DE495358C

DE495358C - Electric voltage regulator with armature swinging between the poles of an electromagnet

Info

Publication number: DE495358C
Application number: DEN24619D
Authority: DE
Original assignee: MEAF Machinerieen en Apparaten Fabrieken NV
Current assignee: MEAF Machinerieen en Apparaten Fabrieken NV
Priority date: 1925-05-28
Filing date: 1925-05-28
Publication date: 1930-04-10

Description

Elektrischer Spannungsregler mit.zwischen den- Polen eines Elektromagneten schwingend gelagertem Anker Eine bekannte Vorrichtung-=°.zur Regelung elektrischer Spannungen benutzt, eine aus dün: nen Kohlenscheiben bestehende und einem wechselnden Druck ausgesetzte Säule, deren mit dem.-Druck stark veränderlicher . Widerstand den Regelungsvorgang bewirkt. Die Veränderung der Säulenpressung wird-meistens durch einen von der zu regelnden Spannung erregten Elektromagneten hervorgerufen,- der einer auf die Kohlenscheiben drückenden Feder entgegenwirkt.Electric voltage regulator with an electromagnet between the poles oscillating armature A known device - = °. for the regulation of electrical Tensions are used, one consisting of thin coal disks and one alternating Column exposed to pressure, the pressure of which changes greatly with the pressure. resistance causes the control process. The change in the column pressure is mostly due to caused an electromagnet excited by the voltage to be regulated, - the counteracts a spring pressing on the coal disks.

Der zum Zusammenpressen . der Säule- erforderliche Druck wird gegen das Ende des Zusammenpreßhubes ganz beträchtlich. -Um die hierzu erforderliche Federkraft bzw. die zur Aufhebung dieser Federkraft notwendige Magnetgröße" klein halten.. zu können, -.hat man als kraftübertragende. 2Ylittel zkiscb,en Feder und Säule Kniehebel, druckübiersetzende Leitkurven u. dgl. -s,ngewendet: " - _ -Ein -derartiger Spannungsregelungsappaxat wirkt dann am-vollkommensten, wenn bei: der. angestrebten Größe der zu regelnden- Spannung bzw. bei einer bestimmten. Magneterregung die drei zusammenwirkenden:-Kräfte: Federkraft, Reaktionskraft, der Kohlensäule und magnetische Zugkraft, über .den gagzen Magnetankerhub hinweg;- im Gleichgewicht sind. Dann bewirkt- schon eing-;ganz geringe Abweichung der zu regelnden Spannung-vom Regelwert eine Veränderung des Säulenwiderstandes, bis, zu seinen Grenzwerten, und die Spannung bleibt so bei allen Betriiebszuständen: $ehr genau konstant.The one to compress. the column-required pressure is against the end of the compression stroke is quite considerable. -To the required spring force or keep the magnet size "small" necessary to cancel this spring force .. to be able to -. one has as a force-transmitting. 2Ylittel zkiscb, en spring and column toggle lever, Druckübiersetzende Leitkurven and the like -s, applied: "- _ - Such a voltage regulating apparatus works most perfectly when at: the. desired size of the controlled Voltage or at a certain. Magnetic excitation the three interacting forces: Spring force, reaction force, the column of carbon and magnetic pulling force, over the - are in equilibrium. Then caused - already received - completely slight deviation of the voltage to be controlled from the control value, a change in the Column resistance, up to its limit values, and the tension remains so with all Operating conditions: $ more exactly constant.

Wenn die Herstellung eines solchen Gleichgewichtes an einer Stelle des Ankerhubes nicht ganz .gelingt, oder wenn eines der zusammenwirkenden Elemente sich mit der Zeit etwas verändert, oder wenn in den Üblertragungsmechanismen eine Reibung auftritt, so muß die nicht ausgeglichene Kräftedifferenz durch eine zusätzliche- magnetische Zugkraft überwunden werden, die nur durch eine Abweichung der zu regelnden Spannung vom angestrebten Wett gewonnen werden kann.If the establishment of such an equilibrium in one place of the armature stroke does not quite succeed, or if one of the interacting elements Something changes over time, or if there is one in the transmission mechanisms Friction occurs, the unbalanced force difference must be replaced by an additional magnetic tensile force can be overcome, which can only be controlled by a deviation Tension can be gained from the desired bet.

Ein gewisser prozentueller Fehler im Kräfteausgleich wird eine um so größere, vom Magneten aufzuwendende Zusatzkraft .erfordern, also in :der Spannungsregelung einen um@ so größeren Fehler verursachen, je mehr die Säule ..schon zusammengepreßt, d. h. je größer ihre Reaktionskraft ist. Andererseitsmird der ia der- Spannungshöhe entstehende Fehler:-um so -kleiner, je kräftiger der Magnet und die ihm entgegenwirkende Federkraftkpmponente 'm Vergleich zum. nicht ausgeglichenen Kraftbetrag ist.A certain percentage error in the balance of forces will require the greater the additional force to be used by the magnet, i.e. in: the voltage regulation cause the greater the error the more the column is already compressed, ie the greater its reaction force. On the other hand, the error that generally arises is: -the smaller, the stronger the magnet and the spring force component counteracting it, compared to the. is unbalanced amount of force.

Bei. den, -bisherigen Ausführungsarten derartiger Regelungsapparate ist -der Magnet so' gestaltet" daß bei konstanter Erregung seine Zugkraft über den -ganzen Ankerhub hinweg ungefähr .dieselbe bleibt oder bei fortschreitendem Anziehhub sogar zunimmt. Es muß der Magnet so groß gewählt werden, daß er die unvermeidlichen Ungenauigkeiten im Kräftegleichgewicht auch bei zusammengepreßter Säule, wo die Ungenauigkeits- und' Reibungskräfte am größten sind und gleichzeitig der Anker in seiner entferntesten Stellung ist, ohne zu große Fehler in der Spannungsregelung zu überwinden vermag. Dann ist aber der Magnet, sofern er über seinen Anziehhub hinweg konstante oder sogar zunehmende Zugkraft aufweist, für das Kräftespiel am -anderen Hubende, wo die Kohlenscheiben nur noch ganz locker aneinander anliegen und auch die Reibungsdrücke am geringsten sind, unnötig stark.At. the previous types of such regulating apparatus - the magnet is 'designed' in such a way that with constant excitation his The tensile force remains approximately the same over the entire armature stroke or as it progresses The tightening stroke even increases. The magnet must be chosen so large that it eliminates the inevitable Inaccuracies in the balance of forces even when the column is compressed, where the Inaccuracy and 'frictional forces are greatest and at the same time the anchor in its furthest position is without too great a fault in the voltage regulation able to overcome. But then the magnet is, provided that it is over its pulling stroke has constant or even increasing tensile force over and over again, for the play of forces on the -Other end of the stroke, where the coal disks are only very loosely against each other and the frictional pressures are also the lowest, unnecessarily strong.

Bekanntlich drückt sich die Leistungsfähigkeit eines Magneten durch die Summe der Arbeit (Kraft real Weg) aus, die er längs seines ganzen Hubes zu leisten vermag. Eine durch eine besondere Magnetform herbeigeführte Zugkraftverminderung an einer Stelle des Ankerhubes ermöglicht also ohne Vergrößerung des Magneten eine entsprechende Zugkraftsteigerung an einer anderen Stelle des Hubes. Wenn man also für den vorliegenden Fall der Zugkraft des Magneten auf dem Anziehweg eine abnehmende Charakteristik erteilt, so kann. bei gleicher Magnetgröße und einer so starken Erregung, dn.ß am Schluß des Anziebhubes die magnetische Sättigung des Eisenweges den zugelassenen Höchstwert erreicht, zu Beginn des Hubes, wo die Kohlensäulenkraft am größten ist, eine viel stärkere Magnetkraft erhalten werden als bei gleichmäßiger Verteilung der Magnetkraft über den ganzen Hub. Es ist also auf diese Weise möglich, an Magnetgröße und an Magnetstromverbrauch zu sparen, insbesondere dann, wenn der Luftspalt am Anker möglichst klein gemacht wird.As is well known, the performance of a magnet is expressed the sum of the work (force real way) that it has to do along its entire stroke able. A reduction in the pulling force brought about by a special magnet shape at one point of the armature stroke allows one without enlarging the magnet corresponding increase in pulling force at another point of the stroke. So if you can for the present case, the pulling force of the magnet on the attraction path is decreasing Characteristic granted, so can. with the same magnet size and such a strong excitation, dn.ß at the end of the pulling stroke the magnetic saturation of the iron path is the permitted one Maximum value reached at the beginning of the stroke, where the coal column force is greatest, a much stronger magnetic force can be obtained than with even distribution the magnetic force over the entire stroke. So it is possible in this way to increase magnet size and to save magnet power consumption, especially when the air gap is on Anchor is made as small as possible.

Die Erfindung hat eine Magnetform zum Gegenstand, bei der entsprechend den zu überwindenden Ungenauigkeits- und Reibungskräften die magnetische Zugkraft zu Beginn des Anziebhubes am größten ist.The invention has a magnet shape to the subject, in which accordingly the inaccuracy and frictional forces to be overcome, the magnetic pulling force is greatest at the beginning of the pulling stroke.

Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel. Die Hervorrufung der gewünschten Zugkraftabnabme wird hier durch eine geeignete Anordnung des Luftweges erzielt, der zur Herabminderung .des störenden Einflusses des remanenten Magnetismus sowieso in den magnetischen Kreis eingesetzt werden muß. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß im Gegensatz zu den sonst meist üblichen Anordnungen die Luftstrecke nicht an den Anker, sondern an eine andere Stelle des magnetischen Kreises gelegt wird.The figure shows an exemplary embodiment. The evocation of the The desired decrease in tensile force is achieved here by a suitable arrangement of the airway achieved to reduce the disruptive influence of remanent magnetism must be inserted into the magnetic circuit anyway. The essence of the invention consists in the fact that, in contrast to the otherwise most common arrangements, the air gap not placed on the armature, but at another point in the magnetic circuit will.

in der Abbildung bedeuten AA zwei Magnetspulen, die über die Eisenkerne B B geschoben sind. Am einen Ende laufen diese in zwei Polschuhe C C aus, zwischen denen mit möglichst geringem Luftabstand ein drehbarer Anker D angeordnet ist. Am anderen Ende sind -die Polkerne nicht miteinander magnetisch verbunden; es ist also zwischen ihnen ein großer magnetischer Widerstand vorhanden.in the figure AA denote two magnet coils which are pushed over the iron cores BB. At one end these run out into two pole shoes CC, between which a rotatable armature D is arranged with the smallest possible air gap. At the other end -the pole cores are not magnetically connected to one another; so there is great magnetic resistance between them.

Die Zugkraft eines Magneten ist in jeder Ankerstellung proportional der Veränderung seines magnetischen Kraftflusses, die bei einer geringen Ankerverschiebung entsiteht. Man vermag leicht einzusehen und nachzurechnen, daß bei der vorliegenden Anordnung die Kraftflußzunahme pro Ankerwegeinheit bei sich in der Kraftrichtung drehendem Anker um so kleiner wird, je mehr die Polflächen sich überdecken, und daß demzufolge die ami Anker entstehende Drehkraft zu Beginn des Hubes am größten und am Schluß am kleinsten ist. Selbstredend müssen dann die Magnetfedern so angeordnet werden, daß ihr auf den Anker ausgeübtes Gegendrehmoment bei sich verschiebendem Anker in der gleichen Weise sich verändert.The pulling force of a magnet is proportional in every armature position the change in its magnetic flux, which occurs with a slight displacement of the armature arises. One can easily see and calculate that with the present Arrangement of the increase in force flow per armature travel unit in the direction of force rotating armature, the smaller the more the pole faces overlap, and that consequently the torque generated by the ami armature is greatest at the beginning of the stroke and is smallest at the end. It goes without saying that the magnetic springs must then be arranged in this way be that their counter-torque exerted on the armature when shifting Anchor changes in the same way.

Die in der Abbildung gezeigte Anordnung des Luftweges, _ der, wie schon erwähnt, zur Unscbädlichmachung des, remanenten Magnetismus sowieso erforderlich ist, besitzt vor der sonst üblichen Verlegung des Luftweges in den Abstand zwischen Anker und Gestellpolschuhe den Vorteil, die magnetkernsättigende Streuung stark zu verkleinern. Magnetanordnungen, bei denen im Verlauf des Ankeranziehhubes von einer gewissen Stelle an ebenfalls eine Zugkraftabnahme eintritt, entweder weil sich die Eisensättigung Iyenrerkb@ar !macht oder weil die Zugkraft nach einer allmählichen Zunahme durch ein Maximum hindurchgeht, wie das z. B. bei; einem in. ein Solenoid hineingezogenen kurzen Eissenkern ohne magnetische Rückleitung der Fall ist, haben zu der Erfindungsidee keine Beziehung. Das Leistungsvermögen eines Magneten wird bei genügender Erregung nur durch die Eisensättigung begrenzt, und es ist gerade das Kennzeichen. der neuen Magnetanordnung, daß vor Beginn des benutzten Ankerhubes kein vorgängiger, ebenfalls benutzbarer Ankerhub stattgefunden hat, mit anderen Worten, daß, abgesehen von der unvermeidlichen Streuung, vor Beginn des nutzbaren Ankerhubes kein. nicht benutzter magnetischer Kraftfluß im Eisen entstanden ist, der eine frühere Magnetsättigung herbeiführt.The arrangement of the air path shown in the figure, which, as already mentioned, is necessary to render the remanent magnetism unscathful, has the advantage, before the otherwise usual relocation of the air path in the distance between armature and frame pole shoes, of greatly reducing the magnetic core-saturating scattering . Magnet arrangements in which in the course of the armature pulling stroke from a certain point on, a decrease in pulling force also occurs, either because the iron saturation Iyenrerkb @ ar! Makes itself or because the pulling force passes through a maximum after a gradual increase. B. at; a short iron core drawn into a solenoid without a magnetic return line has no relation to the idea of the invention. If the excitation is sufficient, the performance of a magnet is only limited by the iron saturation, and this is precisely the characteristic. the new magnet arrangement that before the start of the armature stroke used there was no previous, also usable armature stroke, in other words that, apart from the inevitable scatter, none before the beginning of the usable armature stroke. unused magnetic flux has arisen in the iron, which causes an earlier magnetic saturation.

Eine mit fortschreitender Ankeranziehung abnehmende Zugkraft könnte in bekannter Weise auch durch geeignete Formgebung des Ankers und der Polschuhe erreicht werden.A tensile force that decreases as the anchor is tightened in a known manner also by suitable shaping of the armature and the pole shoes can be achieved.

Claims

PATENT CLAIM: Electric voltage regulator with between the poles of an electromagnet swinging armature, in which the magnet additional forces of friction and inaccuracy to be overcome with progressive Armature tightening stroke become smaller and smaller, characterized in that in the magnetic Circle is an airway that does not coincide with the air space between the armature and the magnet is switched on.