DE98053C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 74: Signalwesen.

Zusatz zum Patente M, 93912 vom 11. Oktober 1896.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 22. April 1897 ab. Längste Dauer: 10. Oktober 1911.

Die in dem Patent Nr. 93912 näher gekennzeichnete Vorrichtung zur Uebertragung von Bewegungen enthält in den einzelnen Ausführungsformen einen Geber (Primärapparat) und einen Empfänger (Secundärapparat), deren bewegliche Theile sich in elektrodynamisch entsprechende relative Lagen zu den feststehenden Theilen einstellen. Wird nämlich der bewegliche Theil des Gebers um einen bestimmtet! Winkel gedreht, so werden die Spannungen an den Klemmen des inducirten Theiles des Gebers in Phase oder Amplitude geändert. Infolge der Spannungsverschiedenheiten an den Klemmen der inducirten Theile von Geber und Empfänger treten Ausgleichströme und infolge dessen Drehmomente auf, welche die beweglichen Theile der beiden Apparate wieder in gleiche relative Lagen zu den feststehenden zu bringen suchen.

Um primär die Spännungen in Phase oder Amplitude zu ändern, braucht man nun nicht einen Geber zu benutzen, der dem Empfänger ähnlich hergestellt ist. Die Aenderung der Amplituden der Spannungen kann beispielsweise durch Ab- und Zuschalten von Windungen einer Inductionsspule oder eines Transformators erfolgen. Es können hierdurch ebensolche Spannungsänderungen erzeugt werden, wie sie bei der in dem Haupt-Patent dargestellten Anordnung durch Drehen, des beweglichen Theiles des Gebers hervorgerufen werden. Es können somit im Empfänger die gleichen Wirkungen erzielt werden, wie sie in dem Haupt-Patent beschrieben sind.

Diese abgeänderte Anordnung kann für jede der in dem Haupt-Patent näher beschriebenen Einzelanordnungen verwendet werden. Im Folgenden soll beispielsweise nur allgemein eine Anordnung für Dreiphasenstrom beschrieben werden. Bei der in dem Haupt-Patent für Mehrphasenstrom beschriebenen Anordnung wurden durch Drehung des beweglichen Theiles des Gebers die in den Wickelungen des beweglichen Theiles inducirten Spannungen, annähernd ohne Aenderung der Amplitude, in Phase gegen die Spannung im inducirenden Theil verschoben. Dieselbe Wirkung wird bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung durch einen Transformator T in Verbindung mit einem Umschalter U durch Vereinigung von Theilspannungen erreicht.

Der Empfänger »S ist hierbei ein Drehstrommotor, dessen Bewickelung im beweglichen Theile von der Primärmaschine P aus durch die Schleifringe S₁ S₂ s_a durch Drehstrom gespeist wird, während die Bewickelung des feststehenden Theiles von dem Transformator T durch den Umschalter U gespeist wird.

Dem Drehstromtransformator T wird der Strom von dem Stromerzeuger P durch die Klemmen α b c des Klemmenbrettes L₁ zugeführt.

Der Transformator ist der Uebersichtlichkeit wegen mit nur einer Wickelung auf jedem Schenkel versehen gezeichnet. Der Trans-

formator transformirt demnach, wie bekannt, die Spannungen im Verhältnifs der Windungen dieser Wickelung.

Die Wickelung des Transformators ist untertheilt. Die Zuleitungen zu den einzelnen Wickelungsabtheilungen führen zu den Klemmen a_x a₂ a_s a₄, b₁ b₂ b_s b₄, C₁ C₂ C₃ C₄ des Klemmenbrettes L₀. Der Nullpunkt ο des Transformators ist ebenfalls an das Klemmenbrett L₂ geführt. Die in den Wickelungsabtheilungen ο CL₁ Od₂ Oi₃ ο α₄, ο b_t u. s. w. inducirten Spannungen seien O A₁ OA₂OA₃ O A₄,'ferner O B₁ u. s. w. Das Verhältnifs der Windungen der einzelnen Wickelungsabtheilungen, also auch das Verhältnifs der Theilspannungen wird durch das Diagramm Fig. 2 bestimmt.

In dem Diagramm Fig. 2 sind die einzelnen Spannungen in Phase und Amplitude dargestellt. Die drei Spannungen OA₄ OB₄ OC₄ haben. gleiche Amplituden, sind aber in Phase um 120° gegen einander verschoben. Auf den Sectoren O A₄ O B₄ O C₄ sind die Theilspannungen O A₁ O A₂ O A₃ und OB₁ O B₂ O B₃ und O C₁ O C₂ O C₃ der Gröfse und Richtung nach aufgetragen.

Zur Ermittelung der combinirten Spannungen sind zugleich auch die Spannungen OA₄OB₄ O C₄ negativ in OA'₄OB'₄O C₄ nebst den Theilspannungen aufgetragen. Die Spannungen werden nun nach einander von den Punkten a₄ undo, α_Ά und ^₁, a₂ und b₂, Ci₁ und b₃, 0 und b₄, b₃ und C₁, b₂ und C₂ u. s. w. abgenommen. Die resultirenden Spannungen sind alsdann
A₄ O A₃B₁=A₃O-B₁O = D O

.B₂= A₂O-A₁ B₃ = A₁0-OB₄ = -B₄O

B₂O = EO B₃O = FO = B' O

U. S. W.

Es rücken demnach bei dieser Vereinigung der Theilspannungen die resultirenden Spannungen um bestimmte Winkel A₄O D, D O E u. s. w. vor. Wird, die Untertheilung der drei Klemmenspannungen A₄ O, B₄ O und C₄ O geeignet gewählt, wie sich rechnerisch oder graphisch leicht bestimmen la'fst, so erreicht man eine constante Verschiebung der Phase (in Fig. 2 15⁰) bei Aenderung der Stromentnahmestellen, und zwar ohne Aenderung der Amplitude. Entsprechend ändern die beiden anderen um 120⁰ und 240⁰ gegen die in Betracht gezogene Spannung verschobenen Spannungen bei entsprechender Aenderung der Stromentnahmestellen die Phase um den gleichen Winkel in derselben Richtung, wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, ebenfalls ohne Aenderung der Amplitude.

Die Veränderung der Abnahmestellen für die drei Spannungen erfolgt in einfacher Weise durch den Umschalter U (Fig. 1). Dieser Umschalter besitzt auf .dem äufseren Stromschlufsring 24 gleich grofse Segmente; die einzelnen Segmente sind mit den Klemmen des Transformators T verbunden. In der Figur sind die zu verbindenden Stellen von Umschalter und Transformator durch gleiche Buchstaben mit gleichen Indices bezeichnet. Aufser diesen Segmenten besitzt der Umschalter noch sechs Stromschlufsringe Zz₁ h₂ h₃ h₄ h₅ Λ₆. Von diesen Ringen führen Verbindungsleitungen zu den Klemmen Tp₁ p₂p₃ PiP₅ p₆ des Drehstrommotors S. Die Verbindung der Segmente mit den Ringen vermitteln die sechs Stromschlufsarme K₁ K₂ K₃ K₄ K₅ K₆, von denen je zwei gegenüberliegende Arme K₁ und K₄, K₂ und K₅, K₃ und K₆ zu gleichen Spannungskreisen gehören. In derselben Weise, wie bei Zellenschaltern für Accumulatoren, sind für jede Stromentnahmestelle zwei Bürsten angebracht, die durch Widerstände w verbunden sind, wodurch bewirkt wird, dafs beim Uebergang von einem Segment auf das nächste niemals eine Wickelungsabtheilung des Transformators T kurz geschlossen wird.

In Fig. ι haben die Bürsten des Umschalters folgende Stellung auf den Segmenten: Die Bürsten des einen Stromkreises stehen auf a₄ und o, des zweiten auf b₄ und 0, des dritten auf C₄ und 0. 'Wird nun beispielsweise das Stromschlufskreuz aus der in der Figur dargestellten Stellung um 1 5⁰ entgegen dem Sinne des Uhrzeigers gedreht, so gehen die Stromentnahmestellen von a₄ o, b₄ 0, C₄ 0 auf a₃ b_x, b₃ C₁, Cjj (Z₁ über. Die resultirenden Spannungen gehen demnach (Fig. 2) von den Werthen A₄ O, B₄ O, C₄ O auf die Werthe DO, GO, HO über. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, sind alsdann die resultirenden Spannungen gegen die früheren um 15⁰ verschoben. Es ändert sich demnach die Lage der resultirenden Spannungen um denselben Winkel, um den das Stromschlufskreuz gedreht wird. Dementsprechend bleibt, zunächst unveränderte Lage des beweglichen Theiles im Motor S (Fig. 1) vorausgesetzt, das Drehfeld im festen Theil um 15⁰ zurück oder eilt um 15⁰ vor gegen das Drehfeld im beweglichen Theil, falls der Motor zweipolig ist. (Ist der Motor etwa

ι c?
sechspolig umwickelt, so bleibt er um —— = 5⁰

in dem beschriebenen Falle zurück.) Es ent-, steht demnach im Drehstrommotor, der ebenfalls zweipolig gedacht ist, ein Drehmoment, wodurch der bewegliche Theil um 15⁰ sich dreht. Es folgt also der Empfänger (in Fig. 1 ein zweipoliger Drehstrommotor) den Bewegungen des Stromschlufskreuzes am Umschalter der Gröfse und Richtung nach. Die Bewegung des Empfängers erfolgt sprungweise (bei der in der Fig. 1 angegebenen Anordnung um 15⁰). Bei weiterer Untertheilung des Transformators T

und dementsprechend abgeänderter Einrichtung des Umschalters U kann dieser Winkel beliebig verringert werden. Andererseits kann die Untertheilung verringert werden, wenn sprungweise Bewegungen um gröfsere Winkel statthaft sind.

Die beschriebene Anordnung ermöglicht demnach wie die in dem Haupt-Patent beschriebenen Anordnungen Fernübertragung von willkürlichen Bewegungen auf beliebige Entfernung mit beliebiger Kraftwirkung. Wird das Kreuz des Umschalters mechanisch mit irgend einer Umlaufzahl gedreht, so folgt der Motor in entsprechender Umlaufzahl und in entsprechender Richtung.

Bei der beschriebenen Anordnung brauchen primär (am Umschalter U) nur geringe mechanische Kräfte angewendet zu werden, um secundär beliebig grofse Kraftwirkungen zu erzielen, da primär nur die Reibung an den' Flächen des Umschalters zu überwinden ist.

Secundär können auch an Stelle eines Apparates mehrere in Parallelschaltung oder auch in Hintereinanderschaltung derart angeordnet sein, dafs bei Bewegung des Gebers sämmtliche Empfänger gleichzeitig entsprechende Bewegungen ausführen.

Transformator 77, Umschalter U und Empfänger S können auch anders angeordnet sein. Beispielsweise kann der Transformator T zwei Bewickelungen, eine primäre und eine secundäre erhalten, wobei der Primärstrom nur der Primärwickelung zugeführt wird, während die Verbindungen der Klemmen a_} a₂ a_% a_v O₁ b₂ b_s £₄, c, C₂ C₃ C₄ mit geeigneten Punkten der Secundärwickelung genau in derselben Weise wie vorher ausgeführt werden.

Statt des Drehstrommotors kann ein anderer Apparat mit geeigneten Bewickelungen im festen und im beweglichen Theile, der etwa für Längsbewegung eingerichtet ist, treten u. s. w. Es ist im Allgemeinen nur erforderlich, dafs das im Empfänger S¹ von der Primärmaschine P erzeugte Feld gleichen Richtungssinn hat, wie das durch den Transformator T unter Vermittelung des Umschalters U im Empfänger erzeugte Feld; ferner müssen die von der Primärmaschine P durch Induction vom beweglichen Theile des Motors 5 aus an P₁P.-,.

Ps Pi Pi Pe erzeugten Spannungen möglichst gleich den vom Transformator an den gleichen Klemmen erzeugten Spannungen sein.

, In der Fig. ι ist die Anordnung, dafs im Empfänger S der feststehende und der bewegliche Theil Drehstrombewickelungen haben, nur als allgemeines Beispiel des der Erfindung zu Grunde liegenden Princips aufgestellt.

Enthält der Empfänger im inducirenden Theil (in Fig. Ί der bewegliche Theil) Drehstrom-, im inducirten Theil Wechselstrombewickelung, so kann der Umschalter U einfacher hergestellt werden, da es hierbei nur erforderlieh ist, in einem Stromkreise die Spannung in Phase, ohne Aenderung der Amplitude, zu verschieben. Enthält der Empfänger in dem inducirenden Theil Wechselstrom-, in dem inducirten Theil Drehstrombewickelung, so müssen der Transformator T und dessen Unterteilung und der Umschalter U so angeordnet werden, dafs beim Bewegen des Kreuzes die einzelnen Spannungen sich derart ändern, dafs das von den einzelnen Strömen erzeugte resultirende Feld nur die Richtung, aber nicht die Stärke ändert, was leicht herzustellen ist.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Die Abänderung der in den Ansprüchen ι bis 3 des Haupt - Patentes Nr. 93912 näher charakterisirten Anordnungen dahin, dafs der Geber (Primärapparat) im wesentlichen aus einer Inductionsspule oder einem Transformator mit einer gröfseren Anzahl von Stromabnahmestellen und einem Umschalter besteht, durch dessen Bewegung ohne Aenderung der Phasenzahl die einzelnen der Inductionsspule oder dem Transformator entnommenen Spannungen so combinirt werden, dafs die resultirenden Spannungen in Phase oder in Amplitude derart geändert werden, dafs im Empfänger die von den entsprechenden Strömen hervorgerufene Magnetisirung gegen die direct von der Maschine entnommenen Wechselströme oder Drehströme räumlich verschoben wird, zu dem Zwecke, dafs bei Bewegung des Umschalters ohne Aufwendung grofser Kräfte am Geber grofse Kraftwirkungen erzielt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.