DE66665C - Device for regulating the voltage j of electrical power generating machines - Google Patents
Device for regulating the voltage j of electrical power generating machinesInfo
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Description
KAISERLICHESIMPERIAL
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Die Erfindung betrifft diejenigen bei Stromerzeugermaschinen Anwendung findenden Regele) , welche durch die Einwirkung des elektrischen Stromes in der Weise beeinflufst werden, dafs sie die Spannung eines solchen Stromes bei jeder Aenderung im Zustande der durch denselben betriebenen Leitung ändern.The invention relates to those rules applied to power generating machines) which are influenced by the action of the electric current in such a way, that they increase the voltage of such a current with every change in the state of the through change the same operated line.
Diese Vorrichtungen können bei Dynamomaschinen Anwendung finden, welche Leitungen für die verschiedensten Zwecke speisen, sind aber besonders für Stromerzeugermaschinen zum Betrieb von elektrischen Bogenlichtleitungen geeignet,- weshalb auch in vorliegender Beschreibung diese Anwendungsweise als Beispiel angenommen ist.These devices can be used in dynamo machines, which lines feed for a wide variety of purposes, but are especially useful for power generating machines suitable for the operation of electric arc light lines - which is why in the present description this application is taken as an example.
Bekanntlich erfordert die Versorgung von einei oder zwei Bogenlichtlampen im Wesentlichen die gleiche Anzahl Stromeinheiten (Ampere 1 wie die Versorgung von einem Dutzend oder mehr solcher Lampen, während die erford;rliche Spannung im ersteren Fall eine bei weitem geringere ist und, wenn sie nicht nach Mafsgabe der eintretenden Aenderungen des Leitungswiderstandes u. dergl. jeweilig geändert wird, grofsen Kraftverlust und eine Beschädigung der in die Leitung eingeschalteten Vorrichtungen und der Maschine selbst, sowie auch Gefahren für Menschen und Eigenthum 2ur Folge haben kann.As is known, the supply of one or two arc lamps essentially requires the same number of units of current (amps 1 as the supply of a dozen or more such lamps, while the required voltage in the former case is one is by far less and if it is not in accordance with the changes that occur of the line resistance and the like changed in each case will result in a great loss of power and damage to those connected to the line Devices and the machine itself, as well as dangers to people and property 2ur result.
D ;r Zweck dieser Vorrichtungen besteht nun darin, die Spannung des von der Dynamomaschine erzeugten Stromes im Verhältnifs zu der von diesem verlangten Arbeitsleistung auf selbstthätige Weise zu vermehren oder zu vermindern, so dafs jeder eine Aenderung der Anzahl Stromeinheiten hervorrufende Wechsel im Widerstand oder in der Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers, sofern der Strom einmal für einen Stromkreis von gegebenem Widerstände eingerichtet ist, durch eine entsprechende Aenderung der Spannungseinheiten durch den Regeler ausgeglichen und der Strom auf diese Weise selbstthätig den neuen Bedingungen angepafst wird.The purpose of these devices is now to measure the voltage of the dynamo generated electricity in proportion to the work demanded by it to increase or decrease in an automatic manner, so that each one changes the Number of current units causing changes in resistance or speed of movement of the armature, provided that the current has been set up for a circuit with a given resistance, by a corresponding one Changes in the voltage units are compensated for by the regulator and the current in this way automatically meets the new conditions is adjusted.
Diese Wirkung wird auf mehr oder minder wirksame Weise durch die verschiedensten Vorrichtungen erzielt, von denen einige in der Weise wirken, dafs sie die Stellung der Stromwenderbürsten verändern, während andere in den Stromkreis einen dem aufser Betrieb bleibenden Apparat entsprechenden Widerstand einschalten, andere den Feldmagneten verändern, und wieder andere eine Aenderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers bewirken. This effect is more or less effective by the most varied of devices achieved, some of which act in such a way that they change the position of the commutator brushes change, while others in the circuit create a resistance corresponding to the apparatus that remains in operation switch on, others change the field magnet, and still others make a change the speed of movement of the anchor.
Alle diese Vorrichtungen können aber nur mittelbar, d. h. durch die Thätigkeit derjenigen Theile oder Anordnungen von Theilen zur Wirkung gelangen, mit denen sie zusammenzuarbeiten bestimmt sind; aufserdem sind die bis jetzt gebräuchlichen derartigen Vorrichtungen mehr oder minder verwickelt und dabei unzuverlässig in ihrer Wirkung, weil in allen Fällen die bewegende Kraft in mittelbarer Weise durch von Federn beeinflufste Hebel durch Magnete und bewegliche Stromschlufstheile übertragen wird, welche die Unsicherheit der Wirkung erhöhen.However, all of these devices can only be used indirectly, i. H. through the activity of those Parts or arrangements of parts come into effect with which they cooperate are determined; there are also the devices of this type which have been in use up to now more or less involved and at the same time unreliable in their effect, because in all cases the moving force is indirect This is done by means of levers influenced by springs through magnets and movable electrical circuit parts which increase the uncertainty of the effect.
Dagegen betrifft die vorliegende Erfindung einen für jede Dynamomaschine anwendbaren Regeler, welcher den elektrischen Strom in jeder der bisher üblichen Arten zu beherrschenIn contrast, the present invention relates to one applicable to any dynamo machine Regulator, which controls the electric current in each of the usual ways
und zu regeln im Stande ist und die Kraft ohne Anwendung von Hebeln oder gleichwerthigen Mitteln unmittelbar auf die zu beeinflussenden oder zu bewegenden Theile zur Wirkung bringt.and is able to regulate and power without the use of levers or equivalent Resources directly on the parts to be influenced or moved Brings effect.
In den Zeichnungen stellt Fig. ι eine Vorderansicht und Fig. 2 einen mittleren senkrechten Schnitt der Vorrichtung dar, während in Fig. 3 eine Dynamomaschine und ein mit dieser verbundener Regeler im Grundrifs gezeigt sind, wobei die Regelung des Stromes dadurch bewirkt wird, dafs der Regeler die Stromwenderbürsten beherrscht. Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt nach 4-4, Fig. 3. Fig. 5 verbildlicht in schematischer Ansicht die Regelung des Stromes durch die Felder der Dynamomaschine, während in der schematischen Ansicht (Fig. 6) der Strom durch Ein- oder Ausschalten von Widerstand in den Leitungsstromkreis seitens des Regelers geregelt wird.In the drawings, Fig. Ι shows a front view and FIG. 2 shows a central vertical section of the device, while in FIG a dynamo machine and a controller connected to it are shown in the basic outline, whereby the regulation of the current is effected by the fact that the regulator brushes the commutator controlled. Fig. 4 is a vertical section according to 4-4, Fig. 3. Fig. 5 illustrates in a schematic view the regulation of the current through the fields of the dynamo machine, while in the schematic view (Fig. 6) the current by switching on or off Resistance in the line circuit is regulated by the regulator.
Der Regeler besteht aus einem Scheibenrad oder Ring A, welcher entweder mit einem besonderen Zapfen oder mit einer Verlängerung der Muffe C, die vom Lager der Ankerwelle B eingeschlossen wird, um das Rad nicht an der Drehung dieser Welle theilnehmen zu lassen, und zwar concentrisch zu der Drehungsachse der Ankerwelle gelagert ist. : The regulator consists of a disc wheel or ring A, which either with a special pin or with an extension of the sleeve C, which is enclosed by the bearing of the armature shaft B , so that the wheel does not participate in the rotation of this shaft, concentric the axis of rotation of the armature shaft is mounted. :
An diesem Rad oder Ring sind mehrere nach innen zu strahlenförmig hervorstehende Elektromagnete D angeordnet, welche in gleichen Entfernungen von der Radachse endigen, und deren Wickelungen mit den Leitungsdrähten E1. des äufseren oder Leitungsstromkreises so verbunden sind, dafs die Polaritäten der Magnete mit einander abwechseln.Arranged on this wheel or ring are a plurality of electromagnets D which protrude inward in the form of rays and which end at the same distance from the wheel axle, and their windings with the lead wires E 1 . of the external or conduction circuit are so connected that the polarities of the magnets alternate with one another.
Es hat demnach jeder der Magnete an jeder Seite einen Magnet entgegengesetzter Polarität, derart, dafs, wenn der Pol des Magneten der Nordpol ist, die Pole der an jeder Seite desselben befindlichen Magnete Südpole sind. Jeder Magnet wirkt mit den an jeder seiner Seiten befindlichen Magneten so zusammen, dafs hinter einander ein gewöhnlicher zweipoliger Elektromagnet gebildet und, wenn der Magnet vom Strom durchflossen wird, ein Anker angezogen wird, und dafs, indem die sämmtlichen Spulen in den durch die Dynamomaschine gespeisten Stromkreis eingeschaltet werden und einen Theil desselben bilden, der ganze durch die Maschine erzeugte Strom durch die Spulen hindurchzufliefsen gezwungen wird und die Elektromagnete erregt. Bei grofsen Maschinen, welche sehr starke Ströme erzeugen, kann auch eine Nebenleitung angebracht und nur ein Theil des Stromes verwendet werden.So each of the magnets has a magnet of opposite polarity on each side, such that if the pole of the magnet is the north pole, the poles are on either side of it located magnets are south poles. Each magnet works with the one on each of its sides magnets located together in such a way that, one behind the other, an ordinary two-pole Electromagnet formed and, when the magnet is flowed through, an armature is attracted and that, in that all the coils are fed by the dynamo Circuit are switched on and form a part of it, the whole through the machine generated current is forced to flow through the coils and the Electromagnet energized. In the case of large machines which generate very strong currents, a secondary line can be installed and only part of the current used.
Im Innern der Elektromagnete sind eine Anzahl Anker E angeordnet, welche sich mit dem Anker der Dynamomaschine drehen und in schneller Aufeinanderfolge an den Magneten vorbeibewegen, wobei jeder Anker, einer nach dem anderen', der Einwirkung eines jeden Magnetenpaares ausgesetzt wird.Inside the electromagnets there are a number of armatures E which rotate with the armature of the dynamo and move past the magnets in rapid succession, each armature being subjected to the action of each pair of magnets, one after the other.
Diese Anker bestehen zweckmäfsig aus kreisausschnittförmigen, gewalzten Eisenstücken, welche ihrer Querschnittsform nach kammartig gestaltet sind, um der Luft Durchtritt zu gewähren und dadurch kühl erhalten zu werden; dieselben sitzen auf einem auf der Ankerwelle aufgekeilten und sich mit dieser zusammen drehenden Rad F, wobei der Durchmesser dieses Rades so bemessen ist, dafs die von ihm getragenen Anker sich zwar dicht an den Polen der sämmtlichen Magnete der Reihe nach vorbeibewegen, ohne indessen diese zu berühren. These anchors consist expediently of circular section-shaped, rolled iron pieces, which are designed like a comb in their cross-sectional shape in order to allow air to pass through and thus to be kept cool; they sit on a wheel F wedged on the armature shaft and rotating together with it, the diameter of this wheel being so dimensioned that the armatures carried by it move close to the poles of all the magnets one after the other without closing them touch.
Wenn demnach der Strom durchfielst, so werden die Elektromagnete erregt, wobei ihre auf die sich schnell drehenden Anker ausgeübte Anziehung eine theilweise Drehung des Elektrpmagnetenkranzes bewirkt, und zwar derart, dafs das Mafs dieser theilweisen Drehung sich entsprechend der die Anziehungskraft der Magnete hinsichtlich der Anker erhöhenden oder vermindernden Stromstärke verändert.When the current falls through, the electromagnets are excited, with their the attraction exerted on the rapidly rotating anchors is a partial rotation of the Magnetic ring causes, in such a way that the measure of this partial rotation corresponding to the increasing the attraction of the magnets with respect to the armature or decreasing current intensity.
Diese theilweise Drehbewegung des Elektromagnetenkranzes A wird zur Einstellung der die Spannung beherrschenden oder regelnden Vorrichtungen nutzbar gemacht, wobei zu dem Zwecke, dem normalen Strom jede beliebige Spannung zu. geben, eine der theilweisen Drehung des Ringes A entgegenwirkende Vorrichtung in Gestalt einer Feder oder des auf dem an einer Seite des Elektromagnetkranzes A in strahlenförmiger Richtung herausragenden Arm verschiebbaren Gewichtes G, Fig. 1, vorgesehen ist, wodurch die Anziehungskraft der Magnete bei einem, beliebigen Anfangsstrom genau ausgeglichen und, soweit ihre Wirkung auf das Rad hinsichtlich der dadurch beeinflufsten Vorrichtungen in Betracht kommt, aufgehoben werden kann.This partial rotary movement of the ring of electromagnets A is made usable for the setting of the devices which control or regulate the voltage, with the aim of adding any voltage to the normal current. , one of this partial rotation of the is provided to give the ring A counteracting device in the form of a spring or of the displaceable on the protruding on one side of the solenoid ring A in of radial direction arm weight G, Fig. 1, whereby any attraction force of the magnets at one, The initial current can be precisely balanced and, insofar as its effect on the wheel is taken into account with regard to the devices affected by it, can be canceled.
Nachdem das Gewicht so eingestellt worden ist, dafs die Anziehungskraft der Magnete aus7 geglichen ist, wird dieses Gleichgewicht, so lange der Widerstand im Leitungsstromkreise und die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers dieselben bleiben, nicht gestört werden, da die Stärke des von der Maschine erzeugten Stromes sich im wesentlichen gleich bleibt; sobald aber eine Aenderung im Widerstände des Leitungsstromkreises eintritt, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers nicht verändert wird, so wird, obgleich die Spannung des Stromes sich gleich bleibt, die Strommenge eine Aenderung erfahren, wodurch eine entsprechende Zu- oder Abnahme in der Anziehung der Elektromagnete des Regelers hervorgerufen wird, welche Zu- oder Abnahme genügt, um das Gleichgewicht zwischen dieser Anziehung und dem Gegengewicht G zu stören, indem letzteres entweder überwunden und derAfter the weight has been adjusted so that the force of attraction of the magnets in Fig. 7 is equalized, this equilibrium will not be disturbed as long as the resistance in the conduction circuit and the speed of movement of the armature remain the same, since the strength of the current produced by the machine will vary remains essentially the same; but as soon as there is a change in the resistance of the conduction circuit, whereby the speed of movement of the armature is not changed, so although the voltage of the current remains the same, the amount of current will experience a change, whereby a corresponding increase or decrease in the attraction of the electromagnets of the Usually it is caused what increase or decrease is sufficient to disturb the equilibrium between this attraction and the counterweight G by either overcoming the latter and the
Elektrpmagnetkranz A nach einer Richtung gedieht und die Regelungsvorrichtungen; im Sinne einer Verminderung der Spannung des Stromes bewegt werden, oder indem die betreffende Strommenge mit dem Gewicht zusani aienwirkt und den Elektromagnetkranz A in entgegengesetzter Richtung: ,bewegen hilft, so dafs sich die den Strom beherrschenden Vorrichtungen im Sinne einer Vermehrung der Spa inung des Stromes bewegen. Es wird den nach jene Aenderung in der Stromstärke ode- der Anzahl der Stromeinheiten, einerlei woc.urch diese Aenderung hervorgerufen wird, fast in demselben Augenblick durch eine Aenderung der Spannung ausgeglichen, indem der Ring A mit jeder Veränderung des Stromes eine neue Lage einnimmt und in jeder solchen Lag2 durch das Gewicht G im Gleichgewicht erhalten wird, obgleich das Gewicht G dabei so Lange aus seiner ursprünglichen Lage gehalten wird, bis der Widerstand wieder das gewöhnliche Mafs des Anfangsstromes erreicht hat. Die Anzahl der Aenderungen in der Lage des Elektromagnetkranzes ist eine unbegrenzte; diese Aenderungen können nach Mafsgabe der fortgesetzt zu- oder abnehmenden Stromstärke infolge der wechselnden Bedingungen im Leitungsstromkreise oder der wechselnden Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers entweder hinler einander in derselben Richtung oder abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen auftreten, wobei der Regeler bei jeder Aenderung der Stromstärke nachgiebt.Electromagnetic ring A rotates in one direction and the control devices ; be moved in the sense of a decrease in the voltage of the current, or in that the amount of current in question interacts with the weight and helps to move the electromagnet ring A in the opposite direction, so that the devices which control the current move in the sense of an increase in the voltage of the current move. After that change in the current intensity or the number of current units, regardless of where this change is brought about, is compensated for almost at the same moment by a change in the voltage, in that the ring A assumes a new position with every change in the current and is maintained in equilibrium by the weight G in every such position2, although the weight G is kept out of its original position until the resistance has again reached the usual level of the initial current. The number of changes in the position of the electromagnetic ring is unlimited; These changes can occur either in the same direction or alternately in opposite directions, depending on the continuously increasing or decreasing current strength as a result of the changing conditions in the conduction circuit or the changing speed of movement of the armature, the controller giving way with every change in the current strength.
Wie bereits erwähnt, giebt es verschiedene Wege, um die Spannung des Stromes zu regeln und zu verändern, zu welchem Zwecke die Bewegungen der vorliegenden Vorrichtung ausgenitzt werden können.As already mentioned, there are various ways of regulating the voltage of the current and to change for what purpose the movements of the present device are exploited can be.
So kann beispielsweise, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, der Elektromagnetrahmen A durch Stangen / mit dem die Stromwenderbürsten K tragenden Joch J der Stromerzeugermaschine verbunden sein, so dafs die Bürsten an der Dynamomaschine bei jeder Aenderung der Stromstärke nach dem neutralen Punkt zu oder von demselben hinweg bewegt werden, je nachdem die Stromstärke zu- oder abnimmt, wodurch dann eine entsprechende Aenderung in der Spannung des Stromes hervorgerufen wird.For example, as shown in FIGS. 3 and 4, the electromagnet frame A can be connected by rods / to the yoke J of the generator machine carrying the commutator brushes K , so that the brushes on the dynamo machine close to the neutral point with every change in the current intensity or be moved away from it, depending on whether the current strength increases or decreases, which then causes a corresponding change in the voltage of the current.
Soll die Regelung des Stromes durch Aenderunj der Stärke der Feldmagnete bewirkt werden, so werden zwei Gruppen von Stromschlufsstücken L, Fig. 5, angeordnet, von denen jede: durch Drähte M mit verschiedenen Theilen oder Wickelungen der Feldmagnetspulen verburden sind, wobei die einzelnen Stücke jeder Grippe hinter einander von den auf dem Rahmen A sitzenden, von diesem aber isolirten, beweglichen Stromschlufsstücken N berührt werden, die durch Drähte P mit den betreffenden Stromwenderbürsten O verbunden sind.. Wenn sich der Rahmen A infolge einer Aenderung der Stromstärke bewegt, so bewegen sich die an demselben befindlichen Stromschlufsstücke, je nach der Drehungsrichtung des Rahmens, von einem Stromschlufsstück zum anderen und schalten dadurch eine gröfsere oder geringere Anzahl Wickelungen oder Theile der Feldmagnete aus dem Stromkreis aus oder in denselben ein, wodurch ebenso wie bei Aenderung der Lage der Stromwenderbürsten eine entsprechende Aenderung in der Spannung des Stromes hervorgerufen wird.If the regulation of the current is to be effected by changing the strength of the field magnets, two groups of current circuit pieces L, Fig. 5, are arranged, each of which: are connected by wires M to different parts or windings of the field magnet coils, the individual pieces each flu seated one behind the other from the to the frame a, insulated from this, however, movable Stromschlufsstücken N are touched, which are connected by wires P with the respective Stromwenderbürsten O .. If the frame a moves due to a change of the current intensity, so moving the current circuit pieces located on the same, depending on the direction of rotation of the frame, from one current circuit piece to the other and thereby switch a greater or lesser number of windings or parts of the field magnets out of or in the circuit, which, as well as changing the position of the commutator brushes corresponding change in the voltage of the current is caused.
: In Fig. 6 ist eine Anordnung verbildlicht, bei welcher durch ein auf dem Elektromagnetrahmen sitzendes, von diesem aber isolirtes be-' wegliches Stromschlufsstück. Q, an welches der Leitungsdraht angeschlossen ist, Widerstand in den Leitungsstromkreis eingeschaltet werden kann, indem dieses Stück mit einer Reihe feststehender Stromschlufsstücke J? nach einander in Berührung tritt, von denen jeder mit einer der unter einander verbundenen Widerstandsspulen α verbunden ist, wobei eine dieser Widerstandsspulen mit dem Leitungsdraht T in Verbindung steht, ähnlich wie bei einem gewöhnlichen Rheostat oder Widerstandskasten. - Wenn auch diese Anordnung nicht dazu dient, die Spannung nach Mafsgabe der Aenderungen in der Stromstärke zu ändern, so erfüllt sie doch den gleichen Zweck, indem in den Leitungsstromkreis, entsprechend der Anzahl der ausgeschalteten oder aufser Betrieb gesetzten Lampen oder anderen Apparate, Widerstand eingeschaltet wird.: In Fig. 6 an arrangement is shown in which by a seated on the electromagnet frame, but isolated from this movable electrical circuit piece. Q, to which the lead wire is connected, resistance can be switched into the conduction circuit by connecting this piece to a series of fixed electrical connection pieces J? comes into contact one after the other, each of which is connected to one of the interconnected resistance coils α, one of these resistance coils being connected to the lead wire T , similar to an ordinary rheostat or resistance box. - Even if this arrangement does not serve to change the voltage according to the changes in the current intensity, it still fulfills the same purpose by inserting a resistor in the line circuit according to the number of lamps or other devices that are switched off or on will.
Es erhellt, dafs es ferner einem Sachverständigen leicht möglich sein wird, die Bewegungen der beschriebenen Vorrichtungen in der Weise nutzbar zu machen, dafs durch dieselben der Regeler der die Stromerzeugermaschine treibenden Maschine beeinflufst und so durch Aenderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers die beabsichtigte Wirkung erzielt wird, wie denn überhaupt diese mit jeder Aenderung in der Stromstärke eintretende Bewegung des Rahmens A in jeder für eine solche Regelung des Stromes möglichen Weise hierzu nutzbar gemacht werden kann.It is clear that it will also be easily possible for an expert to make the movements of the devices described usable in such a way that they influence the controller of the machine driving the generator and thus the intended effect is achieved by changing the speed of movement of the armature, how this movement of the frame A, which occurs with every change in the current intensity, can be made usable for this purpose in every way possible for such a regulation of the current.
Die Einzelheiten des die vorliegende Erfindung ausmachenden Gegenstandes lassen verschiedenerlei Anordnungsweisen zu, welche innerhalb des Rahmens der Erfindung bleiben würden. So könnte die Anordnung in umgekehrter Weise derart getroffen werden, dafs sich die Magnete drehen, während der Anker seinerseits unbeweglich ist. Eine andere naheliegende Aenderung würde beispielsweise darin bestehen, dafs der Anker, statt auf der Innenseite der Magnete, auf deren Aufsenseiten wirkt. Ferner brauchte weder der Anker noch derThe details of the subject matter constituting the present invention can be varied Assigning arrangements which would remain within the scope of the invention. So the arrangement could be reversed Way are made in such a way that the magnets rotate while the armature itself is immovable. Another obvious one A change would be, for example, that the anchor, instead of on the inside the magnets that act on the outer side. Furthermore, neither the anchor nor the needed
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