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Einrichtung zur Regelung von elektrischen Motoren.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung von elektrischen Motoren, die vorzugsweise zum Antrieb der verschiedenen Mechanismen von Geschütztürmen auf Kriegsschiffen und zu ähnlichen Zwecken dienen sollen, wobei es von grösster Wichtigkeit ist, dass die Motoren leicht angelassen und stillgesetzt werden können, ihre Geschwindigkeit in weiten Grenzen geändert und auf dem jeweiligen Wert konstant erhalten werden kann, die Regelung empfindlich ist und die auszuführenden Bewegungen der jeweiligen Einstellung des Steuerschalters sofort folgen.
Diese Eigenschaften besitzen die bisher zur Bedienung von Geschütztürmen verwendeten hydraulischen Pressen.
Um den genannten Bedingungen zu genügen, werden die Motoren an ein Netz von konstanter Stromstärke angeschlossen und gemäss der Erfindung wird parallel zum Anker des Motors ein Ohmscher Widerstand geschaltet, als welchem auch eine Feldwicklung dienen kann, die der Hauptfeldwicklung entgegenwirkt. Man erreicht hiedurch, dass das Drehmoment des Motors mit der Geschwindigkeit desselben sinkt, so dass bei gelegentlichen Steigerungen der vom Motor zu überwindenden Widerstände nur ein Sinken seiner Tourenzahl und damit ein Steigen des Drehmomentes hervorgerufen wird.
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AnkernebenRchhiss so geregelt wird, dass die Feldampèrewindungen zunehmen, wenn der Nebenschlusswiderstand des Ankers abnimmt.
In der Zeichnung zeigen Fig. 1, 3 und 5 Schaltungssehemata der vorliegenden Einrichtung, Fig. 2 und 4 zeigen den Fig. 1 bzw. 3 entsprechende Drehmomentdiagramme.
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durch Widerstände, z. B. Nebenschlusswiderstände zum Feld bei Hauptstrommotoren und Reihenwiderstände bei Motoren mit konstanter Erregung in bekannter Weise erfolgen, ebenso wird in bekannter Weise für eine Umsteuerung der Motoren Sorge getragen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung sind Anker 7J und Feldwicklung 14 in Reihe an ein Netz von konstanter Stromstärke angeschlossen und ein Ohmscher Widerstand 15 ist
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moment des Motors mit zunehmender Geschwindigkeit, und zwar um so rascher je kleiner der Widerstand 15 ist. Fig. 2 gibt ein näherungsweises Diagramm für diesen Fall, bei welchem auf der Abszissenachse die Winkelgeschwindigkeiten W und auf der Ordinatenachse die Dreh- momente D aufgetragen sind. Ist der Nebenschlusswiderstand 75 unendlich gross, so bleibt das Drehmoment für alle Winkelgeschwindigkeiten des Motors dasselbe, wird also durch die zur Abszissenachse paralteie Gerade 16 dargestellt.
Hat der Nebenschlusswiderstand 15 einen endlichen Wert. so hat das Drehmoment des Motors beim Anlassen (Tourenzahl 0) seinen Höchstwert,
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der jedoch kleiner ist als der des konstanten Drehmomentes bei unterbrochenem Ankernebanschluss, und nimmt mit wachsender Tourenzahl ab, es wird also näherungsweise durch eine Linie 17 dargestellt. Je kleiner der Nebenschlusswiderstand ist, desto kleiner wird der Höchstwert des zugehörigen, beim Anlassen auftretenden Drehmomentes, aber letzteres sinkt in jedem Falle mit zunehmender Tourenzahl ; das Drehmoment erreicht für jeden endlichen Wert des Nebenschlusses den Wert Null bei einer Tourenzahl des Motors, die um so kleiner ist, je kleiner der Nebenschlusswiderstand ist.
Die die Drehmomente als Funktionen der Tourenzahlen (Abszissen) und Werte des Nebenschlusswiderstandes (Ordinaten) darstellenden Linien verlaufen näherungsweise nach den Geraden 17, 18, 19, 20 der Fig. 2, wenngleich diese Linien in Wirklichkeit nicht gerade, sondern gekrümmte Linien sind.
Man kann die Einrichtung auch so treffen, dass der Nebenschluss 15 von einer der Hauptwicklung des Feldes entgegenwirkenden Feldwicklung gebildet wird oder mit einer solchen Gegenfeldwicklung in Reihe verbunden ist. Die Drehmomentkurven verlaufen dann ähnlich, wie in Fig. 2 dargestellt. Bei der in Fig. l angenommenen Reihenschaltung von Feld und Anker könnte der Nebenschluss 15 auch parallel zur Anker-und Feldwicklung statt parallel zur Ankerwicklung allein geschaltet sein, ferner ist die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung auch für Motoren mit konstanter Frenidstromerregung anwendbar, wobei der Nebenschlusswiderstand 15 des Ankers auch eine Gegenfeldwicklung darstellen oder mit einer solchen in Reihe verbunden sein kann.
Auch in den beiden letzterwähnten Fällen ist der Verlauf der Drehmomentkurven ähnlich dem in Fig. 2 veranschaulichten.
Man kann die Einrichtung auch so treffen, dass der Höchstwert des Drehmomentes, das Anlassdrehmoment, unabhängig wird vom Wert des Nebenschlusswiderstandes 15, indem man mit abnehmendem Nebenschlusswiderstand die Feldstärke entsprechend wachsen lässt. Derartige
Einrichtungen sind in Fig. 3 und 5 schematisch dargestellt, wobei in Fig. 3 ein Hauptstrommotor, in Fig. 5 ein Motor mit Fremdstromerregung angenommen ist.
In Fig. 3 wird die Verstärkung des Feldes mit der Verringerung des Nebenschlusswider- standes 15 des Ankers 13 durch Vermehrung der wirksamen Windungszahl der Feldwicklung-N herbeigeführt, beispielsweise durch einen Schalter, der aus einer mit einer der Ankerbürsten verbundenen Schiene besteht, auf welcher eine zweite Schiene 21 leitend schleift, die auch über
Kontakte an der unterteilten Feldwicklung 14 und dem gleichfalls unterteilten Nebenschluss- widerstand 15 derart schleift, dass eine Verringerung des letzteren mit einer solchen Vergrösserung der wirksamen Windungszahl der Feldwicklung verbunden ist, dass das Anlassdrehmoment des
Motors konstant bleibt.
In Fig. 5, wo der Motor Fremdstromerregung hat, indem beispielsweise dip Feldwicklung 14 an ein Netz von konstanter Spannung angeschlossen ist, ist der Feldwicklung ein unterteilter Widerstand 22 vorgeschaltet, der mit dem zur Änderung des unterteilten Neben- schlusswiderstandes 15 des Ankers 13 dienenden Schalter derart verbunden ist, dass beide Wider-
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Verringerung des Nebenschlusswiderstandes 15 bedingte Abnahme des Anlassdrehmomentes durch die durch Abnahme des Vorschaltwiderstandes 22 der Feldwicklung 14 bedingte Verstärkung des Feldes und damit des Anlassdrehmomentes kompensiert wird. Ein Widerstand 23 oder eine Bürstenverstellvorrichtung dient zur Regelung des jeweilig gewünschten Wertes des Anlassdrehmomentes.
Der Verlauf der Drehmomentkurven in diesem Falle ist in Fig. 4 veranschaulicht. Ist der Ankernebenschluss unterbrochen, so ist das Drehmoment unabhängig von der Tourenzahl des Motors und wird somit durch die zur Abszissenachse parallele Gerade 16 dargestellt. Je kleiner der Neben8 ('hlusswiderstand 15 ist, desto rascher fällt mit wachsender Tourenzahl das Drehmoment von dem konstanten Höchstwert (Anlassdrehmoment) ausgehend und desto kleiner wird die Tourenzahl, bei welcher das Drehmoment den Wert Null erreicht, derart, dass die Linien 17', 181, 19', 20'den Verlauf der Drehmomentlinien für abnehmende Werte des Neben- schlusswiderstandes näherungsweise darstellen.
Natürlich kann man die Verstärkung des Feldes mit abnehmendem Ankernebenschlusswiderstand auch dadurch erzielen, dass man einen Neben- schluss zur Feldwicklung entsprechend vergrössert, und zwar sowohl bei Hauptstrommutoren als auch bei Motoren mit Fremdstromerregung ; man braucht nur bei Verringerung des Anker- nebenschlusswiderstandes die wirksame Zahl der Amperewindungen der Feldwicklung in irgend einer Weise entsprechend zu vergrössern.
Die vorliegende Einrichtung bietet für den Antrieb von Geschütztürmen von Kriegs- schiffen besondere Vorteile, da die Ganggeschwindigkeit der Motoren selbst bei starken Änderungen
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reichend gross gemacht werden kann, so dass die Motoren alle vorteilhaften Eigenschaften der für diesen Zweck sonst benützten hydraulischen Pressen aufweisen.
Wäre der Ankernebenschluss nicht vorhanden so wäre der Motor von konstanter Strom-
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man das letztere aber kleiner, so ist bei zufälliger Steigerung der Belastung die Gefahr des Steckenbleiben des Motors nahegerückt.
Wenngleich bei Motoren, die mit konstanter Netzspannung betrieben werden, die Anordnung eines Nebenschlusses zum Anker bekannt ist, so ist doch noch nicht vorgeschlagen worden, einen solchen Nebenschlusswiderstand zum Anker bei den an sich bekannten Motoren mit konstanter
Stromstärke anzuordnen.
Nun ist aber das Verhalten von Motoren ein sehr verschiedenes, je nachdem sie an ein Netz von konstanter Stromstärke oder von konstanter Spannung angeschlossen sind. Im ersteren
Falle äussert z. B. ein Vorschaltwiderstand gar keine Wirkung auf den Gang des Motors, im letzteren Falle ruft er eine Verringerung der Ganggeschwindigkeit und des Drehmomentes hervor.
Gerade durch die beschriebene Einrichtung werden bei einem Motor mit konstanter Strom- stärke die für die vorliegenden Zwecke günstigsten Betriebsbedingungen erreicht, so dass der- artige Motoren, welche gegenüber hydraulischen Pressen die Vorteile der grösseren Leichtigkeit, des kleineren Raumbedarfes und der bequemeren Bedienung bieten, auch hinsichtlich der Betriebs- bedingungen mit Vorteil, an Stelle der hydraulischen Pressen verwendet werden können.
Die namentlich bei Kohlenbürsten recht erheblichen Ungleichmässigkeiten des Übergangs- widerstandes zwischen Kollektor und Bürsten können bei der durch die vorliegende Einrichtung erreichten feinen Regelung unter Umständen recht störend wirken. Diesem Mangel kann man dadurch begegnen, dass man um die Polteilung voneinander entfernte Punkte der Ankerwicklung miteinander oder symmetrisch gelegene Punkte der Ankerwicklung mit einem gemeinsamen
Punkt durch am Anker selbst angeordnete Widerstände verbindet und in bekannter Weise für die eventuelle Ausschaltung dieser Widerstände Sorge trägt. Diese Widerstände werden dann zwar von Wechselstrom durchflossen und das Drehmoment des Motors schwankt um einen konstanten Mittelwert, der letztere nimmt jedoch im wesentlichen den in Fig. 2 veranschaulichen Verlauf.
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Einrichtung zur Regelung von elektrischen Motoren, die an ein Netz von konstanter Stromstärke angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein veränderlicher Ohmscher Widerstand als Nebenschluss zum Anker geschaltet ist, zum Zweck, ein mit wachsender Tourenzahl abnehmendes Drehmoment zu erzielen, um ein leichtes Anlassen zu erreichen und zu grosse Schwankungen der Tourenzahl des Motors bei veränderlicher Belastung zu verhüten.