Verfahren zur Steuerung eines zum Antrieb eines Hebezeuges dienenden Drehstrom Reihenschluss-Kollektormotors beim Senken einer Last. Die Anwendung von Reihenschluss-Kol lektormotoren im Hebezeuggebiet ist be kannt. Eine Schaltung für einen derartigen Motor ist in den Abb. 1 bis 4 dargestellt.
In Abb. 1 ist der Kollektormotor in sei ner Nullstellung gezeichnet. Werden die Bürsten U, V, W nach Abb. 2 in Pfeilrich tung B verschoben, so ergibt sich die Dreh richtung des Läufers in Pfeilrichtung D, die der Lastbewegung beim Heben entspricht. Das Ständerdrehfeld in Richtung C ist gleichsinnig der Läuferdrehrichtung D und das Motordrehmoment F vergrössert sich mit Zunahme der Verschiebung der Bürsten in Pfeilrichtung B.
Bevor der Kollektormotor mit seinem Ständer für umgekehrte Ständer-Drehfeld richtung zum Senken an das Netz geschaltet wird, werden die Ständeranschlüsse an den Bürsten kreisläufig umgeschaltet, wie dies in Abb. 3 angegeben ist. Diese Bürstenumschal tung bringt ohne Bürstenverschiebung das gleiche Motordrehmoment, als wenn die Bür- stenbrücke um 120 elektrisch nach Abb. 2 in Pfeilrichtung B verschoben würde. Dies genügt, um auch der grössten vorkommenden Last bei kleinster Senkgeschwindigkeit das Gleichgewicht zu halten. Werden die Bür sten in der umgekehrten Richtung als beim Heben nach der in Abb. 3 angegebenen Pfeilrichtung B verschoben, so wird das Mo tordrehmoment kleiner und die Senkgeschwin digkeit grösser.
Nach Verschieben der Bür sten von 120 auf 0 (elektrische Grade) in der in Abb. 3 angegebenen Pfeilrichtung B, hat das im Hubsinn wirkende Drehmoment F des Kollektormotors den Wert Null. Durch weiteres Verschieben der Bürsten über 120 elektrische Grade hinaus nach Abb. 4 kehrt die Richtung des Motordrehmomentes F um. Dieser Teil des Senkbereiches dient zum Sen ken des Hakens und leichter Lasten unter Kraft. Mit E ist die Richtung des Last drehmomentes bezeichnet.
Bei dieser Schaltung ergeben sich Regel kurven, die in Abb. 5 dargestellt sind. Die Kurven im Quadranten a bedeuten "Heben", im Quadranten b "Senken mit Kraft bei leichten Lasten oder leerem Haken" und im Quadranten c "Senken mit Gegenstrom bei schweren Lasten". Der Drehzahlverlauf ist dabei in Abhängigkeit vom Motordrehmoment für verschiedene Bürstenverschiebungswin kel aufgetragen, deren Grösse in elektrischen Graden angegeben ist.
Durch die kreisförmige Umschaltung der Bürstenanschlüsse (Abb. 3 und 4) entspre chen in den Quadranten b und c: plus 120 elektrische Grade = Null Grad räumlicher Bürstenverschiebung, plus 20 elektrische Grade = minus 100 räumlicher Bürstenverschiebung, und minus 60 elektrische Grade = minus 180 räumlicher Bürstenverschiebung.
Hierbei wird die räumliche Bürstenver schiebung beim Beginn des Senkens nach der kreisläufigen Vertauschung mit Null Grad bezeichnet. Die Regelkurven auf der Hub seite im Quadranten a genügen allen billigen Ansprüchen, und die Regelung ist genau so gut wie beim Gleichstrommotor mit Haupt stromwicklung. Die Regelkurven der Senk seite im Quadranten b ergeben sich beim Senken mit Kraft, die im Quadranten c beim Senken mit Gegenstrom und verlaufen ziem lich steil, so dass die Gefahr besteht, dass grosse Lasten bei zu starker Auslage der Steuerhebel zu schnell gesenkt werden.
Fer ner hat die Schaltung auch den Nachteil, dass infolge des zum Senken mit Gegenstrom ein geschalteten Motordrehmomentes für Heben die leichte Last bezw. der leere Haken Be hoben statt gesenkt wird, wenn das Motor drehmoment grösser ist als das Drehmoment der leichten Last bezw. des leeren Hakens. Für eine einwandfreie Senkschaltung ist aber zu fordern, dass die Regelkurven weniger steil verlaufen, ähnlich wie bei Verwendung von Gleichstrommotoren oder wie bei der Leonard- Schaltung, und dass die Drehrichtung des Motors in einer Senkschaltstellung unab hängig von der Grösse der Last bestimmt ist.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch er reicht, dass zum Senken Widerstände paral- lel zum Läuferkreis geschaltet werden und die Drehzahlregelung durch Bürstenverschie bung so erfolgt, dass das durch Bürstenver schiebung hervorgerufene, der beabsichtigten Lastbewegung entgegengesetzte Motordreh moment höchstens gleich dem Lastdreh moment vermehrt um dasjenige Motordreh moment ist, das durch die Parallelwider stände erzeugt wird.
Schaltet man den Kollektormotor mit einem beweglichen Bürstensatz an das Netz und stehen die Bürsten in der Ausschaltstel lung nach Abb. 6, so ist sein Drehmoment und seine Drehzahl Null. Das im Ständer kreis befindliche Drehfeld vermag zunächst auf den Läufer keine drehende Bewegung auszuüben, da die magnetischen Achsen des Ständers und des Läufers zusammenfallen. Verbindet man aber die Bürsten U, V, W bei unveränderter Stellung über Ohmsche Wider stände 16 in Dreieck oder Stern nach Abb. 7 oder 8, so entwickelt der Kollektormotor ein Drehmoment, das für eine bestimmte Dreh zahl durch die Grösse der Widerstände ge geben ist. Der Kollektormotor verhält sich in dieser Schaltung sowohl als Motor, wie auch als Generator laufend wie eine Asyn chronmaschine mit Schleifringläufer.
Die Höchstdrehzahl des Motors ist für die in Frage kommende Belastung begrenzt und durch die Widerstandsbemessung einstellbar, was beim Senken von Lasten von besonderer Wichtigkeit ist. Die Drehrichtung des Läu fers ist mit der des Ständerdrehfeldes gleich gerichtet, dem der Läufer als Motor mit einem bestimmten Schlupf nacheilt bezw. als Generator voreilt.
Werden nun ausserdem die Bürsten in der einen oder andern Richtung von der Nullstel lung aus verschoben, so kommt zu dem be reits vorhandenen Motordrehmoment ein wei teres hinzu, das von der Bürstenverschiebung, also von der Verschiebung der magnetischen Achsen des Ständers und Läufers zueinander herrührt und sieh vom ersteren abzieht oder hinzufügt. Hierdurch ist es möglich, nahezu jede untersynchrone Drehzahl bei jeder Be lastung zu erhalten. Bei Verwendung eines Kollektormotors mit doppeltem Bürstensatz und eines Zwi- chentransformators ergibt sich nach den bis herigen Ausführungen folgende, in den Abb.
9 bis 11 dargestellte Schaltung: In diesen bezeichnet G1, H1, G2, H2 und G3, H3 die Ständerwicklung, die in Reihe mit der Primärwicklung des Zwischentransfor mators liegt, U, X, V, Y und W, Z ist die Sekundärwicklung des Zwischentransforma tors, die mit den Bürsten verbunden ist.
In Abb. 9 stehen die Bürsten des Kollek tormotors in der Nullstellung. Zum Beben wird der bewegliche Bürstensatz entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verschoben. Dann dreht sich der Läufer im Uhrzeigersinne (Hubsinn). Die Richtung des Ständerdreh feldes C stimmt mit der Läuferdrehrichtung D überein (Abb. 10).
Für das Senken ist folgende Läuferschal tung auszuführen, bevor der Ständer ent gegengesetzt der vorhergehenden Ständer drehfeldrichtung an das Netz geschaltet wird. Zwischen je einer festen und beweglichen, jedoch nicht phasengleichen Bürste wird ein Ohmscher Widerstand 16 eingeschaltet (Abb. 11).
Um nun die kleinsten Senkgeschwindig keiten zu erhalten, ist es nötig, die beweg lichen Bürsten in die in Abb. 10 dargestellte Lage zu bringen, in welcher das durch die Bürstenverschiebung hervorgerufene Dreh moment höchstens gleich der Summe des Lastdrehmomentes und des durch die Paral lelwiderstände erzeugten Motordrehmomentes ist, wobei das Ständerdrehfeld in Richtung C (Abb. 11) kreist. Eine solche Steuerweise ist jedoch aus mechanischen Gründen zu um ständlich und daher unerwünscht. Deshalb werden, ebenso wie bei der erst beschriebenen Gegenstromschaltung, die Bürstenanschlüsse kreisläufig vertauscht, wodurch sich sofort nach Anschaltung des Kollektormotors an das Netz die kleinste Senkdrehzahl einstellt.
Damit das durch die Bürstenvertauschung entstehende Drehmoment den Motor nicht im Hubsinne beschleunigen kann, wird die Ein- schaltung des Motors erst dann vorgenom men, wenn der Steuerhebel des Steuergerätes schon einen gewissen Ausschlag für die Senkrichtung ausgeführt hat. Der Weg, den der Steuerhebel beim Steuern im Senksinn ausführt, ohne dass der Motor eingeschaltet ist, wird so bemessen, dass das von der kreis läufigen Bürstenvertauschung herrührende Hubdrehmoment so weit geschwächt ist, dass es dem von den Parallelwiderständen erzeug ten Senkdrehmoment bei unbelastetem Motor das Gleichgewicht hält.
Aus Abb. 12 sind die flachverlaufenden Regelkurven der Senkseite nach der Erfin dung in dem Quadranten b und c ersichtlich, wobei die Drehzahl in Abhängigkeit vom Motordrehmoment bei bestimmten Bürsten verschiebungswinkeln angegeben ist. Die Winkel sind als positiv bezeichnet, wenn sich die im Motor erzeugten Asynchron- und Rei henschluss-Kollektordrehmomente subtrahie ren, dagegen negativ bezeichnet, wenn sich die beiden Drehmomente addieren. Hierbei entsprechen: plus 55 elektrische Grade plus 65 räumlicher Bürstenverschiebung, 0 elektrische Grade plus 120 räumlicher Bürstenverschiebung, minus 80 elektrische Grade plus 200 räumlicher Bürstenverschiebung.
Die zuzuschaltenden Widerstände 16, die zusammen mit den Läuferwicklungen einen gewissen Ohmschen Widerstandswert besit zen, können auch induktiv oder kapazitiv sein oder aus Kombinationen bestehen. Auch können die festen Bürsten über Widerstände kurzgeschlossen sein. Eine derartige Ver wendung von Widerständen ist auch bei Vor handensein nur eines Bürstensatzes möglich. Die Widerstände können regelbar gemacht und für die ganze Maschine beispielsweise in Form eines Anlassers zusammengefasst sein. Falls die Maschine Schleifringe an ihrem Läufer besitzt, können die Widerstände auch an diese angelegt werden.
In Abb. 13 und 14 sind praktische Aus führungsbeispiele nach der Erfindung dar gestellt. Abb. 13 zeigt, dass der Ständer 11 des Mo tors über einen Transformator 12 mit dem Läufer 13 verbunden ist. Ein fester Bürsten satz 14 und ein beweglicher Bürstensatz 15 sind durch verstellbare Widerstände 16 und Schalter 17 miteinander verbunden. Der be wegliche Bürstensatz ist beispielsweise über Zahnräder 18 mit Hilfe einer Handverstel lung 19 drehbar.
In Abb. 14 ist nur der feste Bürstensatz 14 durch verstellbare Widerstände 16 und Schalter 17 kurzgeschlossen.
In Abb. 15 ist ein Einphasenkollektor motor dargestellt. Der feste Bürstensatz wird dabei durch einen Widerstand kurzge schlossen. In Abb. 16 ist eine schematische Darstel lung eines Kollektormotors mit doppeltem Bürstensatz gegeben. Der feste Bürstensatz 14 befindet sich innen, der bewegliche Bür stensatz 15 aussen. Je ein Paar von dem festen und beweglichen Bürstensatz ist durch die Transformatorspule 20 verbunden. Eine feste Bürste und eine in der Phasenfolge nächste bewegliche Bürste sind über den ver stellbaren Widerstand 16 und den Schalter 17 verbunden.
Anhand der Abb. 16 bis 21 soll nun die Wirkungsweise der Läuferwiderstände ge zeigt werden. Nach Abb. 16 liegt der Stän der des Motors am Netz, und zwar so, dass das Ständerdrehfeld mit dem Drehsinn des Läufers übereinstimmt, wie durch die Pfeile angedeutet. Die festen und beweglichen Bür sten befinden sich dabei auf derselben Kol lektorlamelle, so dass über je zwei Bürsten die Transformatorphasen kurzgeschlossen sind. Nach der Theorie kann dabei der Mo tor kein Drehmoment (Abb. 17) entwickeln und die Drehzahl ist gleich Null.
Schaltet man nun die zwischen den festen und den in der Phasenfolge nächsten beweglichen Bür sten liegenden Widerstände 16 ein (Abb. 18), so läuft der Motor trotz unverschobener Bür stenverstellung an und verhält sich bezüglich Drehmoment und Drehzahl wie ein Asyn chronmotor mit Schleifringen in seiner Widerstandsanlassschaltung (Asynchrondreh moment A).
Werden bei nicht eingeschalteten Wider ständen 16 die Bürsten 15 verschoben, so er gibt sich ein Bild, wie es Abb. 19 zeigt (Rei henschluss-Drehmoment M). Sind dagegen die Widerstände eingeschaltet, und es werden zusätzlich die Bürsten 15 verschoben, wie es in Abb. 20 und 21 gezeigt ist, so entsteht ein zusätzliches Drehmoment, das sich je nach der Bürstenverschiebung (M) mit dem durch die Widerstandseinschaltung (A) entstehen den Drehmoment nach Abb. 20 subtrahiert oder nach Abbildung 21 addiert (Wirkdreh moment N). Die sich einstellenden Drehzah len sind dadurch von der Einstellung der Ohmschen Widerstände und der Bürstenaus lage abhängig und von Null bis zu einer Höchstdrehzahl regelbar.
Daraus ergibt sich, dass die derartig durchgebildete Steuerung sich sowohl als Bremsschaltung, als auch für Kraftschaltung eignet, ohne dass ein kriti scher Drehzahlenbereich und eine Umschal tung des Motors, also eine Freifallstellung, vorhanden ist.
Wenn in Abb. 16 die Widerstände ein geschaltet und die Bürsten um 120 in Pfeil richtung verschoben sind, so ist der Wider stand kurzgeschlossen und der Motor würde im generatorischen Zustand in dieser Stellung durchgehen. Diese beim generatoriscben Zu stand unerwünschte Stellung wird dadurch verhindert, dass eine Bürstenverschiebung um 120 durch Anschläge oder Verriegelung der Bürstenbrücke oder dergleichen nicht mög lich ist.
Sind dagegen, wie in Abb. 14 und 15 die festen Bürsten durch die Widerstände kurz geschlossen, so ist ein Durchgehen des Motors ausgeschlossen. Es kann deshalb diese Schal tung auch vorteilhaft dazu verwandt werden, um den Motor selbsttätig gegen zu hohe Drehzahlen zu schützen, indem in Abhängig- ]zeit von der Läuferspannung, dem Läufer strom oder durch einen Zentrifugalkontakt diese Widerstandsschaltung durch ein Schütz herbeigeführt wird.
Aus den Ausführungen zu Abb. 20 und 21 geht hervor, dass zur Erreichung der Drehzahl Null bei unbelasteter Maschine der bewegliche Bürstensatz so weit verschoben werden muss, dass sich beide Drehmomente (nämlich das durch den verstellbaren Wider stand erzeugte (A) und das durch die Bür stenverschiebung (M) erzielte) im Gleich gewicht halten. Nimmt man diese Stellung, die sich bei dieser Bürstenverschiebung er gibt, als Nullstellung an, so tritt für die Hubdrehrichtung eine Beschränkung des Re gelbereiches ein.
U m diesen Nachteil zu vermeiden, kann man entweder die früher besprochene zy klische Bürstenvertauschung beim Senken, oder für den Regulierhebel eine Schlitzsteue rung, wie sie in Abb. 22 dargestellt ist, ver wenden. Der Schlitz 21 dient für die Hub bewegung und der Schlitz 22 für die Senk bewegung der Last. Wird der Steuerhebel im Schlitz 21 von der mit Null bezeichneten Stellung, die der neutralen Lage der Bür stenbrücke entspricht, in der Richtung des Pfeils ausgelegt, so stellt sich die Motordreh richtung für Heben ein. Um nun auch für das Senken der Last einen Teil der für das Heben erforderlichen Steuerhebelauslage be ziehungsweise Bürstenverschiebung auszu nutzen, wird der Steuerhebel von der Null stellung im Schlitz 21 durch den Querschlitz 23 bei ausgeschaltetem Motor zur Nullstel lung im Schlitz 22 übergeführt.
Demnach sind für die Hubbewegung und für die Senk bewegung zwei verschiedene Nullstellungen vorhanden. Dadurch erreicht man, dass die Bürstenverschiebung sowohl beim Heben wie beim Senken nicht beschränkt wird.
Es hat sich aber auch gezeigt, dass beim Regulieren des Motors durch Bürstenver schiebung und Verändern der Widerstände im Läuferkreis die Stromaufnahme des Mo tors etwas höher ist als die normale. Da je doch beim Senken nur ein Teil der Leistung des Motors benötigt wird, so kann die Strom aufnahme durch Vorschaltwiderstände zwi schen Netz und Motor herabgesetzt werden. Es ist auch weiterhin möglich, gleichzeitig mit dem Verschieben der Bürsten die Wider stände im Läuferkreis und die Vorschalt widerstände gleichzeitig einzustellen bezw. zu verstellen. Ebenso ist natürlich eine von einander unabhängige Regelung denkbar.
Method for controlling a three-phase series collector motor used to drive a hoist when lowering a load. The use of series-connected collector motors in the hoist area is well known. A circuit for such a motor is shown in Figs.
In Fig. 1, the collector motor is drawn in its zero position. If the brushes U, V, W are moved in the direction of the arrow B according to Fig. 2, the direction of rotation of the rotor results in the direction of the arrow D, which corresponds to the load movement when lifting. The stator rotating field in direction C is in the same direction as the rotor rotation direction D and the motor torque F increases as the displacement of the brushes in the direction of arrow B increases.
Before the commutator motor with its stator for reversed stator rotating field direction is connected to the mains for lowering, the stator connections on the brushes are switched in a circular manner, as shown in Fig. 3. Without moving the brush, this brush switch brings the same motor torque as if the brush bridge were electrically shifted by 120 as shown in Fig. 2 in the direction of arrow B. This is sufficient to keep the balance even with the greatest load occurring at the lowest lowering speed. If the brushes are moved in the opposite direction than when lifting in the direction of arrow B indicated in Fig. 3, the engine torque is lower and the lowering speed is higher.
After moving the brushes from 120 to 0 (electrical degrees) in the arrow direction B indicated in Fig. 3, the torque F of the commutator motor acting in the direction of stroke has the value zero. By moving the brushes beyond 120 electrical degrees as shown in Fig. 4, the direction of the motor torque F is reversed. This part of the lowering area is used to Sen ken the hook and light loads under power. With E the direction of the load torque is designated.
This circuit results in control curves that are shown in Fig. 5. The curves in quadrant a mean "lifting", in quadrant b "lowering with force for light loads or empty hook" and in quadrant c "lowering with countercurrent for heavy loads". The speed curve is plotted as a function of the motor torque for various Bürstenverschiebungswin angles, the size of which is given in electrical degrees.
The circular switching of the brush connections (Fig. 3 and 4) corresponds in quadrants b and c: plus 120 electrical degrees = zero degrees of spatial brush displacement, plus 20 electrical degrees = minus 100 spatial brush displacement, and minus 60 electrical degrees = minus 180 spatial brush displacement.
Here, the spatial Bürstenver shift at the beginning of the lowering after the circular exchange is referred to as zero degrees. The control curves on the hub side in quadrant a meet all cheap requirements, and the control is just as good as with the DC motor with the main current winding. The control curves of the lowering side in quadrant b result when lowering with force, those in quadrant c when lowering with countercurrent and are quite steep, so that there is a risk that large loads will be lowered too quickly if the control lever is too large.
Fer ner, the circuit also has the disadvantage that as a result of the lowering with countercurrent a switched motor torque for lifting the light load respectively. the empty hook Be lifted instead of lowered when the motor torque is greater than the torque of the light load or. of the empty hook. For a correct lowering switch, however, it is necessary that the control curves are less steep, similar to the use of DC motors or the Leonard switch, and that the direction of rotation of the motor in a lowering switch position is determined independently of the size of the load.
According to the invention, this is achieved by connecting resistors in parallel to the rotor circuit for lowering and controlling the speed by means of brush shifting so that the motor torque caused by brush shifting and opposing the intended load movement is at most equal to the load torque, increased by that motor torque is that is generated by the parallel resistances.
If the collector motor is connected to the mains with a movable set of brushes and the brushes are in the switch-off position as shown in Fig. 6, its torque and speed are zero. The rotating field located in the stator circle is initially unable to exert any rotating movement on the rotor, since the magnetic axes of the stator and the rotor coincide. But if you connect the brushes U, V, W with unchanged position via ohmic resistors 16 in triangle or star according to Fig. 7 or 8, the commutator motor develops a torque that is given ge for a certain speed by the size of the resistors . In this circuit, the commutator motor behaves both as a motor and as a generator like an asynchronous machine with a slip ring rotor.
The maximum speed of the motor is limited for the load in question and can be adjusted using the resistance measurement, which is particularly important when lowering loads. The direction of rotation of the Läu fers is the same as that of the stator rotating field, which the rotor as a motor with a certain slip or lag. leads as a generator.
If, in addition, the brushes are moved in one direction or the other from the zero position, then the already existing motor torque is added to a further one, which comes from the brush displacement, i.e. from the displacement of the magnetic axes of the stator and rotor to each other and see subtracts or adds from the former. This makes it possible to obtain almost any subsynchronous speed at any load. When using a collector motor with a double set of brushes and an intermediate transformer, the following results are shown in Fig.
9 to 11: In these, G1, H1, G2, H2 and G3, H3 denotes the stator winding which is in series with the primary winding of the intermediate transformer, U, X, V, Y and W, Z is the secondary winding of the intermediate transformer tors that is connected to the brushes.
In Fig. 9 the brushes of the collector motor are in the zero position. To quake, the movable set of brushes is moved counter-clockwise. Then the rotor turns clockwise (lifting direction). The direction of the stator rotating field C corresponds to the direction of rotation of the rotor D (Fig. 10).
For lowering, the following rotor circuit must be carried out before the stator is connected to the mains in the opposite direction to the previous stator rotating field direction. An ohmic resistor 16 is switched on between a fixed and a movable, but not in-phase, brush (Fig. 11).
In order to obtain the lowest lowering speeds, it is necessary to bring the movable brushes into the position shown in Fig. 10, in which the torque caused by the brush displacement is at most equal to the sum of the load torque and the parallel resistances generated Motor torque, with the stator rotating field in direction C (Fig. 11). However, for mechanical reasons, such a control is too cumbersome and therefore undesirable. Therefore, as in the case of the countercurrent circuit described earlier, the brush connections are reversed in a circular manner, so that the lowest lowering speed is set immediately after the commutator motor is connected to the mains.
So that the torque resulting from the swapping of the brushes cannot accelerate the motor in the lifting direction, the motor is only switched on when the control lever of the control device has already performed a certain deflection for the lowering direction. The path that the control lever executes when steering in the lowering direction without the motor being switched on is measured in such a way that the lifting torque resulting from the circular brush reversal is weakened to such an extent that the lowering torque generated by the parallel resistors when the motor is not under load Keeping balance.
From Fig. 12, the flat control curves of the sink side according to the inven tion in quadrants b and c can be seen, the speed being given as a function of the motor torque at certain brush displacement angles. The angles are designated as positive when the asynchronous and series collector torques generated in the motor are subtracted, whereas they are designated as negative when the two torques add up. This corresponds to: plus 55 electrical degrees plus 65 spatial brush displacement, 0 electrical degrees plus 120 spatial brush displacement, minus 80 electrical degrees plus 200 spatial brush displacement.
The resistors 16 to be switched on, which together with the rotor windings posses a certain ohmic resistance value, can also be inductive or capacitive or consist of combinations. The fixed brushes can also be short-circuited via resistors. Such a use of resistors is also possible when there is only one set of brushes. The resistors can be made adjustable and combined for the whole machine, for example in the form of a starter. If the machine has slip rings on its rotor, the resistors can also be applied to them.
In Fig. 13 and 14 practical examples from management according to the invention are provided. Fig. 13 shows that the stator 11 of the Mo sector is connected to the rotor 13 via a transformer 12. A fixed set of brushes 14 and a movable set of brushes 15 are connected to one another by adjustable resistors 16 and switches 17. The moving brush set is rotatable, for example, via gears 18 with the help of a manual adjustment 19.
In Fig. 14, only the fixed brush set 14 is short-circuited by adjustable resistors 16 and switch 17.
In Fig. 15 a single-phase collector motor is shown. The fixed brush set is short-circuited by a resistor. Fig. 16 shows a schematic representation of a collector motor with a double set of brushes. The fixed brush set 14 is inside, the movable brush 15 outside. A pair of each of the fixed and movable brush sets is connected by the transformer coil 20. A fixed brush and a next movable brush in the phase sequence are connected via the adjustable resistor 16 and the switch 17.
The mode of operation of the rotor resistors will now be shown on the basis of Figs. 16 to 21. According to Fig. 16, the stator of the motor is connected to the mains in such a way that the stator rotating field corresponds to the direction of rotation of the rotor, as indicated by the arrows. The fixed and moving brushes are located on the same collector lamella, so that the transformer phases are short-circuited via two brushes each. According to the theory, the motor cannot develop any torque (Fig. 17) and the speed is zero.
If you now switch on the resistors 16 located between the fixed and the next movable brushes in the phase sequence (Fig. 18), the motor starts up despite the unshifted brush adjustment and behaves like an asynchronous motor with slip rings in its torque and speed Resistance starting circuit (asynchronous torque A).
If the brushes 15 are moved when the resistors 16 are not switched on, the picture is as shown in Fig. 19 (series torque M). If, on the other hand, the resistors are switched on and the brushes 15 are also moved, as shown in Fig. 20 and 21, an additional torque is created which, depending on the brush movement (M), is created with that of the resistor switching on (A) subtract the torque according to Fig. 20 or add it according to Fig. 21 (effective torque N). The resulting speeds are therefore dependent on the setting of the ohmic resistances and the Bürstenaus position and can be regulated from zero to a maximum speed.
This means that the control implemented in this way is suitable both as a braking circuit and for a power circuit without a critical speed range and a switchover of the motor, ie a free-fall position, being present.
If the resistors are switched on in Fig. 16 and the brushes are shifted by 120 in the direction of the arrow, the resistor is short-circuited and the motor would go through in this position in the generator state. This position, which is undesirable in the generatoric state, is prevented by the fact that a brush displacement by 120 due to stops or locking of the brush bridge or the like is not possible.
If, on the other hand, the fixed brushes are short-circuited by the resistors, as in Fig. 14 and 15, the motor cannot run away. This circuit can therefore also be used advantageously to protect the motor automatically against excessive speeds by this resistance circuit being brought about by a contactor as a function of the rotor voltage, the rotor current or a centrifugal contact.
From the explanations on Figs. 20 and 21 it can be seen that to achieve zero speed with the machine unloaded, the movable brush set must be shifted so far that both torques (namely the one generated by the adjustable resistance (A) and the one generated by the Keep brush displacement (M) achieved) in balance. If you take this position, which it gives in this brush shift, as a zero position, a restriction of the Re gel range occurs for the direction of stroke.
In order to avoid this disadvantage, one can either use the cyclical swapping of brushes discussed earlier when lowering, or a slot control for the regulating lever, as shown in Fig. 22. The slot 21 is used for the lifting movement and the slot 22 for the lowering movement of the load. If the control lever in the slot 21 from the position indicated by zero, which corresponds to the neutral position of the Bür most bridge, designed in the direction of the arrow, the direction of motor rotation for lifting is set. In order to use part of the control lever position required for lifting or brush displacement for lowering the load, the control lever is transferred from the zero position in the slot 21 through the transverse slot 23 with the motor switched off to the zero position in the slot 22.
Accordingly, two different zero positions are available for the lifting movement and for the lowering movement. This ensures that the brush movement is not restricted either when lifting or when lowering.
But it has also been shown that when regulating the motor by shifting Bürstenver and changing the resistances in the rotor circuit, the power consumption of the motor is slightly higher than normal. Since, however, only part of the motor's power is required when lowering, the power consumption can be reduced by means of series resistors between the mains and the motor. It is also still possible, at the same time as the brushes are moved, the resistances in the rotor circuit and the ballast resistors set or at the same time. to adjust. Likewise, independent regulation is of course conceivable.