DE295834C - - Google Patents
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- DE295834C DE295834C DENDAT295834D DE295834DA DE295834C DE 295834 C DE295834 C DE 295834C DE NDAT295834 D DENDAT295834 D DE NDAT295834D DE 295834D A DE295834D A DE 295834DA DE 295834 C DE295834 C DE 295834C
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Description
KAISERLICHESIMPERIAL
PATENTAMT.PATENT OFFICE.
. Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Selbstschalter in Verbindung mit einem durch periodisches Einschalten und Kurzschließen des Erregerwiderstandes arbeitenden Spannungsregler. Selbstschalter, wie im folgenden einer beschrieben ist, kommen hauptsächlich in Gleichstromanlagen, die im wesentlichen aus einem nur zeitweise im Betriebe befindlichen, mit konstanter oder veränderlicher Umdrehungszahl umlaufenden Generator in Verbindung mit einer Sammlerbatterie bestehen, und bei welchen zur Regelung der Netzspannung ein Spannungsregler verwendet wird, zur Anwendung. Die Arbeitsweise einer derartigen Anlage ist so gedacht, daß, wenn der Generator außer Betrieb gesetzt ist, die Batterie die Stromlieferung an das Netz übernimmt, wenn der Generator dagegen im Betriebe ist, derselbe die Stromverbraucher speist und dabei unter Umständen auch .gleichzeitig noch die Batterie aufladet. Die Aufgabe des Spannungsreglers ist es, die Netzspannung oder den Maschinenstrom oder irgendeine andere Größe automatisch konstant oder in einem gewünschten Verhältnis veränderlich zu halten, und diejenige des Selbstschalters endlich, im gegebenen Momente Dynamo und Batterie automatisch zusammen- oder voneinanderzuschalten. Besonders wenn die Stromverbraucher nun Glühlampen sind, ist es wünschenswert, daß beim Zusammen- oder Voneinanderschalten von Batterie und Dynamo am Netz keine oder nur ganz minimale Spannungsschwankungen auftreten. Durch die im folgenden beschriebene spezielle Schaltung des Selbstschalters und dessen elektrische Verriegelung mit dem Spannungsregler soll erreicht werden, daß der Selbstschalter immer im richtigen Moment betätigt wird und deshalb die Spannungsschwankungen am Netz im Augenblicke des Schaltens auf ein Minimum beschränkt sind. '. In Fig. ι bedeutet D die Dynamomaschine mit dem Anker α und dem Erregerfelde e, zu dem in Serie der Widerstand r liegt. R ist der Spannungsregler, bestehend aus der Spannungsspule χ und der Vibrationsspule s, den Unterbrechungskontakten U1 und M2 und . dem Kondensator c. Mit P ist der Selbstschalter bezeichnet, der im wesentlichen aus dem Schalthebel h, den Kontakten Ji1 .und k2 der Feder/, der Solenoidspulei und deren Kerne^ und p2 zusammengesetzt ist. Ferner ist mit B die Batterie, mit L das Netz urSd endlich mit w ein Widerstand benannt, welch letzterer in Anlagen, bei denen die Dynamo während der S.tromlieferung an das Netz gleichzeitig auch die Batterie aufzuladen hat, eben zur Erhöhung der Dynamospannung auf den Betrag der Ladespannung, vor die Netzleitung zu schalten ist. Werden die Stromverbraucher von der Batterie. The subject of the present invention is a circuit breaker in connection with a voltage regulator operating by periodically switching on and short-circuiting the excitation resistor. Circuit breakers, as described in the following, are mainly used in direct current systems, which essentially consist of a generator that is only temporarily in operation, rotating at a constant or variable number of revolutions, in connection with a collector battery, and in which a voltage regulator is used to regulate the mains voltage , to use. The way such a system works is such that when the generator is out of operation, the battery takes over the supply of electricity to the network, while when the generator is in operation, it feeds the electricity consumers and possibly also the battery charges. The task of the voltage regulator is to keep the mains voltage or the machine current or any other variable automatically constant or variable in a desired ratio, and that of the self-switch, finally, to automatically connect or disconnect the dynamo and battery at a given moment. Especially when the electricity consumers are incandescent lamps, it is desirable that when the battery and dynamo are connected together or apart from one another on the mains, no or only very minimal voltage fluctuations occur. The special circuit of the self-switch described below and its electrical interlock with the voltage regulator is intended to ensure that the self-switch is always actuated at the right moment and therefore the voltage fluctuations on the network at the moment of switching are limited to a minimum. '. In Fig. Ι D means the dynamo machine with the armature α and the excitation field e, to which the resistance r is in series. R is the voltage regulator, consisting of the voltage coil χ and the vibration coil s, the interruption contacts U 1 and M 2 and. the capacitor c. With the P the automatic switch is designated, which is essentially composed of the shift lever h, the contacts Ji 1 .and k 2 of the spring /, the solenoid coil and their cores ^ and p 2 . Furthermore, B denotes the battery, L denotes the network and finally w denotes a resistor, the latter in systems in which the dynamo also has to charge the battery while supplying power to the network, just to increase the dynamo voltage on the Amount of the charging voltage before the power line is to be connected. Become the electricity consumer from the battery
aus gespeist, so hat der Selbstschalter, den Widerstand kurzzuschließen.fed off, the circuit breaker has to short-circuit the resistor.
Bei stillstehender Dynamo halten die Kontakte M1 und M2 des Spannungsreglers R denWhen the dynamo is at a standstill, the contacts M 1 and M 2 of the voltage regulator R hold the
■5 Erregerwiderstand r und die zu einem Teile dieses Widerstandes parallel geschaltete SoIenoiclspule i des Selbstschalters P kurzgeschlossen. Der Hebel h des Selbstschalters liegt auf dem Kontakte Ji1 auf, und der Widerstand w ■ ist kurzgeschlossen. Wird die Dynamo nun in Gang gesetzt, so kann sich dieselbe, da alle der Erregung vorgeschalteten Widerstände durch die Unterbrechungskontakte des Spannungsreglers kurzgeschlossen sind, gut erregen.■ 5 excitation resistance r and the solenoid coil i of the circuit breaker P connected in parallel to part of this resistance. The lever h of the circuit breaker rests on the contact Ji 1 , and the resistor w ■ is short-circuited. If the dynamo is now started, it can excite itself well, since all the resistors connected upstream of the excitation are short-circuited by the interruption contacts of the voltage regulator.
Entspricht die Spannung an den Klemmen der Dynamo dem Einstellungswert des Spannungsreglers R, so wird der letztere in Tätigkeit kommen, und die Unterbrechungskontakte M1 und M, werden den Erregerwiderstand r periodis'ch in den Erregerstromkreis der Dynamo ' ein- oder ausschalten. Solange die Unterbrechungskontakte des Spannungsreglers nicht arbeiten, solange erhält auch die Erregerwicklung i des Selbstschalters keinen Strom, sobald aber die Kontakte U1 und U2 spielen, so erhält die Wicklung j einen Teil des Erreger-Stromes, welcher Teilstrom genügt, den Kern ^1 ■in die mit dem festen Pol/>2 versehene Spule hineinzuziehen, wobei der Hebel h des Selbstschalters auf den Kontakt k2 aufzuliegen kommt und damit Dynamo und Batterie zusämmenschaltet. Gleichzeitig wird der Wider-If the voltage at the terminals of the dynamo corresponds to the setting value of the voltage regulator R, the latter will come into action, and the interruption contacts M 1 and M will periodically switch the excitation resistance r in the excitation circuit of the dynamo 'on or off. As long as the interruption contacts of the voltage regulator are not working, the excitation winding i of the circuit breaker does not receive any current, but as soon as the contacts U 1 and U 2 play, the winding j receives part of the excitation current, which is sufficient for the partial current, the core ^ 1 ■ to pull into the coil provided with the fixed pole /> 2 , whereby the lever h of the self- switch comes to rest on the contact k 2 and thus connects the dynamo and the battery. At the same time, the
■ stand w vor den Lampenstromkreis geschaltet, in welchem die Differenz zwischen der Ladespannung für die Batterie und der Lampenspannung verzehrt wird.■ w was connected, in which the difference between the consumed charge voltage for the battery and the lamp voltage before the lamp circuit.
Halten die Kontakte U1 und U2 des Spannungsreglers R den Erregerwiderstand r dauernd kurzgeschlossen, so ist die Selbstschalterspule i stromlos, und die Feder f zieht den Hebel h in die Ruhelage zurück. Dabei wird der Dynamostrom bei Jz2 unterbrochen, gleichzeitig der Widerstand w kurzgeschlossen, und die Stromlieferung an das Netz erfolgt jetzt über den Kontakt k1 von der Batterie aus.If the contacts U 1 and U 2 of the voltage regulator R keep the excitation resistor r short-circuited, the self- switching coil i is de-energized and the spring f pulls the lever h back into the rest position. The dynamo current is interrupted at Jz 2 , the resistor w is short-circuited at the same time, and the power is now supplied to the network via contact k 1 from the battery.
Es ist ohne weiteres einzusehen, daß diese Schaltung des Selbstschalters gewährleistet, daß das Zusammen- und Voneinanderschalten von Maschine und Batterie immer im richtigen Moment geschieht.It can be seen without further ado that this circuit of the automatic switch ensures that the connection and disconnection of the machine and battery is always correct Moment happens.
Statt daß der Selbstschalter nur die eine Wicklung i erhält, kann derselbe auch noch mit einer an die Klemmen der Dynamo angeschlossenen ■ Spannungswicklung sp (s. Fig.2) versehen sein. Diese Wicklung sp soll die Wirkung der Erregerwicklung i unterstützen, und zwar derart, daß die erstere allein nicht imstande ist, den Hebel h umzuschalten, daß, wenn aber der Kern ^1 unter Mitwirkung der Erregerspule i vom Kern p2 bereits angezogen worden ist, die Spannungsspule sp allein genügt, den Kern P1 oben zu behalten. Wenn nun auch die Erreger- - spule i durch die Kontakte U1 und Ji2, z. B. bei einem Regelungsvorgang', zeitweise" für längere Dauer wieder kurzgeschlossen wird, so bleibt eider Selbstschalter eben durch die Spannungs- ' spule doch eingeschaltet. Dabei ist mit Rücksicht auf das Voneinanderschalten von Maschine und Batterie darauf zu achten, daß diese Spannungsspule so bemessen ist, daß sie bei der zum Laden erforderlichen Dynamospannung, wie schon erwähnt, den Kern P1 oben zu halten vermag, daß aber die Entladespannung der Batterie hierfür nicht mehr genügt. Zum Abschalten wird also die Dynamospannung bis auf den Betrag der'Entladespannung (nebenbei gesagt wird diese Entladespannung mit ungefähr 2 Volt pro Zelle angenommen) herabsinken müssen, wobei dann bei aufgeladener Batterie ein Rückstrom aus der Batterie nach der Maschine entsteht. Dieser Rückstrom wird infolge des raschen Abfallens der Batteriespannung bei Entladung verhältnismäßig klein ausfallen.Instead of the automatic switch having only one winding i , it can also be provided with a voltage winding sp connected to the terminals of the dynamo (see FIG. 2). This winding sp is intended to support the action of the excitation winding i in such a way that the former alone is not able to switch the lever h , but if the core ^ 1 has already been attracted to the core p 2 with the assistance of the excitation coil i, the voltage coil sp alone is sufficient to keep the core P 1 on top. If now the exciter - coil i through the contacts U 1 and Ji 2 , z. B. is short-circuited for a longer period of time during a control process, the self-switch remains switched on by the voltage coil is that with the dynamo voltage required for charging, as already mentioned, it is able to hold the core P 1 up, but the discharge voltage of the battery is no longer sufficient for this purpose This discharge voltage is assumed to be about 2 volts per cell), which means that when the battery is charged, a reverse current is generated from the battery to the machine.
Man kann aber auch diesen Rückstrom zum Abschalten von Maschine und Batterie noch gebrauchen, indem man denselben über eine Serienwicklung s (Fig. 2) ebenfalls über den Selbstschalter führt. Die Schaltung dieser Serienwicklung ist in der Weise ausgeführt, daß, wenn von der Dynamo nach der Batterie ein Ladestrom fließt, derselbe die Wirkung der Spannungsspule sp und der Erregerspule i unterstützt, dagegen bei Rückstrom aus der Batterie nach der Dynamo diese Serienwicklung die Wirkungen der beiden anderen Selbstschalterwicklungen aufzuheben sucht. Mit Überlegung ist nur der Batteriestrom und nicht etwa der totale Dynamomaschinenstrom über xdie Serienwicklung s geführt, denn der nach der Batterie fließende Strom wird früher Null als der Dynamostrom und dadurch eben die Spannungsschwankungen am Netz geringer.But you can still use this reverse current to switch off the machine and battery by leading the same via a series winding s (Fig. 2) also via the circuit breaker. The circuit of this series winding is carried out in such a way that when a charging current flows from the dynamo to the battery, it supports the action of the voltage coil sp and the excitation coil i , whereas with reverse current from the battery after the dynamo, this series winding supports the effects of both seeks to pick up other circuit breaker windings. With consideration, only the battery current and not the total dynamo machine current is routed through x the series winding s , because the current flowing after the battery is zero earlier than the dynamo current and thus the voltage fluctuations on the network are lower.
Damit die Wicklung s bei alleiniger Speisung der Lampen von der Batterie aus, wenn also die Spule sp stromlos und die Spule i kurzgeschlossen ist, keinen Zug auf den Schalthebel h ausübt, wird sie in Batterie-Lampenstellung des Selbstschalters kurzgeschlossen, was nach Fig. 2 durch den Hebel h und die Kontakte U1 no und fe8 geschieht.So that the winding s does not exert any tension on the switching lever h when the lamps are only supplied from the battery, i.e. when the coil sp is de-energized and the coil i is short-circuited, it is short-circuited in the battery lamp position of the automatic switch, which is shown in FIG. 2 happens through the lever h and the contacts U 1 no and fe 8.
Die Fig. 2 zeigt schematisch nun noch einige weitere Apparate. So den aus dem Anker n, der Welle y, der Klinke m, dem Klinkenrad W1, der Feder Z1, der Trommel t und den Kontaktfedern Jb1, b2, bs und bi bestehenden Umschaltapparat U. Bekanntlich ist es bei mit Unterbrechungskontakten arbeitenden Spannungsreglern für die Lebensdauer der Unterbrechungskontakte von Vorteil, wenn, die Stromrichtung über diese Kontakte von Zeit zu Zeit geändert wird. Dieses Wechseln der Strom-Fig. 2 now shows schematically some further apparatus. Thus, the n from the anchor, the shaft y, the pawl m, the ratchet wheel W 1, the spring Z 1, the drum T and the contact springs Jb 1, b 2, b s and b i existing Umschaltapparat U. It is known that in Voltage regulators working with break contacts are advantageous for the service life of the break contacts if the direction of the current is changed from time to time via these contacts. This change of power
richtung über die Kontakte U1 und U2 soll nun durch den Umschaltapparat U automatisch, und zwar ebenfalls vom Selbstschalter aus besorgt werden. ' Ist der Selbstschalter erregt, so wird der Anker n, der mit der Welle y fest verbunden ist, von dem Kerne p2 angezogen und die Welle y bzw. die mit derselben ebenfalls fest verbundene Schaltklinke m um einen der Zahnteilung- des Schaltrades Wi1 entsprechenden Winkel verdreht. Dabei wird die an der Welle y angreifende Feder. fx gespannt. Hört die Erregung des Selbstschalters auf, so wird die Feder f± bzw. die Schaltklinke wi das Schaltrad W1 und die mit demselben fest verbundene Trommel t um eine Teilung zurückdrehen, wobei die Kontaktbürsten h1 bis £>4 auf einen anderen Belag der Trommel t aufzuliegen kommen und dadurch die Stromrichtung über die Kontakte U1 und M3, wie aus der Fig. 2 deutlich ersichtlich ist, umgekehrt. Die Anordnung ist nach Fig. 2 so getroffen, daß das Wechseln der Stromrichtung beim jeweiligen Abschalten der Maschine erfolgt. Natürlich kann das auch umgekehrt ausgeführt werden.direction via the contacts U 1 and U 2 is now to be provided automatically by the switching device U , also from the circuit breaker. 'If the automatic switch is energized, the armature n, which is firmly connected to the shaft y , is attracted by the core p 2 and the shaft y or the switching pawl m also firmly connected to it is attracted by one of the tooth pitch of the switching wheel Wi 1 rotated corresponding angle. The spring acting on the shaft y is thereby. f x excited. If the excitation of the automatic switch ceases , the spring f ± or the pawl wi will turn the ratchet wheel W 1 and the drum t firmly connected to it back by one division, with the contact brushes h 1 to £> 4 on a different covering of the drum t come to rest and thereby the direction of the current via the contacts U 1 and M 3 , as can be clearly seen from FIG. 2, reversed. The arrangement is made according to FIG. 2 so that the current direction is changed when the machine is switched off. Of course, this can also be done the other way around.
Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung bietet . aber den besonderen Vorteil, daß die Umschaltung immer dann erfolgt, wenn die Spannung der Maschine und damit der Erregerstrom am Verschwinden ist. Die Umschaltung erfolgt also bei verhältnismäßig kleinen Strömen und immer dann, wenn der Spannungsregler außer Betrieb ist.The device shown in Fig. 2 offers. but the particular advantage that switching always takes place when the voltage of the machine and thus the excitation current on the Is disappearing. Switching takes place with relatively small currents and whenever the voltage regulator is out of order.
Endlich ist noch die Tätigkeit des in der Fig. 2 mit 5' bezeichneten Relais zu beschreiben. Die Relaiserregung 5" erfolgt durch eine Spannungswicklung q und die vom Dynamostrom durchflossene Wicklung v. Ist das Relais unerregt, d. h. steht die Maschine z. B. still, so zieht die Feder f2 den Anker I an den Kontakt O1 des Relais .S. Dadurch schließen die Unterbrechungskontakte U1 und U2 des Spannungsreglers nur den Teil des Erregerwiderstandes kurz, zu dem die Erregerspule i des Selbstschalters P nicht parallel liegt. Wird die Dynamo nun in Gang gesetzt, so wird die Spannungsspule q des Relais 5" erregt. . Bei normaler Spannung an den Klemmen der Dynamo genügt aber die Erregung der Spule q noch nicht, den Anker / umzuschalten. Solange der Anker / bei O1 Kontakt macht, wird die Erregerspule i von einem Teile des Erregerstromes "durchflossen, und zwar ist die Feder / nun so eingestellt, daß gerade bei Normalspannung an der Dynamo der durch die Erregerspule i fließende Strom allein oder mit der ebenfalls erregten Spannungsspule sp zusammen genügt, die Parallelschaltung von Maschine und -Batterie vorzunehmen. Ist diese geschehen, so.fließt nun auch durch die Stromspule ν des Relais 51 ein die Wirkung der Spannungsspule q unterstützender Strom, mit Hilfe dessen der Anker I umgeschaltet wird und mit dem Kontakte O2 in Berührung kommt. Dadurch wird der in den Erregerstromkreis einschaltete Widerstand, zu dem die Erregerspule i des Selbstschalters P parallel geschaltet ist, von den Unterbrechurigskontakten U1 und U2 des Spannungsreglers R nun wieder periodisch eingeschaltet und kurzgeschlossen, Ist einmal der Anker / des Relais 5 angezogen, so genügt die Spannungsspule q allein, denselben festzuhalten, so daß beim Voneinanderschalten von Maschine und Batterie und Zurückgehen des Dynamostromes auf Null der Anker I des Relais S erst losgelassen wird, nachdem die Dynämospannung unter einen gewissen, jedenfalls kleineren Wert als die Normalspannung gesunken ist. Das Ausschalten des Selbstschalters geschieht also genau gleich wie bei den früher beschriebenen Anordnungen, während für das Einschalten nicht mehr der Arbeitsbeginn des Spannungsreglers R, sondern die Größe des Erregerstromes maßgebend ist.Finally, the activity of the relay marked 5 'in FIG. 2 has to be described. The relay excitation 5 ″ takes place via a voltage winding q and the winding v through which the dynamo current flows. If the relay is de-energized, ie if the machine is, for example, at a standstill, the spring f 2 pulls the armature I to the contact O 1 of the relay .S As a result, the interruption contacts U 1 and U 2 of the voltage regulator short-circuit only that part of the excitation resistance to which the excitation coil i of the circuit breaker P is not parallel. If the dynamo is now started, the voltage coil q of the relay 5 ″ is excited. . With normal voltage at the terminals of the dynamo, however, the excitation of the coil q is not sufficient to switch the armature /. As long as the armature / makes contact with O 1 , part of the excitation current flows through the excitation coil i , and the spring / is now set so that the current flowing through the excitation coil i alone or with the current at normal voltage on the dynamo also excited voltage coil sp enough together to make the parallel connection of engine and battery. If this happened, now so.fließt also by the current coil ν of the relay 5 1 a the effect of the tension coil q supporting current, the switching of the armature I using and comes into contact with the contact O 2. As a result, the resistor switched on in the excitation circuit, to which the excitation coil i of the circuit breaker P is connected in parallel, is now periodically switched on again by the interrupting contacts U 1 and U 2 of the voltage regulator R and short-circuited, Ist once the armature / relay 5 is attracted, the voltage coil q alone is sufficient to hold the same, so that b When the machine and battery are disconnected and the dynamo current goes back to zero, the armature I of the relay S is only released after the dynaemo voltage has fallen below a certain, in any case smaller, value than the normal voltage. The automatic switch is switched off in exactly the same way as in the arrangements described earlier, while the start of work of the voltage regulator R is no longer decisive for switching on, but the magnitude of the excitation current.
An Stelle des besonderen Relais, wie es für die oben beschriebene Umschaltung benötigt wird, könnten auch die entsprechenden Kontakte an dem den Stromrichtungswechsel über die Unterbrechungskontakte besorgenden Umschaltapparat U angebracht werden. Es ließe sich auch mit dem Hebel h des Selbstschalters ein zweiter Hebel kombinieren, mit dem eine Umschaltung in dem beschriebenen Sinne vor-, zunehmen wäre.Instead of the special relay, as is required for the switchover described above, the corresponding contacts could also be attached to the switchover device U, which is responsible for the change in current direction via the interruption contacts. A second lever could also be combined with the lever h of the automatic switch, with which a switchover in the sense described would be carried out.
Als Spannungsregler kann natürlich jeder Regler verwendet werden, der durch periodisches Einschalten und Kurzschließen des Erregerwiderstandes arbeitet. Statt daß derselbe die Dynamospannung reguliert, kann der Regler auch die Netzspannung konstant oder in irgendeinem wünschbaren Verhältnis variabel halten, oder es kann für den Regler eine Schaltanordnung gewählt werden, wie sie im Patent 265189 beschrieben ist.As a voltage regulator, of course, any regulator can be used, which by periodic Switching on and short-circuiting the excitation resistor works. Instead of the same regulates the dynamo voltage, the regulator can also keep the mains voltage constant or in keep some desirable ratio variable, or it can be one for the regulator Switching arrangement can be selected as described in patent 265189.
Claims (8)
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