DE112885C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

in WIEN.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Einrichtung zur Aenderung der Umlaufzahl von Serienmotoren, die hinter einander geschaltet sind und von einem auf constante Stromstärke regulirten Generator gespeist werden. Eine solche Aenderung der Umlaufzahl innerhalb sehr weiter Grenzen ist bei allen Motoren erforderlich, die zum Antriebe von Zeugdruckmaschinen, Calandern , Werkzeugmaschinen u. s. w., im Allgemeinen von solchen Maschinen dienen, die zeitweise mit von der normalen Umlaufzahl stark abweichenden, jedoch genau bestimmten Geschwindigkeiten laufen müssen.

Um einen mit einer gewissen Umlaufzahl laufenden Motor auf eine andere Umlaufzahl zu bringen, wird der vorliegenden Erfindung gemäfs durch entsprechende Aenderung der Zahl der wirksamen Amperewindungen des Motors das Gleichgewicht des aus Generator und einer beliebigen Zahl von hinter einander geschalteten Motoren bestehenden Systems vorübergehend gestört, indem infolge der vorgenommenen Aenderung einerseits das Drehmoment des Motors dem zu überwindenden Widerstandsmoment nicht mehr gleich ist, andererseits die in dem Motor erzeugte elektromotorische Gegenkraft, welche fortwährend in einem Sinne sich ändert, das Bestreben hat, die "Stromstärke continuirlich unter oder über die constant zu haltende Gröfse zu bringen und hierdurch die Regulirvorrichtung des Generators in Wirkung erhält. Dieser Zustand dauert so lange, bis der Motor die im Voraus bestimmte Umlaufzahl erreicht hat. In diesem Augenblicke gelangt nämlich diejenige Vorrichtung, mit deren Hülfe die Aenderung der Zahl der vom Hauptstrom durchflossenen, wirksamen Windungen des Motors vorgenommen wurde, selbstthätig und im entgegengesetzten Sinne zur · Wirkung und stellt einen neuen Gleichgewichtszustand her, bei welchem der Motor bereits mit der gewünschten Umlaufzahl läuft. Die Häuptstromstärke hat zum Schlüsse des Vorganges wieder die ursprüngliche Gröfse erreicht, während die Generatorspannung der geänderten Umlaufzahl entspricht.

In Fig. ι und 2 sind zwei Ausführungsarten der Einrichtung schematisch dargestellt.

In der durch Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsform ist w ein parallel zu der Magnetwickelung h des Motors m geschalteter Regulirwiderstand, dessen Theile in üblicher Weise mit Contactstellen f verbunden sind, auf welchen ein Gleitcontact g verschiebbar angeordnet ist. Die. Verschiebung des Gleitcontactes g erfolgt hier beispielsweise dadurch, dafs derselbe eine auf dem mit Gewinde s versehenen Theile der Welle / sitzende Mutter i trägt, welche an der Drehung verhindert wird. Auf der Welle / sitzen lose zwei mit. dem continuirlich rotirenden Antriebskegelrade t in Eingriff stehende Kegelräder u und v, welche durch eine elektrisch bethätigte Kupplung k wechselweise mit der Welle / gekuppelt wer-v den können·, je nachdem die Wickelung der

einen oder der anderen Kupplungshälfte in den Stromkreis einer Elektricitätsquelle ι eingeschaltet wird.

Dieser Stromschlufs wird durch den nach beiden Richtungen . spielenden Zeiger eines Voltmeterrelais r bewirkt, welches sammt einem regulirbaren Vorschaltwiderstande q im Nebenschlufs zu den Klemmen c d des Motors in liegt.

Die von dem Motor abgehenden Leitungen a und e liegen im Hauptstromkreise des Generators.

Die _. Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Jeder Umlaufzahl des Motors entspricht eine gewisse Stellung des Vorschaltwiderstandes q, bei welcher der Zeiger des Voltmeterrelais r. in der Mittelstellung sich befindet. Der Widerstand des Voltmeterrelais r ist so grofs gewählt, dafs der in der Relaisleitung fliefsende Theilstrom überhaupt nicht in Betracht kommt und angenommen werden kann, dafs der ganze, wie bereits in der Einleitung hervorgehoben wurde, constant gehaltene Strom durch die Ankerwindungen des Motors m fliefst und bei c sich in zwei Ströme theilt, von denen der eine durch die Magnetwickelungen ft, der andere durch den ungefähr zur Hälfte eingeschalteten Nebenschlufsregulirwiderstand n> fliefst. Es werde nun angenommen, dafs der mit einer bestimmten Umlaufzahl laufende Motor m, dessen Voltmeterrelais r sich in der Mittelstellung befindet und dessen Nebenschlufswiderstand w ungefähr zur Hälfte eingeschaltet ist, auf eine andere, beispielsweise höhere Umlaufzahl gebracht werden soll. Zu diesem Zwecke wird der Vorschaltwiderstand q des Voltmeterrelais r derart durch Verstellen der Kurbel geändert, dafs der im Relaisstromkreise fliefsende Strom geschwächt wird, und zwar wird so viel Vorschaltwiderstand eingeschaltet, dafs erst bei der der höheren Umlaufzahl entsprechenden Spannung an den Klemmen cd der Strom im Relaisstromkreise die frühere Stärke erreicht. Infolge der Aenderung der Stromstärke wird der Voltmeterzeiger abgelenkt und schliefst den Stromkreis einer Kupplungswickelung, im vorliegenden Falle jener Kupplungswickelung, welche das Zuschalten von Widerstand w (Rechtsverschiebung des Gleitcontactes g) bewirkt. Dem vergröfserten Widerstände n> entsprechend wächst die Stromstärke in der Magnetwickelung h und es steigen sowohl die elektromotorische Gegenkraft des Motors als die von der Wechselwirkung der Magnetwickelungen ft und der Ankerwickelungen abhängige Zugkraft desselben. Der Gleichgewichtszustand des aus Generator und Motor bezw. Motoren bestehenden Systems wird für eine gewisse Zeitdauer gestört, indem einerseits die durch die Stärkung des Feldes erhöhte elektromotorische Gegenkraft des 'Motors den Strom in der Hauptleitung schwächt und eine fortwährende Regulirung des Generators auf die frühere Stromstärke hervorruft, andererseits infolge der Aenderung des Verhältnisses der Widerstände h und n> bezw. der Unterbrechung des Nebenschlusses w die erhöhte Zugkraft des Motors denselben beschleunigt und die elektromotorische Gegenkraft desselben continuirlich wachsen läfst.

Dieser Vorgang dauert so lange, bis die Stromstärke in dem Relaisstromkreise so weit gestiegen ist, dafs der Zeiger aus der einen Endlage in die entgegengesetzte gelangt und dadurch den Stromkreis der zweiten Kupplungswicklung schliefst, wodurch die Kupplung k umgestellt wird.

Der Schleifcontact g wird nun in der entgegengesetzten Richtung bewegt und hierdurch, da der Widerstand im Nebenschlüsse verringert wird, der die Magnetwindungen ft durchfliefsende Theilstrom geschwächt und die Zugkraft des Motors auf die zur Ueberwindung des Widerstandsmomentes nothwendige Gröfse verkleinert, so dafs keine weitere Beschleunigung des Motors statthat. Gleichzeitig verringert sich die elektromotorische Gegenkraft des Motors so weit, dafs der Strom im Relaisstromkreise auf die normale Gröfse sinkt und der Zeiger, in die Mittelstellung gelangend, die Kupplung ausschaltet. Das aus Generator und Motor bezw. Motoren bestehende System befindet sich somit zu Ende des Vorganges wieder im Zustande des Gleichgewichtes, der Schleifcontact g und der Relaiszeiger sind in ihre Mittelstellungen zurückgekehrt und der Motor m läuft nun mit der erforderlichen höheren Umlaufzahl, welche der geänderten Stellung der Kurbel des Vorschaltwiderstandes q entspricht. Es ist ohne Weiteres klar, dafs die Regulirbarkeit des Motors von dem Verhältnisse der Widerstandsgröfsen des Vorschaltwiderstandes q und des Voltmeterrelais r abhängt. Wird der Vereinfachung wegen angenommen, dafs die Umlaufzahl des Motors der elektromotorischen Kraft desselben direct proportional sei, so mufs beispielsweise, damit zwischen maximaler und minimaler Umlaufzahl des Motors das Verhältnifs N bestehe, zwischen der Gröfse des Widerstandes q und des Relais r ungefähr das Verhältnifs (N— i) stattfinden.

Die in Fig. 2 veranschaulichte Anordnung unterscheidet sich von der vorher beschriebenen dadurch, dafs die Aenderung der Zahl der wirksamen Amperewindungen des Motors m hier direct vorgenommen wird, während dies in der früheren Ausführungsform indirect durch Aenderung des Nebenschlufswiderstandes erfolgte. Der Gleitcontact g verschiebt sich auf mit Theilen der Magnetwickelung ft verbundenen Contactlamellen und wird in derselben Weise wie zuvor bethätigt.

Die die beiden auf der Welle / lose sitzenden Zahnräder u ν wechselweise mit der Welle / verbindende Kupplung k wird durch einen Regulator ο beeinflufst, welcher von der beständig mit einer der Geschwindigkeit des Motors proportionalen Tourenzahl umlaufenden Welle j angetrieben wird. Das Uebersetzungsverhältnifs zwischen der Antriebswelle j und der Regulatorwelle kann innerhalb weiter Grenzen geändert werden, was hier beispielsweise durch zwei konische Riemscheiben xjk, auf welchen der Treibriemen \ verstellbar ist, erzielt wird. Der Regulator ο hat bei dieser Ausführungsform dieselbe Bedeutung, wie im vorigen Falle das Voltmeterrelais, während das veränderliche Uebersetzungsverhältnifs zwischen Regulator- und Antriebswelle an die Stelle des veränderlichen Vorschaltwiderstandes q tritt. Es soll daher die Wirkungsweise dieser Anordnung nur kurz beschrieben werden. Der Motor m laufe mit irgend einer mittleren Umlaufzahl und treibe den Regulator ο mit einem solchen Uebersetzungsverhältnisse zwischen χ und y an, dafs die Regulatorhülse die Kupplung k in der Mittelstellung hält. Der Gleitcontact g steht hierbei ungefähr in der Mitte der einschaltbaren Magnetwickelungen h. Soll nun die Umlaufzahl der Maschine um ein gewisses Mafs verringert werden, so wird das Uebersetzungsverhältnifs zwischen χ undj^ und dadurch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Regulators in entsprechendem Verhältnisse vergröfsert. Die hierbei erfolgende Einrückung der Kupplung k mufs in jenem Sinne stattfinden, bei welchem der Gleitcontact g einen Theil der Magnetwindungen h ausschaltet, · im vorliegenden Falle somit nach rechts. Es findet nun ein dem vorher beschriebenen ähnlicher Vorgang in entgegengesetzter Richtung statt. Das Gleichgewicht des aus Generator uud Motor bezw. Motoren bestehenden Systems wird aufgehoben und selbstthätig erst dann wieder hergestellt, wenn der Motor mit der gewünschten kleineren Umdrehungszahl läuft.

Durch die Verringerung der Zahl der wirksamen Windungen des Motors wird nämlich einerseits die elektromotorische Gegenkraft des Motors verkleinert und die auf constante Stromstärke hinarbeitende Regulirvorrichtung des Generators in Wirksamkeit gesetzt, andererseits reicht die Zugkraft des Motors zur Ueberwinduna des Widerstandsmomentes nicht mehr aus und die hierdurch eintretende Verzögerung des Motors bewirkt immer von Neuem ein Anwachsen des Stromes.

In d'em Augenblicke jedoch, in welchem der Motor auf die gewünschte Umlaufzahl verzögert wurde, ist die Umdrehungszahl des Regulators auf diejenige Gröfse gesunken, bei welcher die Hülse in die Mittelstellung gelangt. Sinkt nun die Umlaufzahl des Motors noch weiter um einen geringen, von der Empfindlichkeit des Regulators abhängigen Betrag, - so stellt der Regulator die Kupplung um, wonach der Gleitcontact g in die frühere Mittelstellung gelangt. In dieser Stellung befindet sich nun das System wieder im Gleichgewicht, der Motor läuft mit der verlangten Umlaufzahl und der Generator ist durch seine die Stromstärke constant haltende Regulirvorrichtung auf eine entsprechend niedrigere Spannung eingestellt.

Die beschriebenen Ausführungsformen lassen das Wesen der Erfindung deutlich erkennen, bilden jedoch blos Ausfuhrungsbeispiele, deren Zahl beliebig vergröfsert werden könnte. So könnte beispielsweise an die Stelle der indirecten Regulirvorrichtung eine directe Bethätigung des Schleifcontactes g durch einen astatischen Regulator ο treten.- Es könnte auch der Regulator ο mit einem nach zwei Seiten spielenden Stromschliefser verbunden und auf diese Weise zur Einschaltung einer elektrischen Kupplung verwendet werden.

Das von diesen Abänderungen unabhängige Wesen der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dafs durch eine Aenderung der Zahl der wirksamen Amperewindungen des Motors — gleichgültig, ob diese Windungen dem Anker oder den Feldmagneten gehören — das Gleichgewicht des aus Generator und Motor bezw. Motoren, bestehenden Systems aufgehoben wird, indem einerseits die Zugkraft des Motors dem Widerstandsmoment nicht mehr gleich ist und eine Beschleunigung oder Verzögerung des Motors bewirkt, andererseits durch die gleichzeitig auftretende Aenderung der elektromotorischen Gegenkraft fortwährende Aenderungen der Hauptstromstärke und eine gleichzeitige Regulirung derselben hervorrufen werden. Die das Gleichgewicht aufhebende Aenderung der Zahl der wirksamen Amperewindungen des Motors wird durch eine von der Umlaufzahl des Motors und · von einer äufseren Einstellung (Kurbelverstellung im Falle ι, Riemenverstellung im Falle 2) abhängige Vorrichtung derart vorgenommen , dafs die durch die äufsere Einstellung der Vorrichtung hervorgerufene Wirkung zu Ende des Vorganges durch die Aenderung der Umlaufzahl wieder aufgehoben und der Gleichgewichtszustand wieder hergestellt wird. Es empfiehlt sich, wenn mehrere Motoren hinter einander geschaltet sind, welche der vorliegenden Erfindung gemäfs zu verschiedenen Zeiten und jeder unabhängig von den anderen beliebige Umlaufzahlen haben können, die Motoren mit verhältnifsmäfsig grofsen Schwungmassen zu versehen, um dieselben, von den während der Regulirung auftretenden Schwankungen der Hauptstromstärke unabhängig zu machen, während umgekehrt der Generator, welcher diesen Impulsen rasch folgen soll, mit einer relativ kleinen Schwungmasse bezw.

einem möglichst empfindlichen Stromregler ausgerüstet werden soll.

Claims (1)

1. Pat en t-An sprüche:

   i. Einrichtung zur Aenderung der Umlaufzahl von hintereinander geschalteten Serienmotoren, die von auf constante Stromstärke regulirten Generatoren gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, dafs mittelst einer von der Umlaufzahl des Motors und einer äufseren Einstellung abhängigen Vorrichtung die Zahl der wirksamen Amperewindungen des Motors geändert und hierdurch der Gleichgewichtszustand des aus Generatoren und Motoren bestehenden Systems vorübergehend gestört wird, indem einerseits die geänderte Zugkraft den Gang des Motors beschleunigt oder verzögert und dadurch den im System fliefsenden Strom verändert, andererseits gleichzeitig die auf constante Stromstärke hinarbeitende Regulirvorrichtung des Generators durch entsprechende Aenderung der Stromstärke in Wirksamkeit gesetzt wird, worauf, sobald durch die Aenderung der Umlaufzahl des Motors die Wirkung der äufseren Einstellung innerhalb der Vorrichtung aufgehoben worden ist, das gestörte Gleichgewicht des Systems durch eine im entgegengesetzten Sinne erfolgende Aenderung der Zahl der wirksamen Amperewindungen wieder hergestellt wird.
   Ausführungsform der zur Aenderung der Zahl der wirksamen Amperewindungen dienenden, von einer äufseren Einstellung und der Umlaufzahl des Motors abhängigen Vorrichtung bei der Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen von dem Motor mit einstellbarem Uebersetzungsverhältnisse angetriebenen Umdrehungsregler.

   Ausführungsform der zur Aenderung der Zahl der wirksamen Amperewindungen des Motors dienenden, von einer äufseren Einstellung und der Umlaufzahl des Motors abhängigen Vorrichtung bei der Einrichtung nach Anspruch ι, gekennzeichnet' durch ein im Nebenschlüsse zum Motor liegendes Relais, in dessen Stromkreis ein Vorschaltregulirwiderstand liegt.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.