DE66665C - Vorrichtung zur Regelung der Spannung j von elektrischen Stromerzeugermaschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft diejenigen bei Stromerzeugermaschinen Anwendung findenden Regele) , welche durch die Einwirkung des elektrischen Stromes in der Weise beeinflufst werden, dafs sie die Spannung eines solchen Stromes bei jeder Aenderung im Zustande der durch denselben betriebenen Leitung ändern.

Diese Vorrichtungen können bei Dynamomaschinen Anwendung finden, welche Leitungen für die verschiedensten Zwecke speisen, sind aber besonders für Stromerzeugermaschinen zum Betrieb von elektrischen Bogenlichtleitungen geeignet,- weshalb auch in vorliegender Beschreibung diese Anwendungsweise als Beispiel angenommen ist.

Bekanntlich erfordert die Versorgung von einei oder zwei Bogenlichtlampen im Wesentlichen die gleiche Anzahl Stromeinheiten (Ampere 1 wie die Versorgung von einem Dutzend oder mehr solcher Lampen, während die erford;rliche Spannung im ersteren Fall eine bei weitem geringere ist und, wenn sie nicht nach Mafsgabe der eintretenden Aenderungen des Leitungswiderstandes u. dergl. jeweilig geändert wird, grofsen Kraftverlust und eine Beschädigung der in die Leitung eingeschalteten Vorrichtungen und der Maschine selbst, sowie auch Gefahren für Menschen und Eigenthum 2ur Folge haben kann.

D ;r Zweck dieser Vorrichtungen besteht nun darin, die Spannung des von der Dynamomaschine erzeugten Stromes im Verhältnifs zu der von diesem verlangten Arbeitsleistung auf selbstthätige Weise zu vermehren oder zu vermindern, so dafs jeder eine Aenderung der Anzahl Stromeinheiten hervorrufende Wechsel im Widerstand oder in der Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers, sofern der Strom einmal für einen Stromkreis von gegebenem Widerstände eingerichtet ist, durch eine entsprechende Aenderung der Spannungseinheiten durch den Regeler ausgeglichen und der Strom auf diese Weise selbstthätig den neuen Bedingungen angepafst wird.

Diese Wirkung wird auf mehr oder minder wirksame Weise durch die verschiedensten Vorrichtungen erzielt, von denen einige in der Weise wirken, dafs sie die Stellung der Stromwenderbürsten verändern, während andere in den Stromkreis einen dem aufser Betrieb bleibenden Apparat entsprechenden Widerstand einschalten, andere den Feldmagneten verändern, und wieder andere eine Aenderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers bewirken.

Alle diese Vorrichtungen können aber nur mittelbar, d. h. durch die Thätigkeit derjenigen Theile oder Anordnungen von Theilen zur Wirkung gelangen, mit denen sie zusammenzuarbeiten bestimmt sind; aufserdem sind die bis jetzt gebräuchlichen derartigen Vorrichtungen mehr oder minder verwickelt und dabei unzuverlässig in ihrer Wirkung, weil in allen Fällen die bewegende Kraft in mittelbarer Weise durch von Federn beeinflufste Hebel durch Magnete und bewegliche Stromschlufstheile übertragen wird, welche die Unsicherheit der Wirkung erhöhen.

Dagegen betrifft die vorliegende Erfindung einen für jede Dynamomaschine anwendbaren Regeler, welcher den elektrischen Strom in jeder der bisher üblichen Arten zu beherrschen

und zu regeln im Stande ist und die Kraft ohne Anwendung von Hebeln oder gleichwerthigen Mitteln unmittelbar auf die zu beeinflussenden oder zu bewegenden Theile zur Wirkung bringt.

In den Zeichnungen stellt Fig. ι eine Vorderansicht und Fig. 2 einen mittleren senkrechten Schnitt der Vorrichtung dar, während in Fig. 3 eine Dynamomaschine und ein mit dieser verbundener Regeler im Grundrifs gezeigt sind, wobei die Regelung des Stromes dadurch bewirkt wird, dafs der Regeler die Stromwenderbürsten beherrscht. Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt nach 4-4, Fig. 3. Fig. 5 verbildlicht in schematischer Ansicht die Regelung des Stromes durch die Felder der Dynamomaschine, während in der schematischen Ansicht (Fig. 6) der Strom durch Ein- oder Ausschalten von Widerstand in den Leitungsstromkreis seitens des Regelers geregelt wird.

Der Regeler besteht aus einem Scheibenrad oder Ring A, welcher entweder mit einem besonderen Zapfen oder mit einer Verlängerung der Muffe C, die vom Lager der Ankerwelle B eingeschlossen wird, um das Rad nicht an der Drehung dieser Welle theilnehmen zu lassen, und zwar concentrisch zu der Drehungsachse der Ankerwelle gelagert ist. _:

An diesem Rad oder Ring sind mehrere nach innen zu strahlenförmig hervorstehende Elektromagnete D angeordnet, welche in gleichen Entfernungen von der Radachse endigen, und deren Wickelungen mit den Leitungsdrähten E¹. des äufseren oder Leitungsstromkreises so verbunden sind, dafs die Polaritäten der Magnete mit einander abwechseln.

Es hat demnach jeder der Magnete an jeder Seite einen Magnet entgegengesetzter Polarität, derart, dafs, wenn der Pol des Magneten der Nordpol ist, die Pole der an jeder Seite desselben befindlichen Magnete Südpole sind. Jeder Magnet wirkt mit den an jeder seiner Seiten befindlichen Magneten so zusammen, dafs hinter einander ein gewöhnlicher zweipoliger Elektromagnet gebildet und, wenn der Magnet vom Strom durchflossen wird, ein Anker angezogen wird, und dafs, indem die sämmtlichen Spulen in den durch die Dynamomaschine gespeisten Stromkreis eingeschaltet werden und einen Theil desselben bilden, der ganze durch die Maschine erzeugte Strom durch die Spulen hindurchzufliefsen gezwungen wird und die Elektromagnete erregt. Bei grofsen Maschinen, welche sehr starke Ströme erzeugen, kann auch eine Nebenleitung angebracht und nur ein Theil des Stromes verwendet werden.

Im Innern der Elektromagnete sind eine Anzahl Anker E angeordnet, welche sich mit dem Anker der Dynamomaschine drehen und in schneller Aufeinanderfolge an den Magneten vorbeibewegen, wobei jeder Anker, einer nach dem anderen', der Einwirkung eines jeden Magnetenpaares ausgesetzt wird.

Diese Anker bestehen zweckmäfsig aus kreisausschnittförmigen, gewalzten Eisenstücken, welche ihrer Querschnittsform nach kammartig gestaltet sind, um der Luft Durchtritt zu gewähren und dadurch kühl erhalten zu werden; dieselben sitzen auf einem auf der Ankerwelle aufgekeilten und sich mit dieser zusammen drehenden Rad F, wobei der Durchmesser dieses Rades so bemessen ist, dafs die von ihm getragenen Anker sich zwar dicht an den Polen der sämmtlichen Magnete der Reihe nach vorbeibewegen, ohne indessen diese zu berühren.

Wenn demnach der Strom durchfielst, so werden die Elektromagnete erregt, wobei ihre auf die sich schnell drehenden Anker ausgeübte Anziehung eine theilweise Drehung des Elektrpmagnetenkranzes bewirkt, und zwar derart, dafs das Mafs dieser theilweisen Drehung sich entsprechend der die Anziehungskraft der Magnete hinsichtlich der Anker erhöhenden oder vermindernden Stromstärke verändert.

Diese theilweise Drehbewegung des Elektromagnetenkranzes A wird zur Einstellung der die Spannung beherrschenden oder regelnden Vorrichtungen nutzbar gemacht, wobei zu dem Zwecke, dem normalen Strom jede beliebige Spannung zu. geben, eine der theilweisen Drehung des Ringes A entgegenwirkende Vorrichtung in Gestalt einer Feder oder des auf dem an einer Seite des Elektromagnetkranzes A in strahlenförmiger Richtung herausragenden Arm verschiebbaren Gewichtes G, Fig. 1, vorgesehen ist, wodurch die Anziehungskraft der Magnete bei einem, beliebigen Anfangsstrom genau ausgeglichen und, soweit ihre Wirkung auf das Rad hinsichtlich der dadurch beeinflufsten Vorrichtungen in Betracht kommt, aufgehoben werden kann.

Nachdem das Gewicht so eingestellt worden ist, dafs die Anziehungskraft der Magnete aus₇ geglichen ist, wird dieses Gleichgewicht, so lange der Widerstand im Leitungsstromkreise und die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers dieselben bleiben, nicht gestört werden, da die Stärke des von der Maschine erzeugten Stromes sich im wesentlichen gleich bleibt; sobald aber eine Aenderung im Widerstände des Leitungsstromkreises eintritt, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers nicht verändert wird, so wird, obgleich die Spannung des Stromes sich gleich bleibt, die Strommenge eine Aenderung erfahren, wodurch eine entsprechende Zu- oder Abnahme in der Anziehung der Elektromagnete des Regelers hervorgerufen wird, welche Zu- oder Abnahme genügt, um das Gleichgewicht zwischen dieser Anziehung und dem Gegengewicht G zu stören, indem letzteres entweder überwunden und der

Elektrpmagnetkranz A nach einer Richtung gedieht und die Regelungsvorrichtungen^; im Sinne einer Verminderung der Spannung des Stromes bewegt werden, oder indem die betreffende Strommenge mit dem Gewicht zusani aienwirkt und den Elektromagnetkranz A in entgegengesetzter Richtung: ,bewegen hilft, so dafs sich die den Strom beherrschenden Vorrichtungen im Sinne einer Vermehrung der Spa inung des Stromes bewegen. Es wird den nach jene Aenderung in der Stromstärke ode- der Anzahl der Stromeinheiten, einerlei woc.urch diese Aenderung hervorgerufen wird, fast in demselben Augenblick durch eine Aenderung der Spannung ausgeglichen, indem der Ring A mit jeder Veränderung des Stromes eine neue Lage einnimmt und in jeder solchen Lag2 durch das Gewicht G im Gleichgewicht erhalten wird, obgleich das Gewicht G dabei so Lange aus seiner ursprünglichen Lage gehalten wird, bis der Widerstand wieder das gewöhnliche Mafs des Anfangsstromes erreicht hat. Die Anzahl der Aenderungen in der Lage des Elektromagnetkranzes ist eine unbegrenzte; diese Aenderungen können nach Mafsgabe der fortgesetzt zu- oder abnehmenden Stromstärke infolge der wechselnden Bedingungen im Leitungsstromkreise oder der wechselnden Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers entweder hinler einander in derselben Richtung oder abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen auftreten, wobei der Regeler bei jeder Aenderung der Stromstärke nachgiebt.

Wie bereits erwähnt, giebt es verschiedene Wege, um die Spannung des Stromes zu regeln und zu verändern, zu welchem Zwecke die Bewegungen der vorliegenden Vorrichtung ausgenitzt werden können.

So kann beispielsweise, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, der Elektromagnetrahmen A durch Stangen / mit dem die Stromwenderbürsten K tragenden Joch J der Stromerzeugermaschine verbunden sein, so dafs die Bürsten an der Dynamomaschine bei jeder Aenderung der Stromstärke nach dem neutralen Punkt zu oder von demselben hinweg bewegt werden, je nachdem die Stromstärke zu- oder abnimmt, wodurch dann eine entsprechende Aenderung in der Spannung des Stromes hervorgerufen wird.

Soll die Regelung des Stromes durch Aenderunj der Stärke der Feldmagnete bewirkt werden, so werden zwei Gruppen von Stromschlufsstücken L, Fig. 5, angeordnet, von denen jede: durch Drähte M mit verschiedenen Theilen oder Wickelungen der Feldmagnetspulen verburden sind, wobei die einzelnen Stücke jeder Grippe hinter einander von den auf dem Rahmen A sitzenden, von diesem aber isolirten, beweglichen Stromschlufsstücken N berührt werden, die durch Drähte P mit den betreffenden Stromwenderbürsten O verbunden sind.. Wenn sich der Rahmen A infolge einer Aenderung der Stromstärke bewegt, so bewegen sich die an demselben befindlichen Stromschlufsstücke, je nach der Drehungsrichtung des Rahmens, von einem Stromschlufsstück zum anderen und schalten dadurch eine gröfsere oder geringere Anzahl Wickelungen oder Theile der Feldmagnete aus dem Stromkreis aus oder in denselben ein, wodurch ebenso wie bei Aenderung der Lage der Stromwenderbürsten eine entsprechende Aenderung in der Spannung des Stromes hervorgerufen wird.

: In Fig. 6 ist eine Anordnung verbildlicht, bei welcher durch ein auf dem Elektromagnetrahmen sitzendes, von diesem aber isolirtes be-' wegliches Stromschlufsstück. Q, an welches der Leitungsdraht angeschlossen ist, Widerstand in den Leitungsstromkreis eingeschaltet werden kann, indem dieses Stück mit einer Reihe feststehender Stromschlufsstücke J? nach einander in Berührung tritt, von denen jeder mit einer der unter einander verbundenen Widerstandsspulen α verbunden ist, wobei eine dieser Widerstandsspulen mit dem Leitungsdraht T in Verbindung steht, ähnlich wie bei einem gewöhnlichen Rheostat oder Widerstandskasten. - Wenn auch diese Anordnung nicht dazu dient, die Spannung nach Mafsgabe der Aenderungen in der Stromstärke zu ändern, so erfüllt sie doch den gleichen Zweck, indem in den Leitungsstromkreis, entsprechend der Anzahl der ausgeschalteten oder aufser Betrieb gesetzten Lampen oder anderen Apparate, Widerstand eingeschaltet wird.

Es erhellt, dafs es ferner einem Sachverständigen leicht möglich sein wird, die Bewegungen der beschriebenen Vorrichtungen in der Weise nutzbar zu machen, dafs durch dieselben der Regeler der die Stromerzeugermaschine treibenden Maschine beeinflufst und so durch Aenderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers die beabsichtigte Wirkung erzielt wird, wie denn überhaupt diese mit jeder Aenderung in der Stromstärke eintretende Bewegung des Rahmens A in jeder für eine solche Regelung des Stromes möglichen Weise hierzu nutzbar gemacht werden kann.

Die Einzelheiten des die vorliegende Erfindung ausmachenden Gegenstandes lassen verschiedenerlei Anordnungsweisen zu, welche innerhalb des Rahmens der Erfindung bleiben würden. So könnte die Anordnung in umgekehrter Weise derart getroffen werden, dafs sich die Magnete drehen, während der Anker seinerseits unbeweglich ist. Eine andere naheliegende Aenderung würde beispielsweise darin bestehen, dafs der Anker, statt auf der Innenseite der Magnete, auf deren Aufsenseiten wirkt. Ferner brauchte weder der Anker noch der

Claims (1)

1. Rahmen auf der Ankerwelle zu sitzen und von dieser ihren Antrieb zu erhalten, sondern die Theile könnten in irgend einer beliebigen anderen Weise gelagert und betrieben werden, so dafs sich der eine dieser Theile in der Nähe des anderen dreht.

   Patenτ-Anspruch:

   Vorrichtung zur Regelung der Spannung von elektrischen Stromerzeugermaschinen, dadurch gekennzeichnet, dafs zwischen einer Reihe in den Leitungsstromkreis oder einen Nebenschlufs desselben eingeschalteter Elektromagnete (D) von unter einander abwechselnder Polarität einerseits und einer Anzahl diesen gegenüber angeordneter, durch die Dynamomaschine zwangsläufig an den Elektromagneten vorbeibewegter Anker (E) andererseits eine nach Mafsgabe des wechselnden Widerstandes in der Leitung verschiedenartige Anziehung stattfindet, wodurch ein die Elektromagnete tragender Rahmen (A) die Wirkung einer dem normalen Leitungswiderstande entsprechend bemessenen Belastung mehr oder weniger überwindet, oder derselben nachgiebt und durch seine hierdurch hervorgerufene Bewegung den dem veränderten Widerstände entsprechenden Zustand wieder herstellt, wobei auch die Anordnung umgekehrt so getroffen sein kann, dafs der die Elektromagnete tragende Rahmen von der Dynamomaschine bewegt, dagegen das die Anker tragende Organ belastet und durch die Anziehung bethätigt wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.