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Selbsttätige Kurzschluss- und Bürstenabhebevorrichtung
Es sind Kurzschluss-und Bürstenabhebevorrichtungen für Asynchronmotoren mit Schleifringläufer be- kannt, die über Stellmotoren automatisch betätigt werden. Derartige automatische Steuerungen erfordern einen grossen Aufwand und sind von der Zuverlässigkeit der verwendeten Schaltmittel, insbesondere Re- lais, abhängig, doch ist ein Versagen des Bedienungspersonals ausgeschaltet. Für kleine Synchronmotoren ist es bekannt, Anlasswiderstände in den Läufer mitrotierend einzubauen und über Fliehkraftschalter, al- lenfalls stufenweise, kurzzuschliessen. Diese Ausführung hat die Nachteile, dass der Einbau der Wider- stände in den Läufer thermisch ungünstig ist und dass überdies eine spezielle bauliche Ausführung der ge- samten Maschine erforderlich ist.
Für grössere Schleifringläufer ist das Kurzschliessen der Schleifringe unter der Einwirkung von Flieh- gewichten bekannt. Die von den Bürsten, die durch das Kurzschliessen stromlos sind, verursachten Rei- bungsverluste bleiben ungünstigerweise erhalten.
Es ist eine selbsttätige Kurzschluss- und Bürstenabhebevorrichtung für Induktionsmotoren bekannt, bei der die Enden der Läuferwicklung mit Bürsten verbunden sind, die auf feststehenden Schleifringen schleifen und durch Abhebestifte, die an einer mittels eines Schwung körpers verdrehbaren Kurzschluss- büchse angeordnet sind, kurzgeschlossen und derart durchgebogen werden, dass sie von den Schleifringen abgehoben werden. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, dass die dauernde Durchbiegung der Bürsten im normalen Betrieb sowie die Einwirkung der Fliehkraft auf die Bürsten den Stromübergang von den Bürsten auf die Schleifringe während des Anlaufes wesentlich verschlechtern.
Bei einer weiteren bekannten selbsttätigen Kurzschluss- und Bürstenabhebevorrichtung trägt ein auf der Motorwelle axial durch Fliehkraft verschiebbares Rad mehrere konzentrische Schleifringe, anderen Rückseite parallel zur Welle Kontaktschenkel befestigt sind, die bei voller Drehzahl mit an die Läuferwicklung angeschlossenen Gegenkontakten in Berührung kommen, wobei die axial angreifenden Bürsten gleichzeitig von den Schleifringen abgehoben werden. Die Nachteile dieser Ausführung bestehen darin, dass eine komplizierte Verstellvorrichtung für die Bürsten notwendig ist, da diese bei der Verschiebung der Schleifringe zuerst letzteren folgen müssen und erst nach erfolgter Kurzschliessung der Schleifringe abgehoben werden dürfen, und dass die Kontaktgabe zwischen Bürsten und Schleifringen ungünstig ist.
Gegenstand der Erfindung ist eine selbsttätige Kurzschluss- und Bürstenabhebevorrichtung für Asyn- chronmotoren mit Schleifringläufern unter Verwendung einer Kulissensteuerung und eines Kurzschlussringes. Die oben erwähnten Nachteile sind erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass der in an sich bekannter Weise unter der Einwirkung von Fliehgewichten stehende Kurzschlussring über ein Kugellager mit einem unverdrehbaren, axial verschiebbaren Übertragungsteil gekuppelt ist, der über die Kulissensteue- rung mit den Bürsten verbunden ist. Die Vorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung bestehen in der geringen Abnützung und dem geringen Platzbedarf.
Bei der praktischen Ausführung ist es günstig, das Kugellager mit ; einem Aussenring im Übertragungsteil und mit seinem Innenring auf einer mit der Welle mitrotierenden axial verschiebbaren Buchse zu lagern und letztere mit dem Kurzschlussring durch Rohre zu verbinden, die zur Führung der Fliehgewichte dienen. Zur Umsetzung der radialen Bewegung der Fliehgewichte in eine Verschiebung des Kurzschlussringes sind vorteilhaft Umlenkrollen in der Buchse angeordnet, die zur Umlenkung von flexiblen Haltemitteln, z. B. Drahtseilen dienen, die einerseits mit den Fliehgewichten und anderseits mit einem auf der Welle befestigten Haltering verbunden sind. Der Übertragungsteil wird
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vorzugsweise durch die Bürstenbolzen gegen Verdrehung gesichert und dient vorteilhaft als Widerlager für
Rückholfedern.
Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemässe selbsttätige Kurzschluss-und Bürstenabhebevorrich- tung ist in den Fig. l, 2 und 3 der Zeichnung in Aufriss, Grundriss und Kreuzriss dargestellt, wobeiFig. l einen Schnitt nach AB der Fig. 3 zeigt, während in Fig. 4 eine Ausführungsvariante für die Anordnung der
Fliehgewichte dargestellt ist.
AmlagerseitigenEndedesSchleifringsatzes 1 ist auf der Welle 2 ein gegen Verdrehung und Verschie- bung gesicherter Haltering 3 angeordnet, an dem drei Ketten, Stahlbänder oder Drahtseile 4 für Flieh- gewichte 5 gleichmässig über den Umfang verteilt, befestigt sind. Die Fliehgewichte 5 sind in Rohren 6 geführt, die mit einer auf der Welle 2 verschiebbaren Buchse 7 und dem Kurzschlussring 8 vorteilhaft aus einem Stück gefertigt sind, wobei in der Buchse 7 Umlenkrollen 9 für die Drahtseile 4 vorgesehen sind.
Die Buchse 7 sitzt leicht beweglich auf der Welle 2 und ist durch zwei Passfedern 10 axial und radial ge- führt. Auf die Buchse 7 ist der Innenring eines Radialrillenkugellagers 11 aufgepresst und auf ihr gesichert, dessen Aussenring in einem Übertragungsteil 12 gelagert ist. Letzterer ist durch die Bürstenbolzen 13, die im Lagerschild 14 des Motors unverdrehbar angeordnet sind, gegen Verdrehung gesichert und axial lose geführt. Auf jedem Bürstenbolzen 13 ist ein Rohr 15, z. B. aus Messing, aufgeschoben und verdrehbar befestigt, auf dem unter Zwischenschaltung einer Isolation 16 die Bürstenhalter aufgesetzt sind. Das Rohr
15 ist mit einem Bürstenverstellhebel 17 verbunden, in dessen Kulisse 18 ein am Übertragungsteil 12 be- festigter Führungsbolzen 19 eingreift.
Zwischen den brillenartigen Enden des Übertragungsteiles 12 und den Verstellhebeln 17 ist jeweils eine Rückholfeder 20 angeordnet. Vorteilhaft ist zur Festlegung des
Schaltzeitpunktes zwischen Buchse 7 und Welle 2 eine Kugelrast vorgesehen, im Bedarfsfall kann je- doch auch ein Hemmwerk oder ein Zeitrelais mit dem Übertragungsteil 12 verbunden sein.
Bei Erreichen der Nenndrehzahl nach dem Anlauf des Motors löst sich unter dem Einfluss der Fliehgewichte 5 die Kugelrast, die Fliehgewichte steigen und die Buchse 7 samt Kurzschlussring 8 und Übertragungsteil 12 setzt sich in der Richtung zum Schleifringsatz 1 in Bewegung, wobei das Kugellager 11 die praktisch reibungsfreie Übertragung der Schubbewegung von den rotierenden auf die stillstehenden Teile der Vorrichtung bewirkt. Der Kurzschlussring 8 schliesst die Schleifringkontakte 21 kurz, zufolge der Kulissensteuerung beginnen sich bei halber Kontaktauflage die Bürsten abzuheben und sind amEnde des Schaltweges bei ganzer Kontaktauflage gänzlich abgehoben, während die Rückholfedern 20 ihre maximale Spannung erreicht haben.
Zufolge des in dieser Lage wesentlich vergrösserten Schwerpunktsradius der Fliehgewichte 5 bleiben bei geeigneter Dimensionierung der Rückholfedern 20 die Bürsten auch bei einem vorübergehenden Drehzahlabfall von etwa zoo abgehoben. Wird der Motor abgeschaltet, so bringen die Rückholfedern 20 Kurzschlussring 8 und Bürsten in die Anfahrstellung zurück.
Bei Verwendung eines Hemmwerkes oder eines Zeitrelais ist es günstig, die Anfangskraft der Fliehgewichte niedrig zu halten. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Fliehgewichte in drei Kugeln 22, 23 und 24 unterteilt sind. Die Kugel 22 stützt sich während des Anlaufes an der Umlenkrolle 9'ab, so dass ihre Fliehkraft erst nach Ablauf des Hemmwerkes wirksam wird. Vorteilhaft sind die miteinander verbundenen Kugeln 22, 23 und 24 gleich gross, jedoch wenigstens zum Teil verschieden schwer. Insbe- sondere ist es günstig, wenn die innerste Kugel 22 das grösste und die äusserste Kugel 24 das gering- ste spezifische Gewicht aufweist, da dann der anfängliche Fliehkraftanstieg am geringsten ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Selbsttätige Kurzschluss- und Bürstenabhebevorrichtung für Asynchronmotoren mit Schleifringläufern unter Verwendung einer Kulissensteuerung und eines Kurzschlussringes, dadurch gekennzeichnet, dass der in an sich bekannter Weise unter der Einwirkung von Fliehgewichten (5 bzw. 22, 23 und 24) siehende Kurzschlussring (8) über ein Kugellager (11) mit einem unverdrehbare, axial verschiebbaren Übertragungsteil (12) gekuppelt ist. der über die Kulissensteuerung mit den Bürsten verbunden ist.