DE205573C

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Publication number: DE205573C
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Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vr 205573 KLASSE 74 c. GRUPPE

KONRAD PRAGER in LEIPZIG.

Für Betrieb mit Wechselstrom eingerichteter Signalgeber.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. April 1908 ab.

Vorliegende Erfindung stellt einen Fernzeigergeber zum Betriebe mit Wechselstrom dar und dient zur Fernübertragung eines Drehfeldes auf eine beliebige Anzahl von Empfängern bekannter Ausführung. Sie beruht auf dem Prinzip, einer Anzahl feststehender, getrennter Spulen zwecks Induktion Magnetismus von einem benachbarten Magnetfeld zuzuführen und diesen zugeführten Magnetismus

ίο durch mehr oder weniger günstige Eisenverhältnisse in seiner Stärke zu verändern, wodurch höhere oder niedrigere Spannungen in den Spulen induziert werden.

In der Vereinigung und charakteristischen Anwendung dieser an sich bekannten Prinzipien wird die Neuheit dieser Erfindung gesucht. Sie besteht darin, daß mehrere feststehende, sich beeinflussende Spulenpaare vermöge ihrer Lage zu den bewegenden Teilen derart zu einem gemeinsamen Gebersystem vereinigt sind, daß ihre Eisen Verhältnisse· und damit ihre Magnetisierungen in genau bestimmtem Verhältnis zueinander stehen und sich ändern, so daß durch eben dieses Verhältnis und die gegenseitige Abhängigkeit von dem die Magnetisierungen ändernden beweglichen Teile Ströme von solcher bestimmter Größe in den Spulengruppen induziert werden, daß ihre Vereinigung in bekannten Empfängern ein mit der Geberstellung fortschreitendes Magnetfeld, ein sogenanntes Drehfeld, ergibt.

Die Vorteile eines Gebers auf dieser Grundlage beruhen in erster'Linie darauf, daß mit jedem Geber eine beliebig große, theoretisch unendliche Anzahl Stellungen erzielt werden 45

kann, ohne daß Schleifringe und Bürsten erforderlich sind, oder bei Anwendung derselben deren Anzahl wechselt, sowie, darauf, daß durch die weitgehende Anwendung des Transformationsprinzipes zahlreiche in sich geschlossene Stromkreise bestehen, wodurch Störungen infolge von Isolationsfehlern an den Apparaten und in den Leitungen auf ein Minimum reduziert werden.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Geber besteht aus einer Anzahl feststehender Spulen a_v a₂, a_z, b_1} b₂, b_s, welche bei dieser Ausführungsform fest auf einzelne Eisenkerne c und d gesteckt sind. Die Eisenkerne c und d haben untereinander keine feste, magnetische Verbindung. Die Spulen a_lt a₂, a_s sind pri- · mär aus einem Wechselstromnetz erregt und magnetisieren ihre Eisenkerne c. Vor den Stirnwänden der Kerne c und d läßt sich der aus den Schenkeln e und f bestehende Eisenanker g verdrehen, so daß sich vermöge der exzentrischen Peripherie die Luftwege h zwischen Eisenkernen c und d verändern. Hierdurch findet eine stärkere oder schwächere Magnetisierung in den die sekundären Spulen δι, δ₂, b₃ tragenden Eisenkernen d statt, wodurch ein stärkerer oder schwächerer Strom in den Spulen O₁, δ₂, b₃ induziert wird. Je nach der Lage des Ankers wird also in jeder der Spulen b_v b₂, δ₃ ein Strom von bestimmter Größe induziert, der von Null bis zu einem Maximum betragen kann. In einer der Anzahl η der Spulen entsprechenden Anzahl η -j-· ι mit ο, ι, 2, 3 bezeichneten Fernleitungen werden die induzierten Ströme den Empfängerspulen i zugeführt. In bekannter

Weise erzeugen diese ein Magnetfeld, dessen Richtung in die Resultierende der durch die verschiedenen Ströme erzeugten Magnetisierungen fällt. Ein Elektromagnetanker k richtet sich in bekannter Weise nach diesem Magnetfeld und folgt seinen Bewegungen. Hierbei ist es gleichgültig, ob die Spulen radial angeordnet sind, und zeigt Fig. 2 eine Ausführungsform mit geradliniger Anordnung der

ίο Eisenkerne c und d und geradliniger Bewegung des Eisenankers /.

An Stelle des beweglichen Eisenankers g und I der Fig. ι und 2 können auch die Eisenkerne c und d selbst treten, indem sie beweglich gemacht und mehr oder weniger tief den Spulen ein- oder übergeschoben werden. Fig. 3 zeigt eine solche Anordnung, in welcher die Eisenkerne m beweglich gemacht sind und den Spulen Ct₁, a₂, a₃, O₁, O₂, b₃ mehr oder weniger tief eingeschoben werden können. Die Kerne m liegen durch geeignete Einrichtung beständig an der Exzenterscheibe η an und werden, wie leicht ersichtlich, bei Drehung des Exzenters η in ihren Lagen verschoben. Auch die feste Lage der Spulen zueinander läßt sich vielfach variieren, indem, wie beispielsweise Fig. 4 darstellt, die Spulenpaare übereinandergesteckt oder, wie in Fig. 5, hintereinander angeordnet werden.

Diese Geber gestatten jedoch nur eine unvollkommene Ausnutzung der vorhandenen Kraft. Betrachtet man den Stromverlauf in einem Moment und deutet die entsprechenden Magnetisierungsrichtungen wie in Fig. 1 mit Pfeilen an, so ergibt sich, da. die Magnetisierungsrichtungen in jedem Moment ihre Lage zueinander beibehalten, gleichgültig, ob der Schenkel e oder f des Ankers g vor einem Spulenpaar steht, daß die in den Empfängerspulen i erzeugten magnetischen Kräfte einander entgegengerichtet sind. Es kommt also nur eine Differenzkraft zur Wirkung, die in ihrer Stärke bei den einzelnen Stellungen verschieden ist, in jedem Fall aber nur einen geringen Teil der aufgewandten Energie ausmacht. Die Kurven Fig. 6 stellen den Verlauf der Induktionsströme in den Spulen ^u b₂, b₃ während einer Umdrehung des Gebers der Fig. 1 um 360⁰ dar, indem die Größe der Ströme von der Nullinie aus abgetragen wurde. Die im Empfänger wirksamen Kräfte sind bei einzelnen Stellungen während eines Momentes in ihren Richtungen zueinander rechts daneben dargestellt und ist leicht ersichtlich, daß die resultierende Richtkraft sehr gering ist. Dieser Nachteil läßt sich beseitigen, wenn es gelingt, die Richtungen der Ströme zueinander zu verändern, d. h. die Richtung eines jeden der η Induktionsströme in dem Augenblick zu wenden, in welchem sein Wert gleich Null ist, die Stromkurve also die Nullinie "berührt. Alsdann wird die betreffende Kurve nicht in demselben Sinne wieder aufsteigen, sondern die Nullinie schneiden und auf der anderen Seite anwachsen. Dadurch entsteht das Kurvenbild Fig. 7. Auch hier sind neben einzelnen Geberstellungen die im Empfänger wirksamen Kräfte während eines Momentes in ihren Richtungen zueinander dargestellt und ist leicht ersiehtlieh, daß die magnetischen Kräfte sich nunmehr in ihren Wirkungen addieren.

Diese Änderung der Stromrichtungen zueinander läßt sich in verschiedener Weise bewerkstelligen. ■

Zwei verwandte Ausführungsformen stellen Fig. 8 und 9 dar und ordnen Schleifringe an, welche -alle i8o° jedes Spulenpaar CL₁ b_v a₂ b₂, «3 b₃ entweder primär oder sekundär umschalten. Fig. 8 zeigt die Umschaltung der primären Spulen a_it «₂, a₃. Jedesmal, wenn sich ein Spulenpaar a_x B₁, a₂ b₂, a₃ b_s zwischen den Schenkeln e und f des Ankers g befindet, schleifen die mit dem Anker starr verbundenen Bürstenträger 0 und p, welche über die Schleifringe q und r Spannung entgegengesetzter Polarität erhalten, auf den toten Hilfskontakten S₁, S₂, S₃. Bei der gezeichneten Stellung Fig. 8 erhält die primäre Spule U₁ keinen Strom, es herrscht also ein Induktionsminimum. Bei Drehung des Ankers g nach rechts oder links gelangen die Bürsten der Träger 0 und p auf die mit den Spulenenden verbundenen Halbringe I₁ bzw. U₁, und es folgt die Erregung der Spule U₁ im gleichen Sinne wie Spule a₂ oder a_s. Die Induktion der Spule b_x wächst mithin entweder in dem einen oder anderen Sinne an.

In Fig. 9 ist die Umschaltung an den sekundären Spulen vorgenommen und erfolgt gleichfalls in dem Moment, da ein Induktionsminimum, d. h. kein Strom, vorhanden ist. Im Gegensatz zu Fig. 8 erfolgt die Umschaltung hierbei also stromlos. Die zu den Empfängern führenden Leitungen 1, 2, 3 sind an den Schleifringen V₁, V₂, v₃ angeschlossen und erhalten durch ihre zugehörigen Bürstenbrücken die den entsprechenden Halbringen zugeführten Induktionsströme. Die gemeinsame Rückleitung ο erfolgt über den Schleifring V₀. Im übrigen ist der Vorgang der gleiche wie bei Fig. 8 beschrieben. Die Umschaltung bewirkt also, daß ein positives und negatives Induktionsmaximum über den Wert Null hindurch auftritt und gestaltet die Kurven der Induktionsströme wie in Fig. 1 verlangt. Ohne Anwendung von Schleifringen läßt sich die gleiche Kurvenform der Induktionsströme auch durch eine besondere Anordnung der Magnetfelder erreichen und ist in Fig. 10 ein derartiger Geber dargestellt. Jede der sekundären Spulen b_v b_2> b_s befindet

sich zwischen zwei primär erregten Spulen a_lt «2· ^a3> welche während jedes Momentes Magnetfelder von umgekehrter Richtung erzeugen. Die aus zwei magnetisch getrennten, starr verbundenen Teilen bestehenden Eisenkerne W₁, W₂, W₃ liegen beständig an dem Exzenter χ an. Bei Drehung desselben werden die Kerne verschieden tief in die Spulen eingeschoben, und je nach ihrer Lage wird der Magnetismus der

ίο äußeren oder inneren primären Spulen a_lt a₂, a₃ zur Wirkung auf die Spulen O₁, b_%, b_a gelangen. Da die primären Spulen, wie durch Pfeile angedeutet, umgekehrte Felder erzeugen, können die Induktionsströme der Spulen b_v b₂, h_z ihre Richtungen zueinander ändern. ■ Somit trifft das Kurvenbild Fig. 7 auch für diesen Geber zu.

Allen diesen beschriebenen Geberanordnungen liegt das Prinzip zugrunde, daß festen Induktionsspulen der Magnetismus von gleichfalls festliegenden, primär erzeugten Magnetfeldern in wechselnder Stärke zugeführt wird. Durch diese wechselnde Ausnutzung der primären Magnetfelder -findet eine gewisse Rückwirkung auf dieselben statt, derart, daß bei guten Eisenverhältnissen — also einem sekundären Induktionsmaximum — der Drosselwiderstand der primären Spulen ein Maximum, dagegen bei schlechten Eisenverhältnissen — also einem Induktionsminimum — ein Minimum besitzt. Gerade in letzterem Falle wird ein größerer Effektverbrauch' eintreten, während eine Verminderung am Platze wäre. Ein Ausgleich läßt sich dadurch erzielen, daß die Geberspulen sämtlich oder gruppenweise hintereinandergeschaltet werden. In Fig. 10 ist beispielsweise eine Gruppenschaltung vorgenommen und je zwei primäre Spulen U₁ a_x, a₂ a.₂, a₃ a₃ in Serie geschaltet. Während der Drosselwiderstand in der einen Spule a_x wächst, vermindert er sich in der anderen und umgekehrt. Der gesamte Drosselwiderstand wird also annähernd konstant bleiben. Hierdurch ist ein günstiger Effektverbrauch gewährleistet und schädliche Erwärmung vermieden.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Für Betrieb mit Wechselstrom eingerichteter Signalgeber, welcher bekannten Empfängersystemen Ströme von verschiedener, bestimmten Geberstellungen entsprechender Stärke zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß drei oder mehr dauernd erregte Magnetspulen feststehende Magnetfelder erzeugen, deren Magnetismus daneben fest angeordneten, sekundären Spulen in wechselnder Stärke dadurch zugeführt wird, daß zwangläufig miteinander verbundene, bewegliche Eisenanker oder Kerne die Luftwege zwischen den primär erregten und den sekundären Spulen in bestimmter, gesetzmäßiger Weise verändern, wodurch in letzteren die Dichte der Magnetisierung und damit die Stärke der induzierten Ströme derart verändert wird, daß ihre Zusammensetzung in bekannten Empfängersystemen ein sogenanntes Drehfeld ergibt.

2. Geber nach obigem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß in den sekundären Spulen ein zeitlich verschobenes ■ positives und negatives Induktionsmaximum sich dadurch erzielen läßt, daß entweder eine Umschaltung der sekundären oder primären Spulen in dem Zeitpunkt erfolgt, in welchem ihr Induktionsstrom die Größe Null besitzt, oder daß jede sekundäre Spule ihre magnetische Erregung abwechselnd von zwei verschiedenen, daneben angeordneten, primär erregten, einander entgegengerichtete Magnetfelder erzeugenden Spulen erhält, derart, daß jeweilig immer nur eine .primär erregte Spule ihren Magnetismus nutzbar abgibt.

3. Geber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die primären Spulen sämtlich oder gruppenweise in Serie geschaltet sind, so daß ihr Drosselwiderstand trotz Verschiebung der Eisenverhältnisse annähernd konstant bleibt, go zum Zwecke, einen gleichmäßigen und ökonomischen Stromverbrauch zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.