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Anordnung an Wechselstromreihenschlussmotoren, insbesondere an Kranmotoren.
Für den elektrischen Antrieb von Kranen, insbesondere für das Heben und Senken der Last verwendet man bekanntlich meistens Reihenschlussmotoren, da bei diesen die Hubgeschwindigkeit sich selbsttätig der Grösse der Last anpasst, insofern als bei einer grösseren Last auch die Hubgeschwindigkeit eine kleinere ist. Steht für den Betrieb des Kranes nur ein Wechselstromnetz zur Verfügung, dann kann man als Kranmotor ein-oder mehrphasige Wechselstromreihenschlussmotoren wie Repulsionsmotoren oder Drehstromreihenschlussmotoren verwenden.
Nimmt man dazu, wie dies bisher der Fall war, einen Wechselstromreihenschlussmotor der üblichen Bauart, so ergeben sich aber gegenüber gewöhnlichen Induktionsmotoren oder auch gegenüber Gleichstromreihenschlussmotoren sehr hohe Anlagekosten, ausserdem ist auch der Platzbedarf des Motors verhältnismässig gross. Dies liegt vor allem daran, dass man mit Rücksicht auf die Anlaufperiode des Motors, die ja beim Kranbetrieb besonders häufig vorkommt, gezwungen ist, die Lamellenspannung am Kommutator verhältnismässig gering zu halten, um eine unzulässige Funkenbildung zu unterdrücken. Die Lamellenspannung beträgt gewöhnlich etwa 3-3'5 Volt. Die geringe Lamellenspannung hat aber hohe Kommutatorströme und damit einen grossen und teuren Kommutator zur Folge.
Die Erfindung betrifft nun eine Anordnung, die es insbesondere bei Wechselstromreihenschlussmotoren, die für den Kranbetrieb Verwendung finden, ermöglicht, den Kommutator bei gleicher Leistung wesentlich zu verkleinern und damit die Kosten und den Raumbedarf des Motors erheblich herabzudrücken.
Erfindungsgemäss ist die Kommutatorwicklung für eine übernormale Lamellenspannung bemessen und in den Arbeitsstromkreis des Motors sind in an sich bekannter Weise Drosselspulen oder ähnliche, die Streuinduktivität vergrössernde, Anordnungen eingeschaltet. Die Erhöhung der Lamellenspannung über das normale Mass hinaus würde für sich allein keine brauchbare Anordnung ergeben, da dann der Motor während des Anlassens eine heftige Funkenbildung zeigen würde. Da aber anderseits in dem Arbeitsstromkreis noch Drosselspulen eingeschaltet sind, so wird während der Anlassperiode infolge des starken Anlaufstromes die dem Motor zugeführte Spannung wesentlich vermindert. Mit der Verminderung der zugeführten Spannung sinkt aber auch proportional das Feld und die Lamellenspannung, so dass auch während des Anlassens eine Funkenbildung nicht zu befürchten ist.
Die hohe Lamellenspannung, die z. B. die doppelte Grösse der bisherigen besitzen kann, ermöglicht nun, den Kommutator entsprechend dem geringeren Strom kleiner zu bauen bzw. bei gleichem Kommutator kann die Leistung des Motors durch Vergrösserung der axialen Eisenlänge gesteigert werden. Die Einschaltung von Drosselspulen in den Arbeitsstromkreis erweist sich noch aus folgenden Gründen als besonders zweckmässig. Bekanntlich besitzt der Reihenschlussmotor im Anlaufmomente einen schlechten cos. < 0, da er dann im wesentlichen als Drosselspule wirkt. Strom und Spannung besitzen dann eine Phasenverschiebung von fast 90 .
Da die Spannung der Drosselspule gegenüber dem Strom ebenfalls eine Phasenverschiebung von 90 besitzt, so ist im Anlassmoment die dem Motor zugeführte Spannung durch die algebraische Subtraktion der Drosselspulenspannung von der Netzspannung gegeben, so dass die Wirkung der Drosselspule eine sehr kräftige ist. Anderseits besitzen bekanntlich Reihenschlussmotoren in der Nähe der synchronen Drehzahl einen sehr guten cos. (p, Strom und Spannung sind nahezu in Phase. Die Vorschaltung der Drosselspulen
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bewirkt also in der Nähe des Synchronismus keine wesentliche Verminderung der dem Motor zugeführten
Spannung, sondern nur eine kleine Verschlechterung des cos. tp, die in Kauf genommen werden kann.
Würde man statt der Drosselspulen Ohmsche Widerstände verwenden, dann würde erstens gerade im
Anlassmoment aus den oben geschilderten Gründen die dem Motor zugeführte Spannung nicht so stark vermindert werden, ausserdem ergäben sich ständige und bedeutende Energieverluste.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Anordnung, 1 ist ein Drehstromreihenschluss- motor für Kranbetrieb, dessen Ständer- und Kommutatorwicklung über einen Zwischentransformator 2 miteinander verbunden sind. Die Lamellenspannung der Kommutatorwicklung ist gemäss der Erfindung bemessen, ebenso sind der Ständerwicklung noch Drosselspulen 3 vorgeschaltet.
Statt in den Arbeitsstromkreis besondere Drosselspulen einzuschalten, kann man dieselbe Wirkung auch dadurch erreichen, dass man irgendeinen Teil des Arbeitsstromkreises mit einer vergrösserten Streuung ausrüstet, beispielsweise kann der Zwischentransformator 2 mit einer vergrösserten Streuung (z. B. durch
Anordnung eines Luftspaltes oder eines magnetischen Streupfades) versehen werden oder man kann auch die Nutstreuung der Netzfrequenz führenden Wicklung im Ständer des Motors durch Vergrösserung F der Nuthöhe erhöhen.
Um eine Verschlechterung des Leistungsfaktors infolge der Einschaltung von Drosselspulen während der normalen Betriebsdrehzahl zu vermeiden, kann man auch noch selbsttätige Vorrichtungen anordnen, durch welche die Drosselspulen in der Nähe des Synchronismus kurzgeschlossen bzw. abgeschaltet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung an Wechselstromreihenschlussmotoren, insbesondere an Kranmotoren, wobei in den Arbeitsstromkreis des Motors Drosselspulen oder ähnlich wirkende Anordnungen eingeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommutatorwicklung für eine übernormale Lamellenspannung bemessen ist.