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Österreichische PATENTSCHRIFT Nr. 17469.
SIEMENS & HALSKE AKTIENGESELLSCHAFT IN WIEN.
Schaltungseinrichtungen und Vorrichtungen zur Regelung der Strombelastung elektrischer
Motoren.
In zahlreichen Betrieben, in denen elektrische Motoren Verwendung finden, werden von diesen Motoren sehr wechselnde äussere Leistungen verlangt. Dies ist z. B. der Fall beim elektrischen Betriebe von Bahnen, Aufzügen, Kranen u. s. w. Werden solche Motoren durch selbsttätige Apparate geschaltet bezw. angelassen, so ist die Geschwindigkeit der Schalt-bezw. Anlassapparate meist von der wechselnden äusseren Belastung der Motoren ganz unabhängig. Dadurch kann in den eingangs erwähnten Fällen sehr leicht eine Überlastung eines Motors eintreten oder es wird der Zeitraum für das Anlassen unnötig ausgedehnt.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die mittlere Geschwindigkeit der die Schaltung bezw. das Anlassen ausführenden Apparate in Beziehung zu bringen zur jeweilig von den Motoren verlangten äusseren Leistung und dadurch die Strombelastung zu regeln.
Die Einrichtung nach vorliegender Erfindung besteht darin, dass durch den Motorenstrom diejenigen Vorrichtungen, welche die Schalt- bozw. Anlassapparato antreiben, derart beeinflusst werden, dass ihre Geschwindigkeit sich mit dir Stärke des Motorstromes ändert.
Si. eigt die Stromstärke an, so wird die Geschwindigkeit der Antriebsvorrichtung kleiner, sinkt die Stromstärke im Motorcnstromkreis, so wird dieselbe grösser.
Die Geschwindigkeit der Antriebsvorrichtungen kann durch den Motorenstrom in verschiedener Weise beeinflusst werden.
Es kann z. B. der Elektromagnet einer magnetischen oder Wirbelstrombremse oder aber der Feldmagnet eines IIilfs-oder Steuermotors von dem ganzen Motorstrom oder einem Teile desselben durchflossen werden. Im ersteren Falle werden die Antriebsvorrich- tungen für die selbsttätigen Schalt-und Anlassapparate mehr oder weniger abgebremst, wenn die Stromstärke im l\1otorstromkreiso ansteigt oder abnimmt. Ist der Antrieb jedes
Schalt-und Anlassapparates nachgiebig gemacht, z. B. ein Steuermotor, so wird sich bei einer Änderung des zu leistenden Drehmomentes auch die Umlaufzahl ändern.
In den Fig. 1 bis 4 der beifolgenden Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungen derartiger Bremsanordnungen, durch welche die Umlaufszahl der Antriebsvorrichtungen für die Schalt- und Anlassapparate geändert wird, schematisch dargestellt.
Auf der von einem Hilfsmotor oder in anderer Weise angetriebenen Welle W (Fig. 1),
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magneten verstärkt und damit seine Zugkraft vergrössert. Infolgedessen wird die Bremse angezogen, die Wolle IF abgebremst und die Geschwindigkeit des Schalt-und Anlassapparates A vermindert. Bei einem Sinken der Stromstärke infolge Herabminderung der verlangten äusseren Leistung des Motors wird auch das Feld des Magneten geschwächt, die Zugkraft des Magneten und die an der Bremsscheibe B wirkende Bremskraft wird geringer und die Geschwindigkeit des Schalt-und Anlassapparates steigt.
An Stelle der mechanischen Bremse kann eine sogenannte Wirbelstrombremse verwendet werden. Eine solche Ausführung ist in der Fig. 2 dargestellt. Dar Antrieb des
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Schalt- und Anlaäapparates erfolgt dort durch einen Hilfsmotor NI, auf dessen Welle Wt der beliebig ausgebildete Anker K der Wirbelstrombremse angeordnet ist. Die Erregerspule E der Bremse liegt im Ankerstromkreis des Gleichstrommotors M. Der Antrieb des der Einfachheit wegen als blosser Anlasser dargestellten Apparates A erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiele durch ein Schneckengetriebe s von der Welle W, des Hilfsmotors aus. Die Wirkungsweise ist gleich der früher beschriebenen. Es wird sich empfehlen, den Hilfsmotor so einzurichten, dass derselbe mit dem zu leistenden Drehmoment auch die Umlaufzahl rasch ändert.
Zur Erhöhung dieser Empfindlichkeit kann ein Widerstand vor den Hilfsmotor geschaltet werden.
Die Erregerspule der Wirbelstrombremse muss natürlich nicht von dem ganzen Motorstrom durchflossen sein, sondern kann, z. B. wie in Fig. 3 dargestellt ist, im Nebenschluss zu einem veränderbaren Widerstand liegen. Die Abbremsung der Antriebswelle erfolgt bei der letztbeschriebenen Einrichtung durch blosse Induktion und ändert sich die Bremswirkung innerhalb gewisser Grenzen nahezu linear mit der Stromstärke. Um nun eine rascher und kräftiger erfolgende Einwirkung zu erzielen, kann man die Wirbelstrombremse in der in Fig. 4 und Fig. 4 a dargestellten Weise ausbilden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiele ist der Anker K der Wirbelstrombremse kegelförmig gestattet und auf der Welle W1 verschiebbar angeordnet. Entsprechend der Form des Ankers K sind auch die Polschuhe a des Magneten E kegelförmig ausgenommen. Durch eine Feder f wird der Anker K bis zu einem Anschlag g aus der Ausnehmung herausgedrückt. Beim Anwachsen des Motorstromes wird ausser der Induktionswirkung durch den Magnet ein Zug auf den Anker K ausgeübt und letzterer entgegen der Wirkung der Feder f den Polschuhen genähert. Dadurch wird die Indnktionswirkung verstärkt und die Welle IF rascher und kräftiger abgebremst.
Bei noch weiterer Erhöhung der Stromstärke wird der Anker so weit angezogen, dass er sich auf die Polflächen aufsetzt und die Einrichtung als mechanische Bremse zur Wirkung gelangt. Bei der Abnahme der Stromstärke gelangt die Feder f zur Wirkung und schiebt den Anker gegen den Anschlag .
Die Wirkungsweise einer Wirbelstrombremse kann auch in dem Falle leicht geregelt werden, wenn ein Scheibenanker, z. B. eine Kupferscheibc, bei derselben zur Verwendung kommt (Fig. 4a). Wird der Magnet der Bremse so verstellbar gemacht, dass er der Scheibenachse genähert oder von derselben entfernt worden kann, so wird die Bremswirkung sich ändern mit dem mittleren Durchmesser des ringförmigen Teiles der Scheibe, welcher sich zwischen den Polschuhen des Magneten befindet. Bei entsprechender Formgebung der Ankerscheibe sowie der Polschuhe der Bremse kann auch hier bei genügendem Anwachsen dos Stromes eine mechanische (Reibungs-) Bremsung erzielt und die Welle W1 zum Stillstande gebracht werden.
Die Vorstellung des Magneten E der Wirbelstrombremse kann in beliebiger Weise, z. B. durch ein Solenoid E1, erfolgen.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch den Motorstromkreis die Feìderregung des den Schalt- bezw. Anlassapparat betätigenden Hilfsmotors unmittelbar beeinflusst. In den Fig. 5 und 6 sind zwei solche Ausführungsbeispiele dar- gestellt.
Die Magnetwicklung des Hilfsmotors M, besteht aus zwei getrennten Teilen. Durch den einen Teil wl der Wicklung wird ein schwaches Feld erzeugt, welches der grössten gewünschten Umlaufzahl des Motors bei leerlaufendem Schaltapparat entspricht. Die zweite
Wicklung f02 ist von dem gesamten Motorstrome oder einem Teile desselben so durch- flossen, dass durch ihn das Feld des Hilfsmotors verstärkt wird. Bei jeder Änderung der Stromstärke im Motorstromkroise wird sich also das Feld des Hilfsmotors ändern und, nachdem die Ankerspannung desselben gleichbleibt, so ändert sich die Umlaufzahl und damit die Geschwindigkeit des Sellalt- bezw. Anlassapparates A.
Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes unterscheidet sich van der vorbeschriebenen nur dadurch, dass die vom Motorstromo durchdossene Magnet- wicklung ir, io angeordnet ist, dass ihre magnetisieronde Wirkung jener der ersten Wick-
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geschaltet ist. Das üosamtfetd des Hilfsmotors M1 wird also beim Anwachsen des Motor- stromes geschwächt.
Der Hilfsmotor hat nun ein nahezu gleichbleibendes Drehmoment zu leisten ; dieses ist bestimmt durch die Feldstärke, die Ankerstromstärke und die Konstruktion des Motors.
Um also bei demselben Motor das Drehmoment gleich gross zu erhalten, muss die Anker- stromstärke in dem Masse ansteigen als die Feldstärke sinkt. Wird nun vor den Anker @ ein gleichbleibender Widerstand Y geschaltet, so wechselt das in ihm erzeugte Spannungs- gefälle mit der Ankerstromstärke, u. zw. wird die nutzbare Ankerspannung mit dem Steigen der Ankerstremstärke abfallen. Ist der Widerstand Y so gross, dass die nutzbare Anker- spannung rascher abfällt, als die Feldstärke unter dem Einflusse der vom Motorstrome
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