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Regelbarer Flüssigkeitswiderstand. Für große Induktionsmotoren und
ganz besonders für solche, die sehr häufig angelassen werden müssen und bei denen
gleichzeitig eine Regelung der Drehzahl bei den verschiedensten Drehmomenten verlangt
wird, z. B.. bei Förder- und Walzwerksmotoren, werden mit Vorteil Flüssigkeitswiderstände
verwendet. Diese Apparate werden so gebaut, daß entweder durch die Bewegung der
Elektroden oder der Flüssigkeit der Querschnitt der zwischen den Elektroden befindlichen
Flüssigkeitssäule oder aber die Länge der Flüssigkeitssäule zwischen den Elektroden
verändert wird. Im ersten Fall, bei den -sogenannten Plattenwiderständen, erfolgt
somit die Widerstandsänderung durch die Änderung des Querschnittes, im zweiten Fall,
bei den sogenannten Röhrenwiderständen, durch die Veränderung der Länge der Flüssigkeitssäule.
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Bei diesen Flüssigkeitsanlassern ist der Verlauf der Widerstandskurve
in Abhängigkeit von der Elektrodenbewegung, d. h. vom Steuerweg des Anlassers von
ganz besonderer Wichtigkeit.
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Beim Plattenwiderstand kann der Widerstand in Abhängigkeit vom Steuerweg
in weiten Grenzen durch die Länge und Anzahl der Platten beeinflußt werden. In Fig.
i ist die Charakteristik eines solchen Widerstandes in der Kurve a angedeutet, in
welcher das Vielfache des Widerstandswertes vom Ohmwert für normales Drehmoment
des Motors bei Stillstand i in - Abhängigkeit vom Steuerweg des Apparates dargestellt
.ist. Der Anfangswiderstand kann dabei auch durch die Form der Platten beeinflußt
werden, der Endwiderstand kann hingegen unter eine gewisse Größe nicht gebracht
werden und kann vöallem, was sehr wünschenswert wäre, nie den Wert Null erreichen,
da mit der Vergrößerung des Querschnittes der stromführenden Flüssigkeitssäule der
Widerstand nie Null werden kann. Um den Endwiderstand auf einen brauchbaren Wert
herunterzubringen, d. h. um einen sehr großen Querschnitt zu bekommen, . müssen
schon sehr viele Platten rum Eintauchen gelangen, was einen sehr großen ?Materialaufwand,
ein sehr großes Gewicht und damit große bewegliche Massen bedingt. Die nötige Plattenoberfläche
ist dabei etwa i5 mal größer als durch die Strombelastung bedingt wäre, d. h: das
'-Material ist nicht ausgenützt. Dieser Anlasser hat zudem noch die Nachteile, daß
ohne kostspielige Einrichtungen der Anfangswiderstand und der Endwiderstand in einem
gegebenen, festen Verhältnisse zueinander stehen, das durch die Leitfähigkeit `
der Flüssigkeit nicht beeinflußt «erden kann, und daß infolge der schlechten Flüssigkeitszirkulation
immer nur die obersten Flüssigkeitsschichten erwärmt werden, die infolgedessen frühzeitig
verdampfem, so daß der Ohmwert des Widerstandes stark schwankt.
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Beim bekannten Röhrem5-iderstand ist der Widerstand in Abhängigkeit
vom Steuerweg nicht ohne weiteres zu beeinflussen und nimmt linear mit kürzerer
Länge der Flüssigkeitssäule ab, wie in Fig. i durch die Kurve b angedeutet ist.
Der Anfangswiderstand kann hier leicht durch die Länge und den Querschnitt der Flüssigkeitssäule
und durch die Leitfähigkeit der. Flüssigkeit beeinflußt werden.
Der
Endwiderstand erreicht hier ohne weiteres den Wert Null, da die Länge der Flüssigkeitssäule
auf den Wert Null gebracht werden kann. In diesem Fäll braucht somit die Elektrodenoberfläche
nur so groß gewählt zu werden, wie der Strombelastung entspricht. Das Gewicht und
damit die bewegten Massen sind also' hier ein Minimum und zudem ist eine sehr gute
Flüssigkeitszirkulation gewährleistet.
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Die Kurven a und b genügen für die Praxis nicht, sondern
man erstrebt eine Charakteristik des Widerstandes, die etwa nach Kurve c verläuft,
d. h. derart, daß der Motor bei etwa 36 bis 40 Prozent des Steuerweges sein normales
Drehmoment bei Stillstand entwickelt und daß der Widerstand oberhalb und unterhalb
dieses Punktes etwa geradlinig verläuft und am Ende des Steuerweges allmählich Null
wird. Letzteres ist nötig, damit b°im Kurzschließen des Widerstandes kein Stromstoß
auftritt. Die Größe des Anfangswiderstandes richtet sich einerseits nach der Größe
des Stromstoßes, den man im Moment des Einschaltens zulassen will, und anderseits,
und zwar in der Hauptsache, nach der Größe der verlangten Drehzahlregelung. Wird
z. B'. bei einem Drehmoment des Motors von io Prozent des normalen Momentes noch
ein ganz langsames Drehen des Läufers des Motors verlangt, so ergibt diese Annahme
einen Anfangswiderstand des Anlassers von . der Größenordnung io, für den Fall,
daß der, Widerstand für das normale Drehmoment des Motors bei Stillstand als i angenommen
wird.
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Bei einem nach Kurve c gebauten Widerstand würden die ersten 3o bis
40 Prozent des Steuerweges, bei denen der Ohmweg geradlinig von io auf i fällt,
für allgemeine Manöver verwendet werden können, während der Rest des Steuerweges
bis ioo Prozent, wo der Ohmweg geradlinig Von i auf Null fällt, für den normalen
Anlaßvorgang oder gegebenenfalls zur Schlupfregelung verwendet würde.
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Nach der Erfindung wird nun eine Charakteristik, z. B. nach Art der
Kurve c, dadurch erreicht, daß man mehrere Flüssigkeitswiderstände, die unter sich
verschiedene Charakteristiken aufweisen, miteinander vereinigt und ihre Steuerwege
in gewollter Weise zwangläufig miteinander kombiniert. Auf diese Weise läßt sich
jede gewünschte Charakteristik erzielen. Soll die Kurve bei ioo Prozent Steuerweg
die Nullinie schneiden, so muß jedenfalls einer der Einzelwiderstände ein Röhrenapparat
sein.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele für den Erfindungsgegenstand
dargestellt. Die Flüssigkeitswiderstände sind zweipolig gezeichnet; können aber
auch als Darstellung einer Phase eines mehrphasigen Widerstandes angesehen werden,
wobei der geerdete Pol die Neutrale des Mehrphasensystems bildet.
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Nach Fig, 2 besteht der Widerstand aus den beiden Flüssigkeitsbehältern
i und 2, die zu einem gemeinsamen Kasten 3 vereinigt sind. Im Behälter i sind Isolationsröhren,
z. B. Ton-oder Zementröhren, 4 und 5 mit dem Metallring 6 als feste Elektrode zu
einem Rohrsystem vereinigt und auf irgend eine Weise so im Behälter i gelagert,
dä.ß das Wasser von unten her freien Zutritt hat und den oberen Rand der Röhren
bespült. Im Behälter 2 ist eine Isolationsröhre 7 auf ähnliche Weise gelagert, wie
das Rohrsystem q.-5-6 im Behäter i. An der Stange 8 bzw. dem Hebel g, der mit der
Antriebswelle io verbunden ist, hängt der bewegliche Rahmen ii, der auf der Stange
12 durch das Stück 13 geführt ist. Der bewegliche Rahmen ii trägt unter Zwischenschaltung
von Isolierstücken 14, 15 an den Metallstangen 16, 17 die Metallelektroden
i8, cg. Die Metallelektroden 18, ig sind durch die Verbindung 2o miteinander und
durch die flexible Verbindung 21: mit der Anschlußklemme 22 leitend verbunden: Am
Fuß der Isolierröhre 7 des Behälters 2 ist eine feste Metallelektrode 23 eingelagert.
Für einen dreiphasigen Anlasser sind sowohl im Behälter i wie im Behälter 2 je drei
Elektroden -17 bzw. 16 mit entsprechenden Rohrsystemen ¢, 5, 6 und Isolierrohre
7 vorhanden. Die drei festen Elektroden 6 sind dabei miteinander metallisch verbunden
und ebenso die d_ei Elektroden 23.
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Die Wirkungsweise dieses Anlassers, ist folgende: Ist der bewegliche
Rahmen ii hochgezogen, so daß die Elektrode ig in der Stellung I sich befindet,
so ist der Widerstand gegeben durch die Höhe H und den mittleren Durchmesser D und
Dl der Flüssigkeitssäule sowie die Leitfähigkeit der -Flüssigkeit. Die festen Elektroden
6 bilden den Sternpunkt des Systems. Die Größe dieses Widerstandes entspreche in
Fig. i dem Punkt I. Wird der bewegliche Rahmen ii gesenkt, bis die Elektrode ig
. in Stellung II steht und die Elektrode 18 gerade beginnt den Flüssigkeitsspiegel
im Behälter 2 zu berühren, so ist der Widerstand gegeben durch die Differenz der
Durchmesser D, und D und diejenige der Höhen la und hl der Elektroden ig
und 6 sowie durch die Leitfähigkeit der Flüssigkeit im Behälter i. Die Größe des
Widerstandes in dieser EIektrodenstellüng entspreche in der Fig. i dem Punkt II.
Wird der .bewegliche Rahmen ii weiter gesenkt, so kommt die Elektrode 18 zur Wirkung,
und nun nimmt die Größe des Widerstandes langsam ab, etwa nach der Linie II bis
III der Kurve c in Fig. i, um bei der Berührung der beweglichen Elektrode 18 mit
der festen Elektrode 23 in der Stellung III
Null zu werden, entsprechend
Punkt III in Fig. i. Durch die Wahl der Höhendifferenz H und die Wahl der Durchmesser
D, Dl und D2 sowie die der Leitfähigkeit der Flüssigkeiten in den Behältern i und
2 kann der Verlauf der Widerstandskurve beliebig eingestellt werden, z. B. nach
Kurve a oder h oder, wenn es wünschenswert werden sollte, auch nach e in
Fig. i.
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Würden die beweglichen Elektroden 18, ig (Fig. 2) als volle Platten
ausgeführt, so würden sie der raschen Bewegung in der Flüssigkeit hinderlich sein.
Die bewegliche Elektrode 18 wird deshalb vorteilhaft in bekannter Weise in Form
eines Rostes ausgeführt, z. B. wie in Fig. 3 und 4 durch die ausgezogenen Umrisse
angedeutet ist. Damit der Querschnitt der Flüssigkeitssäule zwischen der beweglichen
Elektrode und der festen Elektrode im Moment vor dem metallischen Berühren möglichst
groß wird, wird auch die feste Elektrode rostförmig ausgebildet, wie dies in Fig.
3 durch die gestrichelten Umrisse angedeutet ist. Auch können die Elektroden gemäß
Fig. 5 und 6 aus dach- oder kegelförmig angeordneten Einzelteilen zusammengesetzt
sein.
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Statt die beiden Behälter i und 2 zu einem Kasten 3 zu vereinigen,
wie dies in Fig. 2 angenommen ist, können diese auch getrennt voneinander ausgeführt
werden.
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Statt den Flüssigkeiten in den Behältern i und 2 verschiedenes Niveau
zu geben, kann man ihnen das gleiche Niveau geben und die Länge der Stangen 16 und
1,7 verschieden machen: Statt der Isolationsröhre 5 (Fig. 2) kann die feste Elektrode
6 auf die ganze Länge der Röhre 5 ausgedehnt werden.
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Um den Querschnitt der Flüssigkeitssäule im Moment vor dem Kurzschließen
der Elektroden 18 und 23 zu vergrößern, kann in der Röhre 5 in der Stellung III
ebenfalls eine feste Elektrode eingebaut werden.
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Statt die beiden beweglichen Elektroden 18 und ig (Fig. 2) auf einem
gemeinsamen Rahmen ii zu befestigen und durch einen gemeinsamen Hebel g anzutreiben,
kann die Ausführung auch so gemacht werden, daß jede Elektrode für sich durch einen
Hebel angetrieben wird. In diesem Falle ist auch noch die Ausführung möglich, daß
die einzelnen Elektroden von der Steuerwelle io (Fig. 2) nur auf gewissen, beliebig
einstellbaren Wegstrecken mitgenommen werden, z. B. so, daß von der Stellung I bis
zur Stellung 1I nur die Elektrode ig bewegt wird und von der Stellung 1I bis zur
Stellung III nur die Elektrode 18.
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Statt die Behälter i und 2 und die Elektroden ig bzw. 18 nebeneinander
anzuordnen, können dieselben auch übereinander angeordnet werden, wie dies in Fig.
7 schematisch dargestellt ist. Die Ziffern in der Fig. 7 entsprechen denen in der
Fig. 2.
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Statt zur Beeinflussung der Widerstandskurve nur zwei Elektroden zu
verwenden, können auch drei und mehr solcher miteinander verbunden werden. In Fig.
i ist die Widerstandskurve für einen solchen Fall durch Kurve d angedeutet.