DE254154C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVs 254154-KLASSE 21 c. GRUPPE

FRIED. KRUPP AKT.-GES. in ESSEN, Ruhr.

eines elektrischen Stromes.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Juni 1911 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf solche selbsttätigen Schaltvorrichtungen zum abwechselnden Öffnen und Schließen eines elektrischen Stromes, die mit einer Einrichtung zum Ändem des Verhältnisses zwischen Schließungsund Öffnungsdauer versehen sind. Die Erfindung bezweckt, eine Schaltvorrichtung der erwähnten Art zu schaffen, bei der dieses Verhältnis innerhalb sehr weiter Grenzen stetig ίο und in sehr genau bestimmbarer Weise geändert werden kann und die zugleich eine sehr einfache Bauart besitzt.

Auf der Zeichnung zeigt

Fig. ι eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles des Erfindungsgegenstandes in Verbindung mit einer schematischen Darstellung einer Schaltung für eine Dynamomaschine, deren Spannung in an sich bekannter Weise durch Ändern des Verhältnisses zwischen Schließungsund Öffnungsdauer geregelt werden soll,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. i, von links gesehen,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende schematische' Skizze zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4 in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel und

Fig. 5 und 6 in einer den Fig. 1 und 2 entsprechenden Darstellung ein drittes Ausf ührungsb eispiel.

Es soll zunächst das erste Ausführungsbeispiel beschrieben werden.

Die Feldwicklung A der Dynamomaschine B ist an die beiden Hauptleitungen -j- S und —S eines Gleichstromnetzes durch Vermittlung der Leitungen C - und C¹ ' angeschlossen. In die Leitung C ist die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung zum abwechselnden Öffnen und Schließen des elektrischen Stromes eingeschaltet. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem zylindrisch gestalteten Anker D, der auf einer in drei Lagern G, G¹, G² drehbaren Welle H starr befestigt ist, und aus zwei auf dem Anker D aufliegenden Schleif bürsten E und E¹, die, wie Fig. 1 zeigt, in achsialer Richtung gegeneinander versetzt sind. Von den beiden Schleifbürsten E und Z?¹ ist die eine, E, durch Vermittlung eines Armes g³ starr mit dem Lager G¹ verbunden, während die andere, E¹, an einem drehbar am Lager G angeordneten Arme g⁴ sitzt, so daß sie in jede beliebige Winkelstellung zu der Bürste E gebracht werden kann. In den aus nichtleitendem Stoffe bestehenden Mantelteil des Ankers D sind zwei · aus leitendem Stoffe bestehende, durch eine Leitung d¹ verbundene Schleifkontakte d² und d^s eingesetzt. Diese Kontakte, die so angeordnet sind, daß der Schleifkontakt d² nur mit der Bürste E und der Schleifkontakt d^s nur mit der Bürste E¹ in Berührung kommen kann, erstrecken sich über einen Zentriwinkel von je annähernd 180 ° und sind gegeneinander um 180 ° versetzt. Zum Antriebe des Ankers D dient ein Elektromotor F, dessen Anker F¹ auf der Welle H gelagert ist.

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In Fig. 3, an Hand deren die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung erläutert werden soll, ist der Einfachheit halber angenommen, daß die Bürsten E und E¹ den Anker D nur mit einer Kante berühren und die Schleifkontakte d² und d^s je einen Zentriwinkel von genau i8o° umfassen. Außerdem sind der Deutlichkeit halber die Schleifkontakte d² und d³ so gezeichnet, als ob sie verschiedene Halbmesser besäßen. Der Anker D ist in Fig. 3 in einer Winkelstellung gezeichnet, bei der die Bürste E, wenn man annimmt, daß die Drehung des Ankers im Sinne des Pfeiles χ erfolgt, gerade zur Berührung mit dem zugehörigen Schleifkontakte d^% gelangt. Ist die verstellbare Bürste E¹ so eingestellt, daß sie gleichzeitig mit dem anderen Schleifkontakte d^a in Berührung steht, so erfolgt in dem der betrachteten Winkelstellung entsprechenden Zeitpunkte die Schließung des elektrischen Stromes. Ist die verstellbare Bürste E¹ in die strichpunktiert gezeichnete Lage eingestellt, in der sie gegen die Bürste E um einen Winkel φ versetzt ist, so kann der Strom, wie aus Fig. 3 ohne weiteres zu erkennen ist, nur während der einem Drehwinkel φ entsprechenden Zeit geschlossen bleiben, da nach Ablauf dieser Zeit die Bürste E¹ außer Berührung mit dem zugehörigen Schleifkontakte d³ gelangt. Es ergibt sich also für eine volle Umdrehung des Ankers D für das Verhältnis zwischen Schließungs- und

Öffnungsdauer der Wert

₃6o^c

— ■ Wie man

sich leicht überzeugt, gilt dieser Wert nicht nur für den in Fig. 3 angenommenen Fall, daß die Bürste E¹ im Sinne des Pfeiles χ gegen die Bürste E um einen Winkel φ versetzt ist, sondern auch für eine Versetzung im entgegengesetzten Sinne des Pfeiles x.

Aus der erwähnten Beziehung geht hervor, daß für einen Winkelabstand φ = o° das genannte Verhältnis gleich 0 und für einen Winkelabstand φ = i8o° gleich 1 wird.

Ferner ist auch ohne weiteres klar, daß innerhalb dieser Grenzen das Verhältnis durch Verstellung der Bürste E¹ in stetiger und sehr genau bestimmter Weise geändert werden kann.

Findet die Berührung zwischen den Bürsten E und E¹ und dem Anker D nicht, wie in Fig. 3 angenommen, mit einer Kante, sondern, wie es in Wirklichkeit der Fall ist, mit einer Fläche statt (Fig. 2), so muß man, wenn man für das in Frage stehende Verhältnis die Grenzwerte 0 und 1 erreichen will, die Länge der Schleifkontakte um die in der Umfangsrichtung gemessene Länge der Berührungsflächen der Bürsten vermindern.

Es ist nicht notwendig, daß die beiden Schleifkontakte sich genau oder angenähert über einen Zentriwinkel von je i8o° erstrecken und um 180° gegeneinander versetzt sind. Auch wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, läßt sich ein innerhalb bestimmter Grenzen stetig veränderliches Verhältnis zwischen Schließungs- und Öffnungsdauer erzielen. So könnten z. B. die beiden Ringstücke auch um einen Winkel von o° gegeneinander versetzt sein und beide einen erheblich von 180 ° verschiedenen Zentriwinkel α umfassen. In diesem Falle können natürlich die beiden Schleifkontakte, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, zu einem einzigen Kontaktstücke d^ vereinigt werden, das so breit ist, daß beide Bürsten E und E¹ auf ihm schleifen können. Für diese Ausführungsform ergibt sich unter sonst gleichen Annahmen wie bei Fig. 3 für das Verhältnis zwischen Schließungs- und Öffnungsdauer der Wert —

-Ψ

wie ohne

₃6o°-(«-g.)
weiteres aus Fig. 4 abzulesen ist. Für φ = α nimmt dieses Verhältnis seinen kleinsten Wert 0

und für m — ο seinen größten Wert

360 ° — α °5

an. Für den Fall, daß auch hierbei die Berührung zwischen den Bürsten E und E¹ und dem Anker D nicht mit einer Kante, sondern mit einer Fläche stattfindet, muß man sich, damit die zuletzt abgeleiteten Beziehungen Gültigkeit behalten, den Winkel α um den der Berührungsfläche der Bürsten entsprechenden Zentriwinkel vergrößert denken.

Die zuletzt beschriebene Anordnung ist dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele zugrunde gelegt. Bei diesem ist der Anker D nach Art eines Kollektors auf seinem ganzen Umfange mit Lamellen d⁵ versehen, von denen ein Teil durch einen verdrehbar angeordneten Kurzschlußbügel d⁶ verbunden ist. Die beiden Bürsten E und E¹ sind in der Umfangsrichtung so bemessen, daß jede Bürste bei jeder Winkelstellung des Ankers D mindestens immer eine Lamelle berührt. Die durch den Kurzschlußbügel d^e miteinander verbundenen Lamellen verhalten sich daher hinsichtlich des Kontaktes mit den Bürsten in der Hauptsache ebenso wie ein einziges Kontaktstück, das sich über denselben Zentriwinkel erstreckt wie die durch den Kurzschlußbügel miteinander verbundenen Lamellen. Da ferner die mit dem Kurzschlußbügel d⁶ nicht in Verbindung stehenden Lamellen, solange der Winkelabstand zwischen den Bürsten E und E¹ nicht gleich oder annähernd gleich Null ist, niemals eine leitende Verbindung zwischen den beiden Bürsten herstellen können, so erfolgt das öffnen und Schließen des Stromes, abgesehen von dem zuletzt erwähnten Ausnahmefalle, offenbar in demselben Zeitmaße wie bei der Anordnung nach Fig. 4.

Die Ausbildung des Ankers nach Art eines

Kollektors bietet den Vorteil, das etwa an der Unterbrechungsstelle entstehende Funken durch das Überspringen auf die zunächst liegende Lamelle rascher erlöschen, als dies bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiele der Fall ist. Die Verdrehbarkeit des Kurzschlußbügels d^ß ermöglicht es, eine etwa trotzdem noch unter der Wirkung von Funken entstehende Abnutzung gleichmäßig

ίο über sämtliche Lamellen des Ankers D zu verteilen.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Selbsttätige Schaltvorrichtung zum abwechselnden Öffnen und Schließen eines elektrischen Stromes, die mit einer Einrichtung zum Ändern des Verhältnisses zwischen Schließungs- und Öffnungsdauer versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche eines Ankers (D) zwei Bürsten (E und E¹) aufliegen, von denen die eine (E¹) zwecks Änderung des Verhältnisses zwischen Schließungs- und Öffnungsdauer gegenüber der anderen (E) in Richtung der zwischen dem Anker (D) und den Bürsten (E, E¹) stattfindenden Relativbewegung verstellbar ist, und daß der Anker (D) mit einem (ein- oder mehrteiligen) Kontaktstücke (d⁴· in Fig. 4 bzw. d², d¹, d³ in Fig. ι bis 3 oder d^s, d^e in Fig. 5 und 6) für die Bürsten (E und E¹J versehen ist, das bei der zwischen Anker (D) und Bürsten (E, E¹) stattfindenden Relativbewegung periodisch mit jeder Bürste (E und E¹) in und außer Verbindung tritt.
2. 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Bürsten (E und E¹) vorgesehene Kontaktstück aus zwei leitend miteinander verbundenen Schleifkontakten (d^z und d³) besteht, von denen jeder nur mit einer von den beiden Bürsten (E und E¹) in Berührung zu treten vermag (Fig. 1 bis 3).
3. 3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2 mit einem Anker von kreisförmigem Querschnitte, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schleifkontakt (d^% und d^s) sich — min-

   . destens angenähert —■ über einen Zentriwinkel von 180° erstreckt, und daß die beiden Schleifkontakte um 180 ° gegeneinander versetzt sind (Fig. 1 bis 3).
4. 4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des Ankers (D) ein einteiliges Kontaktstück (d*) angeordnet ist, das mit beiden Bürsten (E und E¹) in Berührung treten kann (Fig. 4).
5. 5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker kollektorartig ausgebildet ist, und daß ein Teil der Lamellen (d⁵) durch einen Bügel (d⁶) kurzgeschlossen ist (Fig. 5 und 6).
6. 6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Kurzschließen, dienende Bügel (d⁶) gegenüber den Lamellen (d^s) verdrehbar ist (Fig. 5 und 6).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.