird vorzugsweise
ein Material verwendet, dessen Magnetisierungskennlinie im ungesättigten Gebiet
möglichst wenig gegen die Flußachse geneigt ist, an den Übergangsstellen einen scharfen
Knick aufweist und im gesättigten Gebiet möglichst parallel zur Erregerachse verläuft,
wobei die Windungszahl zweckmäßig so bemessen wird, daß die Sättigung schon bei
sehr niedrigen Stromwerten erreicht wird. Auch hierbei kann zur Herbeiführung einer
günstigen Lage der stromlosen Pause von einer Vormagnetisierung mit Gleich- oder
Wechselstrom Gebrauch gemacht werden. Die Dauer der stromlosen Pause wird sich nach
der Abbauzeit ,der Brücken richten. Um diese klein zu halten, wird es im allgemeinen
notwendig sein, kleinen Abstand der Belegungen, kleine Maße der bewegten Teilchen
und kurze Unterbrechungsstrecken zu wählen.
-
Der Erfindungsgedanke kann unter anderem beim Bau von Relais, Schützen,
Ventilen für Nieder-und Hochspannung, Reglern und Verstärkern, Taktgebern, z. B.
auch für Programmsteuerungen u. dgl., angewendet werten: Ein großer Vorteil der
Anordnung ist, daß infolge der Vielzahl der verwendeten Teile eine sehr große Anzahl
von Berührungspunkten erreicht
werden kann, die wirksam zum Stromdurchgang
beitragen, so daß eine verhältnismäßig hohe Stromdichte zugelassen werden kann.