DE20465C - Neuerungen an dynamo-elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAW

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen, welche an dynamo-elektrischen Maschinen angebracht werden sollen, um die Stärke des erzeugten Stromes so reguliren zu können, dafs, ohne die Antriebsgeschwindigkeit der Maschine zu variiren, letztere jederzeit eine constante Stromstärke abgeben kann, oder eine solche, welche eben hinreicht, um dem Zweck, der mit der äufseren Leitung erreicht werden soll, zu genügen.

Die Erfindung zielt darauf ab, den Umfang der Wirkungen des neuen Regulators auszudehnen, besonders mit Rücksicht auf die Einrichtungen von Generatoren mit concentrischen Polen. Der Zweck wird erreicht durch Vorrichtungen, welche Aenderungen in der Lage und der Stärke der Punkte herbeiführen, in welchen bei den Magneten die Maximalanziehung liegt. Diese Vorrichtungen wirken in der AVeise, dafs sie aus den Rollen der Magnete Theile ausschalten oder Theile des Stromes um das Arbeitsfeld ausschliefsen und dem durch Theile der Rollen der Magnete gehenden Strom eine andere Richtung geben.

In der Zeichnung ist Fig. 1 die Oberansicht einer Maschine mit concentrischen Polen und mit einer von Hand beweglichen Umschaltung zur Erreichung obiger Resultate. Fig. 2 ist eine Seitenansicht dieser Maschine, Fig. 3 eine Darstellung der Stromverbindungen, Fig. 4 eine Maschine mit Vorrichtungen zur selbstthätigen Regulirung in der Ansicht von oben, Fig. 5 eine Vorderansicht dieser Maschine, Fig. 6 eine Seitenansicht derselben mit dem Antriebsmechanismus für die Umschaltung, Fig. 7 der Grundrifs (theilweise Durchschnitt) und Fig. 8 eine Ansicht der Theile, durch welche von der Welle des Generators auf die Umschaltung Bewegung übertragen wird.

Fig. 9 und 10 dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise der neuen Vorrichtungen, indem sie die Stromkreise darstellen, welche erforderlich sind, um eine Ausschaltung und Umkehrung des Stromes in den Rollen der Magnete zu bewirken.

CC sind die oberen Rollen der Magnete einer dynamo - elektrischen Maschine, C¹C die entsprechenden Rollen auf den entgegengesetzten Magnetenden. D ist eine rotirende Armatur, von welcher der Strom durch alle Rollen der Magnete in solcher Richtung hindurchgeht, dafs die Lage der Punkte der magnetischen Anziehung in der Mitte zwischen den beiden Magnetreihen liegt. In Fig. 2 sind die oberen Rollen C, als aus einer Anzahl Abtheilungen bestehend, dargestellt, von deren Enden Drähte E nach den Polplatten der Umschaltung F führen, die sich oben auf den Magneten befindet. Die Befestigung der Drähte E in der Umschaltung, mit Rücksicht auf die beiden Contactarme AB, ist in Fig. 3 gezeigt. In dieser Figur stellen die mit 1 bis 11 numerirten Contactpunkte die Abtheilungen der Umschaltung oder die Polplatten für jede der Abtheilungen der Rolle C dar. Die Arme A B gehen bei der Drehung über die Contactplatten der Umschaltung; diese Arme sind von einander isolirt, und an einem derselben ist ein Draht a, am anderen ein Draht a¹ befestigt, so dafs, wenn die Arme über die Polplatten hingehen, die Abtheilungen der Rollen C C ausgeschaltet werden.

Um dieses System besser zu erläutern, sei angenommen, dafs der Arm B mit dem Pol 11 und der Arm A mit dem Pol ι in Berührung sei. In diesem Fall wird der Strom von den Drähten a a' durch die ganze Länge der Rollen C C hindurchgehen. Wird jedoch gewünscht, die von der Maschine abzugebende Stromstärke zu reduciren, so wird der Arm A nach dem nächsten Pol 2 gerückt, so dafs eine Abtheilung der Rolle ausgeschaltet wird. Zur weiteren Abschwächung des Stromes rückt man dann den Arm A nach dem nächsten Pol weiter u. s. f., so dafs alle Abtheilungen ausgeschaltet werden können.

Im allgemeinen wird es zweckmäfsig sein, zur Reducirung der Geschwindigkeit auf jeder Seite des Magneten die gleiche Zahl Rollen auszuschalten, so dafs, wenn die Arme A und B beide mit dem Pol 6 in Contact stehen, kein Strom durch die Rolle C durchgehen wird. Sollte dann der von der Maschine erzeugte Strom noch stärker sein, als erwünscht, so kann eine weitere Herabminderung dadurch herbeigeführt werden, dafs der Strom in umgekehrter Richtung durch die Rollen C C geht. Dies geschieht durch Umkehrung der Stellung der Arme A und B oder mit anderen Worten durch Drehung des Armes B nach links und des Armes A nach rechts vom Pol 6; der Strom wird dann in entgegengesetzter Richtung durch die Abtheilungen der Rollen CC gehen, über welche die Arme geführt werden.

Auf diese Weise werden die Punkte der Maximalanziehung nicht allein in ihre Lage verschoben, sondern auch abgeschwächt, bis der ganze Strom durch die Rollen C in einer solchen Richtung hindurchgeht, dafs die Wirkung des Magnetismus der Rolle C¹ aufgehoben wird; in diesem Fall wird keine magnetische Wirkung in den Theilen der Magnete bemerklich sein, in deren Nähe die Armatur rotirt.

Anstatt Abtheilungen aus der Rolle eines Magneten auszuschalten, können mit gleichem Erfolge Theile des Stromes um das Arbeitsfeld des Magneten ausgeschlossen werden. Hierauf bezieht sich ein weiterer Theil der Erfindung, und die dazu dienlichen Vorrichtungen sind in Fig. 4 bis 10 dargestellt.

Die Maschine ist derselben Art wie die in den vorhergehenden Figuren gezeigte und besteht aus Arbeitsmagneten, mitRollen CC¹ umwunden; die Richtung dieser Windungen ist so eingerichtet, dafs unter normalen Verhältnissen concentrische Pole gebildet werden. In der Mitte zwischen den oberen und unteren Rollen, auf der oberen, die beiden Magnete verbindenden Platte ist ein Regulator angebracht, der aus folgenden Theilen bestellt:

Eine Welle F, welche in Ständern gelagert ist, trägt an einem Ende ein Sperrrad H, in welches ein doppelarmiger Sperrhaken K eingreift; letzterer erhält seine Bewegung durch eine Welle L mit Excenter und einen Winkelhebel M, der an einem Arm des Sperrhakens K im Gelenk befestigt ist; der Winkelhebel steht andererseits durch die Stange m mit der Armatur eines Elektromagneten oder einem um einen Zapfen drehbaren, magnetischen Balken P in Verbindung. Die Welle L ruht in Lagern, welche zwischen den inneren Stirnflächen der beiden oberen Arbeitsmagnete angeordnet sind, und empfängt ihren Antrieb durch eine Kurbelstange N von der Hauptwelle der Maschine aus; der Arm N setzt einen um einen Zapfen drehbaren Hebel O in Bewegung, an dessen einem Ende ein Frictionshaken befestigt ist, der auf eine kleine Reibrolle am Ende der Welle L wirkt. Die magnetische Stange P ist auf einer Seite der unteren Magnetrolle C¹ um einen Zapfen drehbar und mit der Stange m durch Gelenk verbunden. Die Lage dieser Stange P verändert sich je nach der magnetischen Kraft des Arbeitsmagneten und strebt der verticalen Stellung zu, wenn die magnetische Kraft zunimmt, fällt dagegen, wenn die Kraft nachläfst.

Aus dieser Anordnung ist ersichtlich, dafs beim Gang der Maschine die Welle F von rechts nach links oder von links nach rechts gedreht wird oder auch still steht, je nach der Stellung der Sperrhaken K und der Stange P. Die Stellung 'der letzteren wird bestimmt durch die Stärke des Stromes, der durch die Rolle C des unteren Arbeitsmagneten der Maschine geht.

In Fig. 4 und 5 sind vier Widerstandsrollen 12, 13, 14, 15 angegeben; dieselben sitzen auf der Welle F. Die Construction dieser Rollen ist im Princip derjenigen eines gewöhnlichen Rheostaten ähnlich, nur dafs sie der gröfseren Bequemlichkeit wegen in Ringform gewunden sind. Das Ende der ersten Abtheilung ist in Contact mit einem geschlossenen Ring g, und die Verbindung zwischen der Reihe der Abtheilungen, aus welchen die Rolle zusammengesetzt ist, wird durch isolirte metallische Ringsegmente g^l hergestellt. Auf der Regulatorplatte stehen die Pfosten 16 bis 23, welche die Zungen tragen, die sich gegen die Ringe g g¹ der einzelnen Widerstandsrollen anlegen. Diese Pfosten und Zungen dienen lediglich dazu, die Widerstände mit ihren betreffenden Stromkreisen, wie in Fig. 9 gezeigt, zu verbinden. Die Wirkungsweise dieser Mechanismen wird durch die Fig. 9 und 10 erläutert. Angenommen, die Maschine bringe einen Strom von gewisser, bestimmter Stärke hervor, der ganze Strom gehe also durch die oberen wie durch die unteren Rollen des Arbeitsmagneten hindurch und die Rollen 13 und 14 befänden sich in der Stellung, in welcher sie ihren gröfsten, die Rollen 12 und 15 dagegen in der Stellung, in . welcher sie ihren geringsten Widerstand leisten.

Wenn nun in der äufseren Leitung ein gewisser Widerstand ausfallt, so wird eine Zunahme des Stromes sofort den magnetischen Regulirbalken P veranlassen, seine Lage zu verändern und den Sperrhaken nach der einen oder der anderen Seite zu bewegen, so dafs bis zur Herstellung des gewünschten Gleichgewichtes die Welle F in Drehung gebracht wird, wodurch der Widerstand durch die Rollen 12 und 15 verstärkt und der durch die Rollen 13 und 14 vermindert wird. Ein Theil des Stromes wird auf diese Weise von den Rollen des oberen Magneten abgelenkt und die Lage der concentrischen Pole entsprechend erhöht vermöge des nun vorwiegenden Einflusses der unteren Rollen. Eine fernere Abnahme des Widerstandes oder der verrichteten Arbeit der Aufsenleitung bringt eine Fortsetzung derselben Wirkung bis zu dem Punkt hervor, wo der Widerstand aller Rollen 12 bis 15 gleich ist. In diesem Stadium wird nur ein sehr geringer Theil des Stromes durch die oberen Rollen des Magneten hindurchgehen. Eine noch weitere Abnahme der äufseren Widerstände wird bewirken, dafs die Welle F in derselben Richtung noch weiter gedreht wird, so dafs der Widerstand der Rollen 13 und 14 geringer wird als derjenige der Rollen 12 und 15. Sobald dies eintritt, geht der Weg des geringsten Widerstandes von der Rolle 13 nach und durch die Rolle 14, der Weg des nächst gröfseren Widerstandes von der Rolle 12 nach der Rolle 14. In dieser Lage theilt sich der Strom zwischen den Rollen 12 und 13, während des Ueberganges von der Rolle 13 auf die Rolle 14 nimmt jedoch der Strom seinen Weg über das Arbeitsfeld in der umgekehrten Richtung wie vorher. Je mehr nun die Welle F weiter gedreht wird, je mehr Stromtheile werden in dieser Richtung sich bewegen, bis die Rollen 12 und 15 ihren Maximal-, die Rollen 13 und 14 ihren Minimal widerstand leisten; alsdann wird der ganze Strom durch die oberen Magnetrollen gehen in einer solchen Richtung, dafs die Wirkung der Rollen C¹ auf die unteren Magnetenden neutralisirt wird. Die Maschine wird dann keinen oder nur einen sehr geringen Strom erzeugen.

Hiernach behauptet Erfinder, dafs dieses Regulatorsystem sich jedem Grad der Production an elektrischer Kraft, von der höchsten bis zur geringsten, deren die Maschine fähig ist, anpafst. Es kann an Stelle des magnetischen Balkens P ein Elektromagnet, welcher in einen zwischen den positiven und negativen Drähten der Maschine hergestellten Stromkreis eingeschaltet wird, angewendet werden, um auf die Welle F einzuwirken; der unter diesen "Verhältnissen erzeugte Strom ist nicht constant an Stärke, sondern wechselt je nach dem Bedarf der äufseren Leitung.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Die Combination einer dynamo-elektrischen Maschine mit einer Vorrichtung zur Aenderung der Stärke und Richtung des Stromes, welcher durch einen Theil der Rollen der Arbeitsmagnete geht.

2. Das Verfahren zur Regulirung dynamo-elektrischer Maschinen, welches darin besteht, zuerst den Strom von einem Theil der Rollen der Arbeitsmagnete abzulenken und ihm dann eine entgegengesetzte Richtung zu geben.

3. Die Combination einer dynamo-elektrischen Maschine von angegebener Construction mit einer rotirenden Regulirvorrichtung, welche von der Antriebswelle der Maschine aus bewegt wird, während das.Mafs und die Richtung der Drehung bestimmt wird durch einen magnetischen Balken, welcher auf einen Zapfen am unteren Theil der Arbeitsmagnete schwingt.

4. Die Combination einer dynamo-elektrischen Maschine mit einem Regulator, welcher aus einer drehbaren Welle besteht, die Vorrichtungen mit veränderlichem Widerstand trägt, welche in Hinsicht auf die den Strom um die Arbeitsmagnete leitenden Drähte so angeordnet sind, dafs der Strom theilweise ausgeschlossen oder in seiner Richtung durch einen Theil der Rollen umgekehrt wird.

5. Die Combination der die Widerstandsrollen tragenden Welle F mit dem Sperrrad H, dem beweglichen Sperrhaken K, welcher mit einer von der Hauptwelle aus beständig in Drehung gehaltenen Welle L in Verbindung steht, und der Hebelverbindung m zwischen dem Sperrhaken und einem magnetischen Balken P oder einer gleichartig wirkenden Vorrichtung.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.