DE108265C

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Publication number: DE108265C
Application number: DENDAT108265D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE. 21: Elektrische Apparate und Maschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 7. September 1898 ab.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anlassen von Elektromotoren. Sie ist besonders geeignet zur Verwendung bei Motoren, welche aus Stromquellen von annähernd constantem Potential gespeist werden und welche zum Antreiben solcher Maschinen dienen sollen, bei denen das zum Anlassen erforderliche Moment gröfser ist als dasjenige, welches nothwendig ist, um die Bewegung zu beschleunigen und aufrecht zu erhalten. Zweck der Erfindung besteht darin, den Strom so vortheilhaft als möglich auszunutzen und den Motor gleichmäfsig und ohne Stofs in Bewegung zu setzen.

Wenn man derartige Maschinen durch Dampfmaschinen antreibt, ist es üblich, ein System von Zwischenmechanismen zwischen der Kraftquelle und der Welle der anzulassenden Maschine einzuschalten, wobei die Zwischenmechanismen das auf die Welle der anzulassenden Maschine übertragene Moment gemäfs dem Uebersetzungsverhältnifs vervielfältigen. Dieses Mechanismensystem wird ausgeschaltet, sobald die Maschine in Bewegung gesetzt ist. Gemäfs vorliegender Erfindung wird ein ähnliches Resultat da, wo die anzulassende Maschine Elektricität als Treibkraft vermittelst eines Elektromotors verwendet, auf elektrischem Wege erreicht. Bei der Ausführung der Erfindung wird in den elektrischen Stromkreis ein Apparat zur Erzeugung einer bestimmten Umsetzung des von der Speiseleitung zugeführten Stromes eingeschaltet, und dieser verstärkte Strom wird zum Anlassen des Elektromotors benutzt. Nachdem die Maschine in Gang gekommen ist, wird der Stromumsetzer, gewissermafsen die elektrische Uebersetzung, aus dem Stromkreise ausgeschaltet. Die Uebersetzung des Stromes kann durch Transformirung bewirkt werden, und zu diesem Zwecke kann jeder geeignete Transformator Verwendung finden. Zur Erzielung der besten Resultate jedoch ist es nöthig, dafs die primäre und secundäre Wickelung ein bestimmtes und constantes Inductionsverhältnifs besitzt; beide Wickelungen sollen in demselben magnetischen Felde liegen., In diesem Falle ist das Verhältnifs der Ströme oder die Uebersetzung annähernd gleich dem Verhältnifs der secundären Windungen zu den primären Windungen, wie bei mechanischer Uebersetzung die Uebersetzung des Momentes gleich dem Verhältnifs der Zähnezahlen der mit einander in Eingriff stehenden Zahnräder ist. Die Erfindung ist sowohl für Gleichstrom als auch für Wechselstrom geeignet. Wenn Gleichstrom angewendet wird, mufs der Motor, um die besten Resultate zu erzielen, ein Gleichstrommotor sein und der Strom wird dann zum Zweck der Transformirung in Wechselstrom umgewandelt. Der erhaltene transformirte Wechselstrom wird dann wieder zu Gleichstrom umgewandelt, ehe er den Motor erreicht, und zwar kann jede beliebige bekannte Vorrichtung zum Transformiren von Gleichstrom angewendet werden. Ob nun der Transformator mit Gleichstrom oder Wechselstrom arbeitet, so ist seine Construction eine beliebige; man kann sowohl rotirende Transformatoren als auch andere zum Uebersetzen oder Umwandeln des Stromes verwenden

je nach der ' Natur und den Bedingungen der besonderen Maschine, bei welcher die Erfindung angewendet "werden soll. Im Nachfolgenden soll daher der Ausdruck Transformator im weitesten Sinne angewendet werden, welcher alle derartigen Vorrichtungen einschliefst.

In beiliegender Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι schematisch einen zur Ausübung des Verfahrens dienenden Apparat;

Fig. 2, 3 und 4 sind Schemata der Stromleitungen des in Fig. 1 gezeichneten Apparates beim Anlassen in einer Zwischen- und der Endstellung.

Fig. 5 zeigt bei einem schematischen Apparat eine etwas verschiedene Anordnung der Stromkreise und

Fig. 6, 7 und 8 sind Schemata der Stromleitungen von Fig. 5 beim Anlassen in einer Zwischen- und der Endstellung.

Die Polklemmen der Speiseleitung, durch welche der zum Betrieb des Motors dienende Strom zugeführt wird, sind 1,2. B ist der anzulassende Motor, C der Transformator oder Stromumsetzer und A ein Widerstandsregler, welcher unten beschrieben wird und geeignet ist, den Transformator in und aus dem Stromkreis des Motors zu schalten. Im Verfolg der Beschreibung der Erfindung wird es klar werden, dafs jede gewöhnliche Anordnung von Widerständen und Umschaltern verwendet werden kann. Im vorliegenden Falle ist jedoch ein Widerstand und Umschalter gezeichnet und beschrieben, bei welchem alle die verschiedenen Operationen, die zur Ausführung der Erfindung wesentlich sind, durch einen Apparat vorgenommen werden können; diese Form hat sich als die beste bewährt. Es mufs jedoch darauf hingewiesen werden, dafs die Erfindung nicht auf die speciell dargestellte Form beschränkt ist. Der Schleifarm der Regeiungsvorrichtung A ist durch α dargestellt; derselbe bildet eine Verlängerung des Hebels a¹ und. ist durch ein Isolirstück a² von diesem getrennt. Die Regelungsvorrichtung besitzt drei Schienen 4, 5 und 6; die erste ist auf die ganze Länge ununterbrochen und durch Leitung 3 mit der Polklemme 1 verbunden. Die Schienen 5 und 6 sind in eine Mehrzahl von Stromschlufsplatten 6¹, 7,8,9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 16¹J 17, 18 getheilt. Die Stromschlufsplatten der Schienen 5 und 6 sind mit Widerstandsspulen 19, 20, 21, 22, 23, 24 verbunden, welche allmälig aus dem Stromkreise ausgeschaltet werden können, sobald der Schleifarm α von Platte 7 nach Platte 12 hin und von Platte. 13 nach Platte 18 bewegt wird. Der Ausschalterhebel 25 ist von dem Schleifarm α isolirt, aber so angeordnet, dafs er durch den letzteren bewegt wird. Sobald der Schleifarm α sich aus der Mittellinie der Schienen 5 und 6 nach der einen oder anderen Seite bewegt, bewegt sich der Ausschalthebel in entgegengesetzter Richtung und bewirkt den Stromschlufs an einer der beiden Platten 26 oder 27. . Eine Leitung 28 führt von der Platte 26 zur Primärspule des Transformators C und eine Leitung 29 von da zu dem Punkt 30. Ein Schaltarm 33 ist auf dem Bolzen a^s, um welchen der Hebel a^l sich dreht, isolirt angebracht. Dieser Arm -stellt die Verbindung zwischen den Punkten 30, 31 und 32 her. Ein Haken 34, welcher weiter unten beschrieben werden soll, kommt mit einem Bolzen an 33 in Eingriff und . hält letzteren in normaler Lage in Berührung mit den Punkten 30, 31 und 32; eine Feder 35 bringt beim Ausheben des Hakens den Arm aufser Berührung mit den Punkten. Eine Leitung 38 führt zu der Spule 39 eines Elektromagneten 40, an dessen Ende der Haken 34 angelenkt ist. Eine Feder 41 ist bestrebt, den Haken von dem Magneten abzureifsen und aufser Eingriff mit 33 zu, halten. Wenn jedoch ein Strom die Spule des Magneten durchfliefst, wird letztere erregt und hält den Haken in Eingriff mit 33.-

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Apparate führt eine Leitung 42 von dem Magneten 40 zur Secundärspule des Transformators C und eine Leitung 43 von da zum Motor B. Vom Motor B führt eine Leitung 44 zu der Leitung 37, welch letztere mit der Polklemme 2 verbünden ist.

Eine Leitung 36 verbindet die Leitung 44 mit dem Punkt 31. Wenn daher ein Strom durch die Primärspule des Transformators fliefst, wird ein Strom in der Secundärspule desselben inducirt, welche mit der Leitung 43, dem Motor B, den Leitungen 44 und 36, dem Punkt 31, dem Arm 33, dem Punkt -32, der Leitung 38, der Spule 39, der Leitung 42 in Verbindung steht.

Der Schaltarm 33 ist mit einer Nase 45 versehen, welche mit einer ähnlichen Nase 46 am Hebel a^l in Berührung kommt, wodurch bei .Bewegung des Hebels in der Richtung, dafs der Arm α bis an das Ende seiner · Bewegung auf das Stromschlufsstiick 6 ¹ kommt, die Nasen in Eingriff kommen und den Arm 33 in Berührung mit den Punkten 30, 31,32 bringen. Die obere Seite des Hakens 34 ist in geeigneter Weise gekrümmt, so dafs ein federnder Anschlag 49 am Hebel a^l gegen die Rückseite des Hakens 34 trifft, sobald der Hebel a¹ in die entsprechende Lage gelangt und so den Haken in Eingriff mit dem Arm 33 hält, auch wenn kein Strom den Elektromagneten durchfliefst.

Ein Punkt 50 ist mit der Drahtleitung 48 durch eine Leitung 51 verbunden und ein Punkt 53

mit Leitung 36 durch eine Leitung 54. Eine Platte 52, welche fest am Hebel a¹ angebracht ist, kann die Punkte 50 und 53 mit einander in Verbindung bringen, so dafs beim Anhalten der Vorrichtung ein Strom geschlossen wird, welcher zur Bremsung des Motors benutzt werden kann.

Die Wirkungsweise des soeben beschriebenen Apparates ist im Wesentlichen die folgende:

Vor dem Anlassen wird der Hebel a¹ herumgedreht in die Stellung, bei welcher das Stück α mit dem Punkt 6¹ in Berührung steht. Die Bewegung des Hebels in diese Stellung hat die Nasen 45 und 4.6 in Berührung gebracht und Arm 33 in Berührung mit den Punkten 30, 31 und 32. Der Drück des federnden Verriegelungsstiftes 49 auf die obere Seite des Hakens 34 hält letzteren in Eingriff mit dem·Arm 33. Die Bewegung des Hebels hat ferner den Umschalter 25 in Berührung mit der Platte 26 gebracht. Das Anlassen wird dadurch begonnen, dafs Schleifarm a in Berührung mit der Contactplatte 7 gebracht wird. In dieser Stellung ist der Stromkreis so gestaltet, wie in Fig. 2 dargestellt.· In diesem Falle bringt ein schwacher Strom aus der Speiseleitung einen verstärkten Strom in der Inductionsleitung hervor und versorgt auf diese Weise den Anker des Motors mit Strom von geringer Spannung, aber grofser Amperezahl. Der Hebel wird dann weiter gedreht und schaltet schrittweise die Widerstände 19, 20 u. s. w. aus, auf diese Weise die Stärke des Stromes vergröfsernd, bis das Ende des Schleifarmes den Umschalter 25 auf den Contact 27 bringt. Dadurch erhält die Stromleitung die in Fig. 3 ersichtliche Form, bei welcher der inducirte Strom noch immer vorhanden ist, aber der Strom von der Speiseleitung durch die Widerstände direct in den Motor gelangt. Der Hebel wird nun weitergedreht und schaltet den Widerstand allmälig aus der Speiseleitung aus. Der inducirte Strom nimmt ab, so dafs der aus der Speiseleitung kommende zunimmt, bis bei einem gewissen Punkte die Wirkung des durch den inducirten Strom hervorgebrachten Magnetismus durch die Feder überwunden wird, so dafs der Haken 34 vom Magneten frei wird und gestattet, dafs der Arm 33 aufser Berührung mit den Punkten 30, 31 und 32 kommt. Dabei wird der inducirte Strom unterbrochen und der Transformator aus dem Motorstromkreise ausgeschaltet. Der Punkt, in welchem der inducirte Strom unterbrochen wird, liegt natürlich verschieden, je nach dem zum Anlassen des Motors erforderlichen Moment, und tritt ein bei einer Zwischenstufe zwischen der Ruhe und der vollen Geschwindigkeit des Motors. .

Der oben beschriebene Apparat kann wesentlich umgeändert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Form des Apparates und das Umsetzungsverhältnifs des Transformators im Besonderen soll je nach den speciellen Bedingungen der Anlage bestimmt und angeordnet werden. Es sind deswegen nur schematische Darstellungen der verschiedenen Theile des Apparates gegeben, um anzuzeigen, dafs jede beliebige Anordnung zur Erfüllung der angegebenen Aufgaben angewendet werden können.

In Fig. 5 ist eine abgeänderte Ausführüngsform dargestellt, bei welcher die Verbindungen etwas abweichend gestaltet sind. Bei dieser Construction verbindet eine Leitung 43 den Punkt 31 mit dem Motor B und eine Leitung 42 die Secundärwickelung des Transformators mit der Polklemme 2. Dadurch wird bei der Arbeit der Vorrichtung der Stromlauf so geändert, dafs bei der Anlafsstellung der Stromlauf Fig. 6 entsteht und bei der Endstellung der in Fig. 8 dargestellte. Bei diesem Beispiel sind die Sp.eiseleitung und Transformatorleitung beim Motor combinirt, wenn sie auch bei anderen Punkten des Systems unabhängig sind. .

Durch die deutsche Patentschrift Nr. 77266 ist ein Verfahren zur Regelung von Elektromotoren bekannt geworden, bei welchem gleichfalls eine Hülfsstromquelle Verwendung findet. Es handelt sich bei letzterer Anordnung jedoch nicht wie vorliegend um ein Verfahren zum Anlassen grofser- Motoren, bei welchem die Hülfsstromquelle völlig abgeschaltet wird, wenn, der Motor in Gang gekommen ist, sondern um ein Verfahren, die Geschwindigkeit von Motoren mit gesondertem Anker- ■ und Schenkelstromkreis bei verschiedener Belastung zu regeln. Der veränderliche Ankerstromkreis wird durch die Hülfsstromquelle -geliefert.

Das Hauptkennzeichen der vorliegenden Erfindung besteht darin, mit geringem Apparataufwand . und Stromverbrauch Motoren beliebiger Gröfse in Betrieb setzen zu können.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Anlassen von Elektromotoren, dadurch gekennzeichnet, dafs beim Beginn des Anlassens dem Anker des Motors ein Hülfsstrom von geringer Spannung, ' aber grofser Stromstärke zugeführt wird, bis der Motor in Bewegung gerathen ist, worauf der Betriebsstrom von höherer Spannung und geringerer Stromstärke durch einen regulirbaren Vorschaltwiderstand dem Anker allmälig zugeführt wird und der Hilfsstromkreis dabei allmälig wirkungslos wird und entweder selbstthätig oder durch Handschalter abgeschaltet wird.

2. Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1,. dadurch-gekennzeichnet, dafs

der Hülfsstrom dadurch gewonnen wird, dafs der von der Anschlufsleitung entnommene Betriebsstrom mittelst eines Umformers auf geringe Spannung und entsprechend grofse Stromstärke umgesetzt wird und nach Ausschalten des dem Umformer vorgeschalteten Widerstandes der Hauptstrom durch einen Vorschaltwiderstand gleichzeitig mit dem Secundärstrom auf den Anker geschaltet wird, wobei durch allmälig steigende Spannung des Hauptstromes die Secundärstromerzeugung aufgehoben und nun der Secundärstromkreis durch eine selbstthätig wirkende Vorrichtung oder durch Handschalter vom Motor getrennt wird.

Vorrichtung zum selbstthätigen Abtrennen des Umformers bei dem Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen in den Secundärstromkreis eingeschalteten Magneten, dessen Anker den Schalthebel in den Secundärstrom so lange eingerückt hält, bis infolge der Gegenwirkung des Hauptstromes der Magnetismus des Magneten aufgehoben und der Schalthebel des Secundärstromkreises freigegeben wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.