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Dynamoelektrische Kupplung.
Die Erfindung betrifft eine dynamoelektrische Kupplung, die aus Generatoren und Motoren besteht.
Es ist bereits bei Kupplungen dieser Art bekannt, die Motorfeldmagnete in einem schwingend gelagerten Gehäuse anzuordnen, welches durch eine Gegenfeder so beeinflusst wird, dass bei einer Änderung der Induktionswirkung durch eine entsprechende Verdrehung des Motorfeldmagneten einzelne Abteilungen der Motorfeldwicklung ein-oder ausgeschaltet werden, um die zu übertragenden Drehmomente oder Geschwindigkeiten selbsttätig zu regeln.
Bei der Regelungsvorrichtung nach der Erfindung ist die Gegenfeder nicht unmittelbar
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geregelt werden kann, dass nach Bedarf mehr oder weniger Abteilungen der Motorfeldwieklung eingeschaltet werden und dadurch die Geschwindigkeit des Motorankers geändert wird.
Ferner ist bei der Regelungsvorrichtung nach der Ers-induing die die Schaltung der Wicklungabteilungen bewirkende, ruhende Bürste in ihrem Halter verstellbar angeordnet, so dass die Zahl der eingeschalteten Wicklungittbtellungen auch von Hand aus geändert werden kann.
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Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine teilweise im Schnitt und schematisch gezeichnete Gesamtansicht der
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Die z. B. als Dampfturbine ausgebildete Antriebsmaschine a (Fig. 1) läuft mit einer konstanten Geschwindigkeit U. Die anzutreibende Maschine oder Vorrichtung ist beispielsweise eine
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einer dynamoelektrischen Kupplung c angetrieben, deren Feldmagnet e durch eine Welle j fest mit der die Schraube v tragenden Welle t verbunden ist, so dass infolge der elektromagnetischen
Induktionswirkung bei der Drehung des Ankers d der Feldmagnet e und damit die Schraube v mitgenommen werden. Die als Generator wirkende Kupplung c speist einen fest auf der Welle t sitzenden Motoranker p, dessen Feldmagnet q lose auf den Wellen j und t 80 gelagert ist. dass er um den Anker p Schwingungen ausführen kann. Die Schwingungsausschläge des Feldmagneten . werden durch eine Feder 2 begrenzt.
Diese ist mit ihrem einen Ende an einem festgelagerten Teil 3 der Vorrichtung und mit ihrem anderen Ende an einer Laufbuchse 1 befestigt. Letztere ist auf dem einen Arm eines im Punkt z drehbar gelagerten doppelarmigen Hebels y verschiebbar, dessen anderer Arm durch eine Gelenkstange x mit dem Gehäuse des Feldmagneten q verbunden ist. Die Laufbuchse 1 kann unmittelbar von Hand, beispielsweise mittels einer Stellschraube 4
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oder dergl. auf dem Arm z-J ! des Hebels verstellt werden. Die Feldwicklung des Elektromotors u ist in eine Anzahl Wicklungsabteilungen unterteilt, an welche auf dem Gehäuse des Feldmagneten q angebrachte Kontakte 5 angeschlossen sind.
Auf diesen schleift eine Bürste oder ein Kontakt 6, der in den Stromkreis der als Erzeuger und Motor wirkenden Induktionskupplungen c und u so eingeschaltet ist, dass die Geschwindigkeit der Schraube v selbsttätig geregelt wird.
Fliesst beim Betriebe der Schraube v Strom vom Generator c zum Motor u, so wird infolge der elektromagnetischen Induktion der Feldmagnet q des letzteren verdreht und die Feder 2 mehr oder weniger gespannt, je grösser oder kleiner die Induktionswirkung und je kleiner oder grosser bei gleicher Induktionswirkung die Länge des Armes z- des Hebels y ist. da das aus der Zugkraft der Feder und dem veränderlichen Hebelarm zI gebildete Moment der von dem Anker p bei dessen Drehung auf die Foldmagnete q ausgeübten Zugkraft entgegenwirkt. Bei einer Änderung der Zugkraft des Ankers p oder dieses Momentes erfolgt also eine Drehung des Feldmagneten q, so dass mehr oder weniger Abteilungen der Motorfeldwicklungen in den Stromkreis eingeschaltet werden.
Bei dieser Einrichtung der Regelungsvorrichtung kann die Geschwindigkeit V der Schraube v durch Verschiebung der Laufbuchse 1, d. h. durch Änderung des aus der Federzugkraft und dem Hebelarm z-l gebildeten Momentes auf einen beliebigen Wert eingestellt werden.
Bezeichnet man die Drehmomente der Antriebsmaschine a und der Schraube v mit C\
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Wird der Hebelarm s-/verkleinert, so werden die Feldmagnete q durch den Anker p stärker verdreht, so dass eine grössere Anzahl Motorfeldwindungen eingeschaltet wird. Infolgedessen nimmt die elektromotorische Gegenkraft des Motors zu und umgekehrt die ihm zugeführtc Strom- stärke ab, so dass das Drehmoment Ca kleiner wird.
Der Regler der als Dampfturbine ausgebildeten Antriebsmaschine a wird nunmehr die Dampfzufuhr so beeinflussen, dass die Geschwindigkeit U der Maschine a konstant bleibt. Zu diesem Zwecke kann auch die Regelung der Dampfzufuhr zur Turbine a durch die Drehung der Feldmagnete q unmittelbar erfolgen, oder die Regelung durch gleichzeitige Anwendung beider Mittel bewirkt werden.
Da nun Ca U = Cv V ist, und Ca kleiner geworden ist, während U = const. ist, so wird auch die Arbeitsleistung Cv V kleiner und falls C, = const. ist, muss sich die Geschwindigkeit F verringern.
Bei einer Vergrösserung des Hebelarmes 2- kehren sich die geschilderten Verhältnisse um, so dass die Geschwindigkeit V erhöht wird.
Die Stromstärke steht infolgedessen im unmittelbaren Abhängigkeitsverhältnisse zum Drehmoment Cy, d. h. zur Länge des Hebelarmes z-l.
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dargestellt. Die Anker und Feldmagnete der beiden Kupplungsteile c, u sind über einen Anlasswiderstand 7 in Reihe geschaltet, der zugleich zur elektrischen Bremsung benutzt werden kann. Hierbei wird die als Erzeuger wirkende Induktlonskupplung c ausgeschaltet und die als Motor wirkende Kupplung u bei gleichzeitiger Vertauschung derwicklungsansehlrisse der Feldmagnete q in sich kurz geschlossen. Zur Dämpfung der Schwingungen des Feldmagneten q kann mit dessen Gehäuse ein Katarakt 8 oder dergl. verbunden sein. Der Schleifkontakt 6 kann entweder fest angeordnet oder verstellbar sein. In dem letzten Falle ist er z.
B. in seinem ruhenden Halter 9 mittels einer Stellschraube 10 verschiebbar angeordnet, die von Hand oder durch eine geeignete Antriebsvorrichtung bewegt wird. Durch Verstellung der Schraube 10 kann die Lage des Schleifkontaktes 6 gegenüber den Kontaktstücken 5 verändert werden, so dass die Amperewindungszahl der Feldmagnete q und damit die Geschwindigkeit des Ankers p innerhalb gewisser Grenzen beliebig geregelt worden kann.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Regelungsvorrichtung, deren Schaltungs-
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feldmagneten q angeschlossen sind. Die von den Kontaktgruppen 5, 17 mit dem Mittelpunkt des Ankers eingeschlossenen Winkel sind einander gleich und ebenso gross wie der von den Enden des Kontaktstückes 15 mit dem Ankermittelpunkte eingeschlossene Winkel.
Bei einer nach Massgabe der Spannung der Feder 2 erfolgenden Drehung des Feldmagneten q werden durch den Schleifkontakt 6, welchem der Strom des mit seiner ganzen Feldwicklung 11, 12
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Generatorfeldwicklung darauf abgeschaltet, wobei bei gleichem Drehmoment des Motors die Stromstärke wächst. Durch diese Art der Regelung sollen insbesondere die Anlaufsmomente der elektrischen Maschinen vergrössert werden.
Zur Erzielung des Rückwärtslaufes der Schraube v kann bei der Vorrichtung nach Fig. 4
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zwischen dem Feldmagneten q und dem Anker p umgeschaltet werden können, so dass die Stromrichtung in dem Anker p umgekehrt wird, wobei der Schleifkontakt 14 auf dem Kontaktstück l ; S bleibt. Der Anker p hat dann das Bestreben, die Schif schraube v und den Feldmagneten e des Generators c in umgekehrter Richtung wie vorher anzutreiben. Wird in diesem Augenblick die dem Anker p und dem Feldmagneten e gemeinsame Welle j getrennt und stellt man gleichzeitig die Generatorfeldmagnete e fest, so erfolgt der Rückwärtslauf der Schraube v durch den vom Generator c gespeisten Elektromotor u wie bei einer gewöhnlichen Kraftübertragung.
Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann man beispielsweise eine konstante Geschwindigkeit
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der Schiflsschraube von im Mittel 300 Umdrehungen umsetzen. Bei der beschriebenen Vorrichtung kann ferner die Arbeitsleistung Ca ! 7 konstant gehalten und die Geschwindigkeit V im umgekehrten
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selbsttätig ändern, wenn das Drehmoment Cv schwankt. Dieser Fall tritt besonders oft ein. wenn die Belastung der Kupplung durch eine an ein Verteilungsnetz angeschlossene Erzeugermaschine gebildet wird, deren Geschwindigkeit V konstant gehalten werden muss. um die Netzspannung stets auf gleicher Höhe zu halten. Bei Verwendung einer Turbine als Antriebsmaschine ist andererseits die Geschwindigkeit U als konstant anzunehmen.
Diese Geschwindigkeit ET der angeschlossenen Erzeugermaschinen wird solange konstant bleiben, als die Maschine in dem geraden oder annähernd geraden Teil ihrer Spannungscharakteristik arbeitet, da in diesem Teil auch der Spannungsabfall durch eine Gerade charakterisiert ist. Muss die Maschine jedoch in dem über den geraden Teil ihrer Charakteristik hinaushebenden Teil derselben arbeiten, so muss die Erregung der als Motor wirkenden Kupplung verstärkt werden, um die Geschwindigkeit V konstant zu halten. Für diesen Zweck verwendet man die in Fig. 6 veranschaulichte Anordnung.
Der Anker 18 des Stromerzeugers 19 sitzt auf der Ankerwelle des Motorteils u der Kupplung.
Die Erregerwicklung des Stromerzeugers 19 besteht aus einer Wicklung 20 von starkem Draht, welche von dem ganzen Netzstrom oder einen Teil desselben durchflossen wird und aus einer Wicklung 21 von dünnerem Draht, durch welche der vom Generatorteil c der Kupplung erzeugte
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Vermindert sich die Geschwindigkeit F und damit die Spannung des Stromerzeugers 79. so ver- griissert sich die Fichlüpfung UV des Generators c und das dadurch entstehende Anwachsen
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hervor, wodurch die Spannung der Erzeugermaschine 19 wieder erhöht wird.
Auf dem Gehäuse des Feldmagneten q kann ein selbsttätiger Schalter 23 befestigt sein, durch welchen in derselben Weise, wie dies bei dem Schleifkontakt 6 beschrieben ist, die Windung- zahl der Zusatzwicklung 21 oder ein in den Stromkreis dieser Wicklung eingeschalteter Wider- stand geändert werden kann. Der Schalter 23 kann auch dazu benutzt werden, die durch die
Wicklung 21 hervorgerufene zusätzliche Erregung je nach den Umständen zu verstärken oder zu schwächen.
An den in Fig. 1-6 dargestellten Regelungsvorrichtungen brauchen Änderungen nicht vorgenommen zu werden, wenn der Generatorteil der Kupplung c statt aus einer einzigen Maschine, aus einer beliebigen Anzahl Erzeugermaschinen besteht, bei denen, wie Fig. 7 und 8 zeigen, der
Feldmagnet eines Generators mit dem Anker des nächstfolgenden Generators mechanisch ver- b bunden ist, bezw. umgekehrt, oder wenn der Motorteil der Kupplung u aus einer beliebigen Anzahl
Motoren zusammengesetzt ist, welche in gleichem Drehsinne oder in verschiedenen Drehrichtungen umlaufen.
Der Gegenstand der Erfindung eignet sich zum Antriebe von Motorwagen. Eisenbahnwagen, SchiEspropellern, Lochmaschinen, Hebemaschinen, Ausziehmaschinen, Werkzeugmaschinen mit veränderlichem Kraftbedarf und von allen sonstigen Vorrichtungen mit konstanter oder ver- änderlicher Geschwindigkeit.
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