DE29897C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

BAIN ELECTRIC COMPANY in CHICAGO

(County of Cook, Illinois, V. S. A.).

Patentirt im Deutschen Reiche vom 8. Januar 1884 ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Regulator für dynamo- oder magnet-elektrische Maschinen, um den Arbeitsstrom derart zu reguliren, dafs stets das richtige Vefhältnifs zwischen der Arbeitsleistung des äufseren Stromkreises und der erzeugten und in die Arbeitsleitung geschickten Strommenge besteht und somit der möglichst gröfste Nutzeffekt erzielt wird.

Der Regulator basirt auf der automatischen Verstellung der Commutatorbiirsten, lind es wird hierzu einestheils die mechanische Triebkraft der Maschine, anderentheils die elektrische Kraft des Arbeitsstromes selbst oder eines Zweigstromes desselben benutzt. Die geringste Schwankung einer dieser beiden Kräfte übt sofort den entsprechenden Einflufs auf den Regulator aus, so dafs dieser augenblicklich wieder das. richtige Verhältnifs im Arbeitsstrome herstellt. Sobald also die Geschwindigkeit des Ankers bezw. der Feldmagnete infolge einer Schwankung der Triebkraft der Maschine sich ändert oder aber im Arbeitsstrome selbst irgend welche Aenderung eintritt, wird durch jede dieser Aenderungen automatisch auch sogleich die Thätigkeit des Regulators in entsprechender Weise modificirt.

Der Regulator besteht im wesentlichen aus einer auf der Ankerwelle befestigten Frictionsscheibe und einem darauf befindlichen Bremsring aus weichem Eisen, der mit zwei Schenkeln versehen ist, von denen der eine am Ende rechtwinklig nach dem anderen zu umgebogen ist. An den Schenkeln sind Einrichtungen getroffen, um die erforderliche bezw. erwünschte Anfangsreibung des Ringes auf der Scheibe erzielen und den Normalabstand der beiden Schenkel von einander reguliren zu können. An dem einen Schenkel ist ein Gewicht oder eine Feder angebracht, welche den Frictionsring mit seinen Armen in normaler Lage zu erhalten bestrebt ist und entgegengesetzt der Reibung auf der Frictionsscheibe wirkt, welch letztere beständig (je nach der Reibung zwischen Ring und Scheibe und der Schnelligkeit ihrer Rotation) den Frictionsring mit herumzudrehen sucht.

Auf dem umgebogenen Ende des zweiten Schenkels befindet sich eine Drahtspule, welche entweder direct oder mittelst einer Zweigleitung in die Leitung des Arbeitsstromes eingeschaltet ist. Mit dem Bremsring ist der Bürstenhalter derart verbunden, dafs die Bürsten das Maximum an erzeugtem Strome ableiten, wenn der Ring und seine Schenkel sich in normaler Lage befinden. Ferner ist der Bürstenhalter noch mit einer hydraulischen Bremse verbunden, welche einer zu plötzlichen unruhigen Bewegung der Bürsten vorbeugt.

Es folgt aus dieser Construction, dafs die Regulirung der Stellung der Bürsten auf dem Commutator und dementsprechend auch der letzterem durch die Bürsten entnommenen Strommenge sich automatisch vollzieht, und zwar in Abhängigkeit von zwei Kräften, erstens und hauptsächlich der zwischen Frictionsring und Scheibe bei der Rotation entstehenden mechanischen Reibung, und zweitens einer von dem

Zustande im Arbeitsstrome abhängigen Kraft, welche entsprechend diesem Zustande die Schenkel des Bremsringes mehr oder weniger zusammendrückt und dadurch die Reibung zwischen Ring und Scheibe je nach den Aenderungen im Arbeitsstromkreis verringert oder vergröfsert und dadurch die entsprechende Verstellung der Bürsten veranlafst. Auf diese Weise wird also die Regulirung im grofsen Ganzen von der mechanischen Triebkraft der Maschine selbst verrichtet, während der erzeugte Strom eigentlich mehr zur feinen und zuverlässigen Controlirung der Thätigkeit jener mechanischen Kraft dient.

Auf beiliegender Zeichnung ist ein solcher Apparat in Fig. ι in Vorderansicht und in Fig. 2 in Endansicht dargestellt. Fig. 3 veranschaulicht eine Modification.

Auf der Commutatorwelle A sitzt lose der Bürstenhalter B, welcher isolirt die Zapfen C mit den auf dem Commutator D schleifenden Bürsten E trägt. Auf dieser Welle A ist mittelst Keiles α eine Frictionsscheibe F befestigt, auf welcher ein nicht ganz geschlossener Bremsring G aus weichem Eisen sitzt, von dem zwei Schenkel G' und G" ausgehen, von denen der eine am Ende rechtwinklig nach dem anderen Schenkel zu umgebogen ist.

Auf diesem umgebogenen Schenkelende ist eine Drahtspule H angebracht, welche entweder direct oder durch eine Zweigleitung eingeschaltet ist und das Schenkelende beim Stromdurchgang somit in einen Elektromagneten verwandelt, welcher dann den als Anker dienenden zweiten Schenkel G" anzieht. An diesem zweiten Schenkel oder an sonst einem geeigneten Theil des Bremsringes bezw. des Bürstenhalters ist ein Gewicht J oder eine Feder angebracht, welche den Bremsring mit seinen Schenkeln beständig in der normalen Lage zu erhalten suchen.

Zwischen den Schenkeln des Ringes ist eine Feder J angeordnet, welche in dem dargestellten Falle einfach, über den Schaft einer Justirschraube K geschoben ist und in Verbindung mit letzterer dazu dient, die Anfangsreibung des Ringes und die Lage des Ankers G" zum Elektromagneten G' H richtig einzustellen. Zu diesem Zwecke könnte natürlich auch irgend eine andere geeignete Einrichtung verwendet werden.

Der Bürstenhalter C ist mit dem Bremsring G durch einen Stift b oder in sonst passender Weise fest verbunden. Die Drahtspule H steht durch einen isolirten nachgiebigen Leitungsdraht c mit einer der Bürsten E in leitender Verbindung und ist durch Draht d an eine der Klemmschrauben der Maschine angeschlossen und somit hier direct in die Leitung eingeschaltet. Es kann jedoch zuweilen vortheilhafter sein, eine feindrähtige Spule anzuwenden und dieselbe in einen Zweig der Hauptleitung einzuschalten. Ferner ist es zweckmäfsig, den Bürstenhalter noch mit einer hydraulischen Bremse oder einer anderen geeigneten Bremseinrichtung zu verbinden, um jede zu plötzliche Verstellung der Bürsten zu verhindern.

Die Wirkungsweise des Regulators ist folgende:

Im Ruhezustande hängt derselbe infolge seiner Schwere vertical, wie in Fig. 1 gezeichnet, wobei sich die Bürsten in derjenigen Stellung auf dem Commutator befinden, in welcher sie das Maximum an Strom ableiten. Sobald aber die Ankerwelle zu rotiren beginnt und der erzeugte Strom die gewünschte Stärke erreicht, wird der Bremsring durch die Reibung an der Frictionsscheibe ein Stück mitgenommen, bis Reibung und Schwere sich das Gleichgewicht halten, so dafs die ganze Einrichtung dann vielleicht die in Fig. ι punktirt gezeichnete Lage einnimmt und die Bürsten in diejenige Stellung auf dem Commutator verschoben sind, wo sie gerade die für die Arbeitsleistung erforderliche Strommenge ableiten.

Aendert sich nun die Geschwindigkeit der Ankerwelle infolge einer Schwankung der Betriebskraft etc., so dafs beispielsweise von den Bürsten ein stärkerer Strom, als erforderlich, abgeleitet wird, so verstärkt derselbe bei seinem Durchgang durch die Drahtspule H auch den Elektromagneten G' H, der Schenkel G" wird kräftiger angezogen, damit zugleich auch der Bremsring G' stärker angedrückt, und die so vermehrte Reibung an der Frictionsscheibe veranlafst ein weiteres Mitnehmen des Bremsringes nebst Schenkel und Bürstenhalter, so dafs sich die Bürsten noch mehr oder weniger den neutralen Punkten des Commutators nähern und somit der Arbeitsstrom stets gleichmäfsig erhalten wird.

Ebenso verändert sich natürlich auch die Attraktionskraft des Magneten G' H, sobald der Strom in der Arbeitsleitung selbst irgend welche Aenderung erleidet; die Pressung des Bremsringes auf die Frictionsscheibe wird dementsprechend verringert oder vergröfsert, und die Bürsten auf dem Commutator derart verschoben, dafs sie genau die stets erforderliche Strommenge ableiten.

Es wird also das Gleichgewicht des Stromes im Arbeitskreis ununterbrochen erhalten, gleichviel ob der Widerstand in dieser Leitung oder die Drehungsgeschwindigkeit des Ankers sich ändert.

Es leuchtet ein, dafs bei der beschriebenen Einrichtung nur ein verschwindend kleiner Bruchtheil des erzeugten Stromes zur Regulirung

der Bürsten verbraucht wird, da die Aenderung der Reibung zwischen Bremsring und Frictionsscheibe äufserst wenig Kraftaufwand erfordert und die zur Verschiebung der Bürsten auf dem Commutator nöthige Arbeit durch die zur Drehung des Ankers dienende Kraft selbst geleistet wird.

Die Folge hiervon ist, dafs der Regulator äufserst rasch functionirt. und schon für verhältnifsmäfsig sehr geringe Aenderungen empfindlich ist, ohne dafs derselbe dabei schwächend oder sonst nachtheilig auf den Arbeitsstrom einwirkte.

Wie bereits oben angedeutet, wird also die Regulirung durch zwei Kräfte ausgeführt, und zwar wird, wie beschrieben, durch die elektrische Energie die Bremsvorrichtung in entsprechender Weise in Thätigkeit gesetzt, während die betreffende Einstellung der Theile des Regulators dann durch die mechanische Kraft der Maschine selbst bewirkt wird.

Fig. 3 zeigt eine Modification der Regulirvorrichtung. Hier ist auf der Maschinenwelle eine Frictionsscheibe J/befestigt, an welche ein zweites Frictionsrad JV, entsprechend der Stärke des durch die Drahtspule O hindurchgehenden Stromes, mehr oder minder stark angedrückt wird. Die Scheibe JV ist in dem einen Schenkelende des um Q schwingenden Hebels JP gelagert.

Von dem Bürstenhalter geht eine Schnur aus, welche um eine mit der Scheibe JV verbundene Trommel geschlungen ist, während der Bürstenhalter selbst wiederum mit einem Gegengewicht oder einer Gegenfeder in Verbindung steht.

Selbstredend können in ähnlicher Weise die Details der Construction noch vielfach modificirt werden, ohne an dem Wesen der Erfindung selbst etwas zu ändern, welches, wie erwähnt, hauptsächlich darin besteht, dafs der Arbeitsstrom automatisch durch die Energie des elektrischen Stromes selbst und durch die mechanische Thätigkeit der Maschine regulirt wird, indem erstere die letztere gewissermafsen controlirt.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Die Regulirung des Arbeitsstromes eines elektrischen Generators mittelst eines direct auf der Ankerwelle montirten und mit den Stromabnahmebürsten verbundenen Bremsapparates, welcher von dem Strom der Maschine selbst derart in Thätigkeit gesetzt wird, dafs die Bremsreibung gemäfs den Aenderungen im Arbeitsstrom geregelt und hierdurch wiederum die Stellung der Bürsten auf den Commutator in entsprechender Weise verändert wird.

2. Ein Regulator für elektrische Generatoren, bestehend aus einer direct auf der rotirenden Ankerwelle montirten und mit dem Bürstenhalter verbundenen Bremsvorrichtung und einem in die äufsere Leitung der Maschine eingeschalteten Elektromagneten, welcher die Bremswirkung gemäfs der Stärke des äufseren Stromkreises controlirt.

3. Eine Bremsvorrichtung für Regulatoren dynamo- oder magnet -elektricher Maschinen, bestehend aus einer auf der Ankerwelle befestigten, mitrötirenden Frictionsscheibe F und einem dieselbe umspannenden und mit dem Bürstenhalter B verbundenen Bremsring G, dessen Reibung durch einen in die Aufsenleitung eingeschalteten Elektromagneten gemäfs der Aenderung der Stärke des Arbeitsstromes geregelt wird.

4. Die Anordnung zweier paralleler eiserner Schenkel G' und G" am Bremsring G, von denen der eine den Kern einer in die Aufsenleitung des Generators eingeschalteten Inductionsspule, der andere Schenkel den Anker des so entstehenden Elektromagneten bildet, so dafs durch die mehr oder minder starke Erregung des letzteren, entsprechend den Schwankungen im Arbeitsstrom, auch die Bremswirkung von G in gleichem Mafse -verändert wird.

5. Die Anordnung einer Vorrichtung zum Justiren der Normalreibung des Bremsringes, bestehend aus einer die Schenkel G' und G" verbindenden Stellschraube K mit dazwischenliegender Spiralfeder J.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.