DE20824C - Electromagnetic differential release device - Google Patents

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21: Elektrische Apparate.CLASS 21: Electrical apparatus.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 18. December 1881 ab_k Patented in the German Empire on December 18, 1881 from _k

Bei der Regulirung elektrischer Ströme können wie bei Gasen drei Fälle vorliegen:As with gases, there can be three cases in the regulation of electrical currents:

1. Soll die abzugebende Strommenge constant sein, da der Leiter nur einen Receptor speist, so rriufs, wenn t die Spannung an der Eintritts-, t¹ diejenige an der Austrittsstelle bedeutet, die Differenz t t^l unveränderlich gemacht werden. Diese Differenz hat immer einen durch das Voltameter bestimmbaren Werth.1. If the amount of current to be delivered is to be constant, since the conductor only feeds one receptor, then if t is the voltage at the point of entry and t ^{1 is} the voltage at the point of exit, the difference tt ^{1 is made} invariable. This difference always has a value that can be determined by the voltameter.

2. Ist die Strommenge an der Austrittsstelle auf dasjenige beschränkt, was ein Conductor bei Maximalgeschwindigkeit leisten kann, so genügt es, die Spannung t constant zu machen, tt¹ hat dann einen nicht zu berücksichtigenden Werth. t ist die Spannung beim Eintritt in den Conductor und t^l diejenige beim Ausgange, und ist die Differenz t t^l sehr gering.2. If the amount of current at the exit point is limited to what a conductor can achieve at maximum speed, then it is sufficient to make the voltage t constant, tt ¹ then has a value that cannot be taken into account. t is the voltage at the entrance to the conductor and t ^l that at the exit, and the difference tt ^{l is} very small.

3. Soll' die abgegebene Strommenge bald grofs, bald gering sein, da der Leiter ein ganzes Netz speist, so mufs man die Spannung T am Ausgang der Maschine veränderlich machen.3. If the amount of current delivered is to be either large or small, since the conductor feeds an entire network, the voltage T at the output of the machine must be made variable.

Im ersten Falle verwendet Erfinder einen Rheömeter-Regulator, im zweiten einen Spannungsregulator und im dritten Falle einen Abgaberegulator. In the first case, the inventor uses a rheometer regulator, in the second a voltage regulator and in the third case a delivery regulator.

Die vorliegende Erfindung hat nur den Rheometer-Regulator zum Gegenstand, und ist beispielsweise eine Lampe mit Volta'schem Bogen genommen, um die Erfindung zu erklären.The present invention has only the rheometer regulator to the subject, and is for example a lamp with a voltaic arc taken to explain the invention.

Es handelt sich darum, die Intensität des Stromes, der durch sie hindurchgeht, constant zu halten, indem die Differenz tt^l unveränderlich gemacht wird. Bei Lampen mit Abstandsregulirung der Kohlenstifte nimmt man im Allgemeinen an, dafs, so lange der durch die Lampe gehende Hauptstrom eine bestimmte Intensität beibehält, d. h. so lange der Voltasche Bogen eine nicht zu grofse Länge erreicht, so ist die Bewegung des Uhrwerkes eingestellt und die Bewegung der Stange nach unten eingestellt; sowie das Gleichgewicht unterbrochen ist, nimmt die Kraft des Elektromagneten zu, zieht die Armatur an, wodurch das Räderwerk eingerückt wird und die Stange eine Abwärtsbewegung erhält, wodurch sich die Stifte nähern und der Bogen vermindert wird.The point is to keep constant the intensity of the current which passes through it by making the difference tt ¹ invariable. In lamps with regulated spacing of the carbon pins, it is generally assumed that as long as the main current passing through the lamp maintains a certain intensity, that is, as long as the voltaic arc is not too long, the movement of the clockwork is stopped and the movement is stopped the rod adjusted down; as soon as the balance is broken, the force of the electromagnet increases, pulling the armature, engaging the gear train and causing the rod to move downward, thereby approaching the pins and reducing the arc.

Das Angeführte bezieht sich auf alle bekannten Apparate und ist darin ausgedrückt, was man bisher zu erreichen bestrebt war, was aber thatsächlich nicht erreicht worden ist. Ist nämlich der das Gleichgewicht darstellende Punkt überschritten, so mufs die für die Wiederherstellung des Gleichgewichts nothwendige mechanische Thätigkeit sich wirksam zeigen. Gewöhnlich ist dies aber nicht der Fall; die zur Regulirung nöthige Kraft mufs beträchtlich vergröfsert werden.The above refers to all known apparatus and is expressed in what one has hitherto strived to achieve, which, however, has not actually been achieved. Namely, is the point representing equilibrium exceeded, the mechanical action necessary for the restoration of equilibrium must be shown to be effective. Usually but if this is not the case; the force necessary for regulation must be considerably increased will.

Mit dem gewöhnlichen Regulator erzeugt die regulirende Kraft ihre Wirkung nur unter einer Spannungsdifferenz von 8 bis 12 Volts, was einer Arbeit von 8 bis 12 Secunden-Kilogrammmetern für eine 10 Webers verbrauchende Lampe entsprechen würde.With the ordinary regulator, the regulating force produces its effect under only one Voltage difference of 8 to 12 volts, which is a work of 8 to 12 second kilograms for a lamp consuming 10 Weber's.

Die mechanische Wirkung, von der weiter oben gesagt wurde, dafs sie einzutreten habe, wenn der Gleichgewichtspunkt überschritten ist, um letzteren wieder herzustellen, mufs unabhängig sein und sich nur in dem Augenblicke bilden, wo die Differenz tt¹ überschritten ist und genau in dem Augenblicke aufhören, in dem tt¹ wieder hergestellt ist.The mechanical action, of which it was said above that it must occur when the equilibrium point has been exceeded in order to restore the latter, must be independent and form only at the moment when the difference tt ^{1 is} exceeded and precisely at that moment stop in which tt ^{1 is} restored.

Der Elektromagnet des Erfinders hat den Zweck, die Ausrückung eines als photoelektrischer Regulator wirkenden Räderwerkes mittelst einer sehr kleinen, constanten Differentialwirkung zu erzielen.The inventor's electromagnet has the purpose of disengaging a photoelectric Regulator acting gear train by means of a very small, constant differential action to achieve.

Fig. i zeigt die beiden Spulen a £, die beiden Weicheisenkerne A B von gleicher Stärke und Gewicht, einen Quersteg C und die Armatur d. Fig. I shows the two coils a £, the two soft iron cores AB of the same strength and weight, a transverse web C and the armature d.

Letzterer ist sehr kurz und leicht und ist aus vielen, neben einander gereihten Elementen von beliebiger Form gebildet und mit Zinn verlöthet. The latter is very short and light and consists of many elements of formed in any shape and soldered with tin.

Auf beiden Seiten ihrer Schwingungsachse trägt die Armatur kleine Schrauben, welche ihre Bewegungen begrenzen und ist ihr Ende mit einer Feder S von Messingdraht oder mit einem kleinen Gegengewicht von Y₂ g belastet, oder es kann das Sclrwingungsmittel aufserhalb des Schwerpunktes angeordnet sein.On both sides of its axis of oscillation, the armature has small screws that limit its movements and its end is loaded with a spring S made of brass wire or with a small counterweight of Y ₂ g, or the vibration means can be arranged outside the center of gravity.

Die Spulen können parallel oder irgendwie anders angeordnet sein; Spule α trägt einen feinen Draht von bestimmtem, relativ grofsem Widerstand, während Spule b einen dicken Draht von geringem Widerstand trägt.The coils can be arranged in parallel or in some other way; Coil α carries a fine wire of a certain, relatively high resistance, while coil b carries a thick wire of low resistance.

Bezeichnen i und / die Intensitäten zum Bewegen der Spulen und ist I and / denote the intensities for moving the coils and is

IOOIOO

/= ioo i, / = ioo i,

so müssen die Widerstände derselben der Gleichungso the resistances must be the same of the equation

entsprechen.correspond.

Die Spule α mit grofsem Widerstand R liegt in einem vom Hauptstrom abgezweigten Strom, während die Spule b mit dem kleinen Widerstand r im Hauptstrom eingeschaltet ist, der durch den variablen Widerstand des Bogens hindurchgeht.The coil α with the large resistance R lies in a current branched off from the main current, while the coil b with the small resistance r is switched on in the main current which passes through the variable resistance of the arc.

Gleichgewicht findet statt, wennBalance takes place when

S-hPr = PRS-hPr = PR

ist, wobei .S die Arbeit der Feder bedeutet; Einwirkung findet unter der Wirkung der Feder S statt, wenn immeris, where .S means the work of the spring; Action takes place under the action of the spring S , whenever

P R = Pr
wird, und Ausrückung, wenn PR = Pr
will, and disengagement when

Die Federkraft S kann sehr klein sein, da sie zur Hebung der Armatur α für die Einrückung genügt.The spring force S can be very small, as it is sufficient to lift the armature α for engagement.

Hieraus geht hervor, dafs eine sehr geringe Veränderung in der Hauptstromstärke, durch Veränderung der Stromquelle oder durch Veränderung des Bogenwiderstandes das Räderwerk ein- oder ausrückt.From this it follows that a very slight change in the main current strength passes through Changing the power source or changing the bow resistance the gear train engages or disengages.

Hat die Feder S die Stärke von Y₂ g, so genügt eine Aenderung der Stromstärke, die geringer als Y₁₀₀ Weber ist, zur Erzeugung der Armaturbewegung und tritt Ein- oder Ausrückung je nach dem Sinne der Veränderung ein.If the spring S has the strength of Y ₂ g, a change in the current strength that is less than Y ₁₀₀ Weber is sufficient to generate the valve movement and it is engaged or disengaged depending on the direction of the change.

Es habe beispielsweise eine Lampe nach dem System Serrin.mit diesem Differential-Elektroausrücker einen Strom von 3 Weber unter einer Spannung von 100 Volts; welchen Werth wird dann der Widerstand des Zweigstromkreises haben?For example, I have a lamp based on the Serrin system with this differential electric release a current of 3 Weber under a voltage of 100 volts; what value will then have the resistance of the branch circuit?

Wir haben anderswo gesehen, dafs der Vertheilungswiderstand We have seen elsewhere that the resistance to distribution

E R^a RER ^a R

100100

= —— — (0= —— - (0

= 16,41 Ohm
und der Widerstand= 16.41 ohms
and the resistance

0,15)0.15)

R^a — E-— R ^a - E- -

IOOIOO

2.32.3

= 16,66 Ohm ist.= 16.66 ohms.

Ist die Intensität des Zweigstromkreises Yj₀₀ des Hauptstromes oder 0,03 Weber, so wird der abgeleitete Widerstand 16,66· 100 = 1666 Ohm sein, zu welchem noch der Widerstand der Spule α hinzutritt.If the intensity of the branch circuit is Yj _{00 of} the main current or 0.03 Weber, the derived resistance will be 16.66 · 100 = 1666 ohms, to which the resistance of the coil α is added.

Lassen wir r der Spule b = 0,02 Ohm sein.Let r of the coil be b = 0.02 ohms.

Da wir Pr = PR oder 3² · 0,007 = o,o3² 'R haben müssen, so ergiebtSince we must have Pr = PR or 3 ² .0.007 = o, o3 ² 'R , we get

jg= = ₃o0hm.jg = = ₃ ohms.

0,030.03

Wie wird unter diesen Widerstandsbedingungen der Differential-Elektromagnet wirken, Wenn sich eine Intensitätsveränderung von 0,01 Weber ergiebt?How will the differential electromagnet act under these resistance conditions, if there is a change in intensity of 0.01 Weber?

Die Arbeit der Spule α beträgt in Grammcentimetern The work of the coil α is in gram centimeters

x^a = 10 · 0,03* · 20 Ohm · 10,93 = 196,74 Ohm, diejenige der Spule b x ^a = 10 * 0.03 * * 20 ohms * 10.93 = 196.74 ohms, that of coil b

x·x

' = 10 · 2,99²· 10,93 = 195,37 Ohm. '= 10 x 2.99 ² x 10.93 = 195.37 ohms.

Die wirkliche Differenz ist also 1,37 gern und vollkommen genügend, da die Arbeit der Feder bei ι ο Bewegungen in der Secunde 0,5 g X 0,05 cm X 10 = 0,25 gern beträgt.So the real difference is 1.37 and perfectly sufficient, since the work of the spring in ι ο movements in a second 0.5 g X 0.05 cm X 10 = 0.25.

Die Vertheilungsströme dieser Lampe sind zur Erhaltung einer bestimmten Leuchtkraft, die durch einen Strom von 3 Weber unter einer Spannung von 100 Volts erzeugt ist, berechnet worden. Unter diesen Bedingungen kann die Intensität der Lampe nur variiren, wenn sich die elektromotorische Stärke ändert, d. h. wenn sich die Geschwindigkeit des Elektricitätsgenerators ändert. Alle durch denselben Generator gespeisten Lampen schwanken in demselben Sinne. Auch kann der Fall eintreten, dafs man die Intensität einer Lampe ändern mufs, ohne die Leuchtkraft der anderen zu ändern.The distribution currents of this lamp are to maintain a certain luminosity, generated by a current of 3 Weber at a voltage of 100 volts been. Under these conditions the intensity of the lamp can only vary if the electromotive strength changes, d. H. when the speed of the electricity generator changes. All lamps fed by the same generator fluctuate in the same sense. It can also happen that the intensity of a lamp must be changed without it To change luminosity of the other.

Nach dem Vertheilungsprincipe des Erfinders genügt es, in umgekehrter Richtung den Vertheilungsstrom zu ändern, der den Haupt- und Zweigstromkreis in sich fafst.According to the inventor's principle of distribution, it is sufficient to reverse the flow of distribution to change, which includes the main and branch circuit in itself.

Bei dem vorliegenden Falle einer 3 Weber verbrauchenden Lampe braucht man, und wenn man dieser eine Lichtstärke von 2X3 Weber geben will, nur den Hauptwiderstand vonIn the present case of a lamp that consumes 3 Weber you need, and if so one of this a light intensity of 2X3 Weber want to give only the main resistance of

16,66 auf = 5,ss Ohm und den abgeleiteten16.66 on = 5, ss ohms and the derived

ι 666ι 666

Widerstand von auf 1666 = 555 Ohm zuResistance from to 1666 = 555 ohms

vermindern. Das Resultat ergiebt sich leicht, wenn der Hauptstrom von 16,41 Ohm und der Zweigstrom von 1666 Ohm je mit Widerstandsspulen versehen sind, deren Zahl durch einen Commutator geändert werden kann.Reduce. The result is easy if the main current is 16.41 ohms and the Branch current of 1666 ohms are each provided with resistance coils, the number of which by one Commutator can be changed.

Fig. 2 zeigt eine andere Form des elektromagnetischen Differentialausschalters; er besteht aus einer auf einem Eisenkern befestigten Spule, die mit zwei Spiralen umwunden ist, von denen die eine von starkem, die andere aus schwachem Draht, je nach den oben bestimmten Widerständen, besteht. Die Drähte werden von den Strömen in entgegengesetztem Sinne durchlaufen.Fig. 2 shows another form of the electromagnetic differential breaker; he exists from a coil attached to an iron core, which is wound with two spirals, one of which the one from a strong wire, the other from a weak wire, depending on the resistances determined above, consists. The wires are traversed by the currents in opposite directions.

In diesem Falle P R = P r ist der Magnetismus gleich Null und folgt dann die Armatur der Feder .S willig, die jene zur Einrückung anpreist.In this case PR = P r , the magnetism is equal to zero and then the armature follows the spring .S willingly, which praises it for engagement.

Wird P R — P r> S, so findet Ausrückung bei dieser differentialen Wirkung statt, während bei P R = Pr-\-S Gleichgewicht im System stattfindet.If PR - P r> S, disengagement takes place with this differential effect, while with PR = Pr - \ - S equilibrium takes place in the system.

Fig. 3 zeigt eine weitere Anordnung des Elektromagneten. Angenommen, es sei ein Galvanometer nach dem System Deprez mit feinem Drahte in Verbindung mit dem Strom der Lampe und deren Stromquelle gebracht, und es sei die Differenz der Spannungen tt¹ immer constant 60 Volts gehalten. Auf dem Galvanometer wird die 60 Volts entsprechende Marke gekennzeichnet, bei welcher ein zweiter Zweigstrom durchgeleitet und unterbrochen wird, der den Elektromagnet A B von grofsem Widerstand durchströmt, von dem die Bewegung des Triebräderwerks abhängt.Fig. 3 shows another arrangement of the electromagnet. Let us assume that a galvanometer according to the Deprez system with a fine wire is connected to the current of the lamp and its current source, and that the difference between the voltages tt ^{1 is} always kept constant at 60 volts. The mark corresponding to 60 volts is marked on the galvanometer, at which a second branch current is passed through and interrupted, which flows through the electromagnet AB of great resistance, on which the movement of the drive-wheel train depends.

Ist die Nadel des Galvanometers nicht genau auf der 60 Volts entsprechenden Marke, so bleibt der zweite Zweigstrom offen, der Elektromagnet A B bleibt ebenso wie das Räderwerk aufser Thätigkeit; ist jedoch dieser Punkt erreicht, so schliefst die Galvanometernadel den zweiten Zweigstrom, wodurch der Magnet A B in Thätigkeit kommt und die Armatur α l· anzieht, welche frei wird und das Räderwerk ausschaltet, worauf sich die Kohlenspitzen nähern, bis die Differenz tt¹ von 60 Volts wieder hergestellt ist; in diesem Momente unterbricht die Galvanometernadel den Stromkreis des Elektromagneten A B, welcher wirkungslos wird und das Räderwerk einrückt, bis das Gleichgewicht wieder zerstört wird.If the needle of the galvanometer is not exactly on the mark corresponding to 60 volts, the second branch current remains open, the electromagnet AB , like the gear train, remains inactive; However, if this point is reached, the galvanometer needle closes the second branch current, whereby the magnet AB comes into action and the armature α pulls, which becomes free and the gear train switches off, whereupon the coal tips approach, until the difference tt ¹ of 60 Volts is restored; At this moment the galvanometer needle interrupts the circuit of the electromagnet AB , which becomes ineffective and the gear train engages until the equilibrium is destroyed again.

Die die Unterbrechung und Schliefsung des Stromes, sowie die Bewegung und das Stillstehen des Räderwerkes bestimmende Bewegung der Nadel beträgt höchstens Y₁₀ mm Distanzdifferenz, so dafs also der Bogen, sein Widerstand und die Stromstärke vollkommen regulirt werden.The movement of the needle, which determines the interruption and closure of the current, as well as the movement and standstill of the gear train, is at most ₁₀ mm in distance, so that the arc, its resistance, and the strength of the current are perfectly regulated.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Lampe mit Räderwerk nach dem System Serrin, an welcher der elektromagnetische Differential-Ausschalter, wie ihn Fig. 1 zeigt, angebracht ist.4 and 5 show a lamp with gear train according to the Serrin system, on which the differential electromagnetic circuit breaker as shown in Fig. 1 is attached.

Natürlich können auch die beiden anderen hier beschriebenen, sowie andere auf diesem Principe beruhenden Ausschalter an derselben Lampe angebracht werden.Of course, you can also use the other two described here, as well as others on this one Principe based circuit breakers can be attached to the same lamp.

Der Motor ist die obere Kohlenhaltestange; die untere Kohle bewegt sich nicht gegen die andere, sondern ist mit einem magnetischen Kern verbunden, der von einem Solenoid umgeben ist.The engine is the upper carbon support rod; the lower coal doesn't move against that other but is connected to a magnetic core surrounded by a solenoid is.

Das Räderwerk ist in Ruhe von der Feder S eingerückt. Wird der Strom geschlossen und sind die Kohlenspitzen aufser Contact, so geht der Strom durch den gesammten Zweigstrom, erregt die Spule α und bewirkt die Ausrückung, worauf sich die Spitzen nähern und in Berührung kommen. Darauf öffnet sich der Hauptstrom, so dafs sich das Licht bildet und die Entfernung der Spitzen von einander unter dem Einflufs des unteren Solenoids entsteht.The gear train is indented by the spring S at rest. If the current is closed and the carbon tips are out of contact, the current goes through the entire branch current, excites the coil α and causes the disengagement, whereupon the tips approach and come into contact. Thereupon the main stream opens, so that the light is formed, and the distance of the tips from one another occurs under the influence of the lower solenoid.

In diesem Augenblicke wird P R = P r, wodurch die Ausrückung veranlafst wird.At this moment PR = P r, which causes the disengagement.

Da sich aber die Kohlen 0,002 mm pro Secunde abnutzen, wird die Entfernung durch den Verbrauch gröfser, wodurch der Widerstand des Bogens zunimmt und folglich die Intensität des Hauptstromes abnimmt, so dafs ein Moment eintritt, wo PR — Pr >S wird; dann findet eine Ausrückung statt und stellt das Gleichgewicht PR = Pr wieder her, das die Einrückung bewirkt.But since the coals wear out 0.002 mm per second, the distance increases through consumption, whereby the resistance of the arc increases and consequently the intensity of the main current decreases, so that a moment occurs when PR - Pr>S; then a disengagement takes place and re-establishes the equilibrium PR = Pr that causes the engagement.

Die Ein- und Ausrückungen finden so häufig statt, dafs sich die Kohlenspitzen continuirlich gegen einander nähern.The indentations and disengagements take place so frequently that the coal tips are continuous approach towards each other.

Fig. 6 zeigt die beispielsweise Anordnung der Einfügung einer Lampe mit je nach der Entfernung variabler Intensität, welche noch modificationsfähig ist.Fig. 6 shows the example arrangement of the insertion of a lamp with depending on the Removal of variable intensity that can still be modified.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:Patent Claims: 1. Die Anordnung eines einfachen oder doppelten Elektromagneten, durch dessen Differentialwirkung sowohl wie durch die mechanische Arbeit einer kleinen Feder S oder eines kleinen Gewichtes an der Armatur d Aus- und Einrückung, sowie zeitweises Gleichgewicht eines als photoelektrischer Regulator dienenden Räderwerkes hergestellt werden kann.1. The arrangement of a single or double electromagnet, through whose differential action as well as through the mechanical work of a small spring S or a small weight on the armature d disengagement and engagement, as well as temporary equilibrium of a gear train serving as a photoelectric regulator can be established. 2. Die Arretirvorrichtung, Fig. 1, 4 und 5, um den oberen Kohlenstift in seiner nach unten zustrebenden Bewegung zeitweilig aufzuhalten.2. The locking device, Fig. 1, 4 and 5, to the upper carbon pin in its downward approach To temporarily stop movement. 3. Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Modification dieser Arretirvorrichtung.3. The modification shown in FIGS. 2 and 3 of this locking device. Hierzu I Blatt Zeichnungen.For this purpose I sheet drawings.