DE178869C - - Google Patents

Description

KAISERLICHE

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2\g. GRUPPE >§L

KOCH & STERZEL in DRESDEN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. Dezember 1905 ab.

Bei der Entnahme von Gleichstrom aus einer Wechselstromquelle durch einen unter dem Einfluß des Wechselstromes synchron schwingenden, einen Kontakt im Hauptschluß steuernden Unterbrecher ist es bereits bekannt, die Spannung der mit den entnommenen Gleichstromabschnitten zu ladenden Sammelbatterie auf das Spiel des schwingenden Unterbrechers derart zurückwirken zu lassen, daß

ίο die Batteriespannung dem Zustandekommen^ des Kontaktschlusses entgegenwirkt, so daß die den Kontaktschluß bewirkende Anziehung des schwingenden Gliedes nur durch den Überschuß der Spannung der Wechselstromquelle über die Batteriespannung bewirkt wird und folglich der Stromschluß nur in den Zeiten eintritt, wo die Spannung der Stromwelle geeigneten Vorzeichens über der jeweiligen Spannungshöhe der Batterie liegt.

Wie bei der älteren Einrichtung erfolgt im vorliegenden Falle die Einwirkung der Batteriespannung auf das Unterbrecherspiel durch Magnetwirkung, d. h. durch ein Gleichstromfeld. Nach dem älteren Vorschlage besteht aber die Wirkungsweise dieses Gleichstromfeldes darin, daß es der Vermehrung derauf den Stromschluß hinwirkenden Kraftlinien entgegenwirkt, während nach vorliegender Erfindung eine von dem den Unterbrecher primär bewegenden Wechselfelde elektrisch unabhängige magnetische Gegenwirkung ausgeübt wird.. Der Vermehrung der auf Zustandekommen des Kontaktschlusses hinwirkenden Kraftlinien wird hier nicht entgegengewirkt. Vielmehr entsteht . und wirkt das den Unterbrecher primär bewegende Wechselfeld an und für sich so, als wenn die Gegenwirkung der Sammlerspannung nicht vorhanden wäre, während diese wiederum an und für sich so wirkt, als wenn das Wechselfeld nicht vorhanden wäre. Nicht durch inneren oder elektrischen Widerstreit der im einander entgegengesetzten Sinne auf die Bildung von Kraftlinien hinwirkenden Ströme, sondern durch das äußere oder mechanische Gegeneinandersetzen der an sich von beiden Seiten ungehindert entfalteten, aber einander widerstreitenden kinetischen Wirkungen der beiden Ströme kommt die Differentialwirkung zustande.

Die vorliegende Erfindung kennzeichnet sich also dadurch, daß ein vom Sammler aus erregter Gleichstrommagnet elektrisch unabhängig' von dem den Unterbrecher primär bewegenden Wechselfelde auf den Unterbrecher dem Kontaktschluß entgegenarbeitend einwirkt, oder anders ausgedrückt, daß die beiden auf das schwingende Unterbrecherglied einwirkenden Kraftfelder nicht übereinander gelagert sind, so daß nicht dasselbe Eisen von den- beiderlei Kraftlinien durchflossen wird. Diese Kennzeichnung ist im praktischen Sinne zu verstehen, denn wenn auch einzelne Kraftlinien elektrische Beziehungen zwischen den beiden Feldern herstellen mögen, so kommen diese doch für die Wirkung nicht in Betracht.

Durch die Erfindung wird die regelnde Rückwirkung der Batteriespannung auf das Unterbrecherspiel gegenüber der älteren Er-

findung in besserer Weise erreicht, wobei die . Verbesserung gerade gegenüber den für die praktische Verwirklichung der älteren Erfindung besonders geeigneten Ausführungsformen derselben bedeutsam ist.

Zunächst gilt sowohl für die vorliegende wie für die ältere Einrichtung die Regel, die bewegte Masse des Unterbrechers mit Rücksichtauf die üblichen hohen Wechselfrequenzen

ίο und die dadurch bedingte schnelle Bewegung möglichst klein zu halten, während andererseits die Erfahrung gelehrt hat, daß zur betriebssicheren Ausgestaltung des Gleichstromentnehmers eine außerordentlich kräftige magnetische Führung des schwingenden Unterbrechers gehört. Es stehen sich also zwei einander widersprechende Konstruktionsbedingungen gegenüber. Einmal soll das schwingende Glied möglichst klein und leicht sein, damit die durch die Trägheit der Masse in die Bewegung gebrachte Störung tunlichst gering sei, zum anderen erfordert die kräftige magnetische Erregung entsprechend große Querschnittsbemessungen. Der richtige Mittelweg führt zu der Erkenntnis, daß es vorteilhaft ist,. das magnetische Wechselfeld möglichst bis zur Sättigung anzuspannen, so daß mit der kleinsten Masse die relativ größte Erregung, also der relativ größte Effekt hervorgebracht wird. Legt man nun über das bis zur Sättigung getriebene Wechselfeld ein Gleichstromfeld, so kann dieses theoretisch und praktisch nur substraktiv, nie additiv wirken, während gerade die in der Praxis bestbewährte Ausführungsform der älteren Einrichtung nach Fig. 4 des D. R. P. 127213 von dem übergelagerten Gleichstromfeld eine additive und subtraktive Wirkung verlangt. Diese Forderung schloß die Möglichkeit, das magnetische Wechselfeld bis an die Grenze der Sättigung zu magnetisieren, aus, weil dem übergelagerten Gleichstromfeld auch noch im Scheitel der gleichgerichteten magnetischen Maximalwirküng des Wechselfeldes eine additive Wirkung verbleiben mußte.

Es war also nicht möglich, den richtigen Mittelweg — kleinste bewegte Masse bei stärkster magnetischer Erregung — einzuhalten.

Des weiteren bedingt bei der älteren Erfindung das über dem Wechselstromfeld gelagerte Gleichstromfeld, daß umgekehrt auch dem Gleichstrom feld ein Wechselstrom feld übergelagert ist. Es induziert also das Wechselfeld in der Gleichstromwicklung einen Wechselstrom, d. h. das Magnetsystem des Unterbrechers wird zum Transformator. Dieser Transformator ist je nach der Größe des im Gleichstromkreis enthaltenen Ohmschen Widerstandes belastet. Dieser Umstand macht sich bei der Einstellung der Apparate zuweilen äußerst störend bemerkbar. Zunächst wird ja doch der Wechselstromunterbrecher auf. reinen Ohmschen Widerstand ohne Anschluß der Batterie eingestellt, d. h. auf konphasen Gang zur Wechselspannungsphase eingeregelt. Wenn nun — nach dem Anschluß der Batterie — das Gleichstromfeld durch einen Regelungswiderstand auf die richtige Wirkungsgröße eingestellt werden soll, so verändert sich mit dem Widerstand der Phasenverschiebungswinkel des im Wechselstromnebenschluß durch die Magnetspulen.des Unterbrechers fließenden Wechselstromes gegenüber der Netzspannungsphase, weil sich die Stärke des im Gleichstromkreise des Hilfsmagneten induzierten sekundären Wechselstromes ändert. Diese Rückwirkung der Widerstandsänderung auf den Phasenver-Schiebungswinkel im Wechselstromnebenschluß macht bei jeder Veränderung des Widerstandes eine Neueinstellung des Phasenwinkels durch die im Wechselstromnebenschluß liegenden Kunstphasenapparate notwendig.

Schließlich bedeutet der im Gleichstromkreis des Hilfsmagneten fließende induzierte Wechselstrom auch eine Abschwächung des den Unterbrecher bewegenden magnetischen Wechselfeldes insofern, als die Sättigung des Eisens nur von der Differenz der beiden einander entgegenwirkenden Amperewindungen bewirkt wird. Bei der Notwendigkeit möglichst kleiner Abmessungen ist auch der Wickelraum möglichst klein zu halten, so daß die induzierendeRückwirkung des Wechselfeldes auf das Gleichstromfeld abermals eine Konstruktionserschwerung bedeutet.

Alle diese Schwierigkeiten werden durch die elektrische Scheidung der beiden einander entgegenwirkenden Felder beseitigt.

Einige Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung sind auf der Zeichnung dargestellt. In allen Figuren bedeutet α die Wechselstromquelle, b den Kontakt im Hauptschluß, c den um d schwingenden Unterbrecher, JV, 5 den polarisierten Magneten, e die aufzuladende Batterie, f einen Apparat zur Korrektur der Wechselstromphase im Nebenschluß, g den Regelungswiderstand im Hauptschluß, h den Gleichstromhilfsmagneten und i dessen Anker.

Nach Fig. 1 ist der Hilfsmagnet h derart angeordnet, . daß er auf eine Verlängerung k des schwingenden Gliedes c, welche gleichzeitig zur mechanischen Einstimmung des schwingenden Gliedes (durch Verstellung der Masse Z) dienen kann, einwirkt.

Nach Fig. 2 ist das bewegliche Polstück des Kontaktes b mit dem Körper c durch eine Blattfeder m verbunden, welche auch den ^lao Anker i des Hilfsmagneten h trägt. Vermöge dieser Anordnung soll die symmetrische

Claims (3)

1. Schwingung des Körpers c durch die Anziehung des Ankers i möglichst wenig, beeinflußt werden, so daß also die durch Magnet h verursachte sozusagen hinkende Bewegung des Polstückes unter Durchbiegung der Blattfeder m wesentlich nur vom Polstück b mit Anker i ausgeführt wird, während der Hauptteil der bewegten Masse — Körper c — annähernd um seine Nullage pendeln kann.

   ίο · Nach Fig. 3 wirkt der Hilfsmagnet als Drehspulenmagnet mittels der Schubstange η auf den in der Pfeilrichtung verschiebbaren, gerade geführten Teil 0, welcher durch eine regelbare Feder ρ einseitig angespannt ist und das (gegenüber dem schwingenden Unterbrecherglied) ruhende Polstück in Gestalt der Schraube q sowie den hubbegrenzenden Anschlag r enthält. Beim Wachsen der Batteriespannung wird durch Verschiebung des Teileso das schwingende Unterbrecherglied derart aus seiner Nullage gebracht, daß eine unsymmetrische Verteilung der remanenten Kraftlinien in den beiden Schenkeln des Hauptmagneten N, S zu gunsten der Kontaktöffnung herbeigeführt wird.

   Pate nt-A ν Sprüche:

   I. Vorrichtung zum Entnehmen von Gleichstrom aus einer Wechselstromquelle durch einen unter dem Einfluß von Spulen im Nebenschluß zur Wechselstromquelle synchron schwingenden, einen Kontakt im Hauptschluß steuernden Unterbrecher, auf dessen Spiel die Spannung der mit der Vorrichtung verbundenen Sammelbatterie zurückwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Rückwirkung ausübender Gleichstrommagnet (h) auf den schwingenden Unterbrecher (c) außerhalb des Bereiches des den Unterbrecher primär bewegenden Wechselfeldes einwirkt, so daß das regelnd einwirkende Gleichstromfeld von dem den Unterbrecher primär bewegenden Wechselstromfeld elektrisch unabhängig ist.
2. 2. Ausführung der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommagnet (h) auf einen mit dem schwingenden Gliede (c) des Unterbrechers federnd verbundenen, das bewegliehe Polstück des zu steuernden Kontaktes (b) tragenden Anker (i) einwirkt, so daß durch den Einfluß des regelnden Gleichstromfeldes die primäre, vom Wechselstromfeld hervorgerufene Schwingung des Unterbrechergliedes (c) an sich möglichst wenig beeinflußt wird.
3. 3. Ausführung der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einwirkung des Gleichstrommagneten (h) die das Spiel des schwingenden Unterbrechergliedes (c) begrenzenden Anschläge (q, r) entgegen der Wirkung einer Feder oder dergl. Hilfsmittels derart aus ihrer Ursprungslage bewegt werden, daß sich die Nullage des Unterbrechergliedes (c) zu den vom Wechselstrom umflossenen Schenkeln des polarisierten Magneten (N, S) und damit der Widerstand im Kreislauf der vom Stahlmagneten ausgehenden Kraftlinien mit der Batteriespannung ändert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.