DE114053C

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Publication number: DE114053C
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KAISERLICHESIMPERIAL

K PATENTAMT.K PATENT OFFICE.

Die im Folgenden beschriebene Vorrichtung hat den Zweck, beim Anlassen von Drehstrommotoren die Ankerwicklung bei einer bestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit selbstthätig kurz zu schliefsen, und zwar soll die Kurzschliefsung für alle drei Phasen gleichzeitig und plötzlich erfolgen und sofort vollen und sicheren Stromschlufs geben. Trotz der für die plötzliche Einrückung erforderlichen grofsen Massenbeschleunigungen der beweglichen Theile soll jedoch mit Rücksicht auf möglichst geringe Abnutzung jede Stofs- und Schlagwirkung vermieden werden, auch sollen die Reibungswiderstände auf ein Mindestmafs beschränkt sein. ' Alle diese Bedingungen werden erfüllt durch die besondere Formgebung des Contactkörpers D (Fig. 1), sowie durch eine bestimmte Anordnung des Schwunggewichtes S und der beiden Zugfedern F₁ F₂ in Verbindung mit einer Zugstange H. The purpose of the device described below is to automatically short-circuit the armature winding at a certain speed when starting three-phase motors, namely the short-circuit for all three phases should take place suddenly and at the same time and immediately provide a full and safe electrical circuit. In spite of the great mass accelerations of the moving parts necessary for the sudden engagement, however, with regard to the least possible wear and tear, any impact or impact should be avoided, and the frictional resistance should be limited to a minimum. 'All these conditions are met by the special shape of the contact body D (Fig. 1), as well as by a certain arrangement of the swing weight S and the two tension springs F ₁ F ₂ in connection with a pull rod H.

Der Apparat ist in Fig.. 1 in Ansicht ohne Deckel dargestellt, Fig. 2 zeigt die Anordnung der drei mit den freien Enden der Ankerwicklung verbundenen Stromschlufsstücke B, deren Zuleitungen C isolirt durch die Rückwand des Gehäuses A eingeführt werden.The apparatus is shown in Fig. 1 in a view without a cover, Fig. 2 shows the arrangement of the three current circuit pieces B connected to the free ends of the armature winding, the leads C of which are insulated and inserted through the rear wall of the housing A.

Das Diagramm Fig. 3 zeigt die auf den Drehzapfen E bezogenen Drehmomente der Fliehkraft des Schwungkörpers D und die resultireriden Drehmomente der beiden Zugfedern F₁ F₂. Auf der Abcissenachse ist der Ausschlag des Schwungkörpers D aufgetragen, und zwar bezeichnet X₁ den Anschlag der Nase N an H, X₂ den» Beginn des Stromschlusses, X₃ den Punkt des vollen Stromschlusses, x₄ den Beginn der Bremsung, xdie Endlage des Schwungkörpers D am Anschlag K. Auf der Goordinatenachse zeigt y das Drehmoment der Anfangslage. In Fig. 4 ist zum Vergleich das entsprechende Diagramm des von der Firma Siemens & Halske construirten und durch das D. K. P. 91135 geschützten selbstthätigen Anlassers dargestellt. Da bei diesem laut Patentschrift Sp. 2, Z. 19 die Dehnbarkeit der Feder durch eine genügende Anzahl Windungen so bestimmt ist, dafs das Federmoment langsamer wächst als die proportional mit dem Schwungradius steigende Schwungkraft der Masse M, so wird diese nach Verlassen der Anfangslage mit wachsender Beschleunigung nach der Endlage gehen, d. h. den Contact plötzlich und mit Ueberschufs an Energie schliefsen.The diagram in FIG. 3 shows the torques of the centrifugal force of the flywheel D related to the pivot E and the resulting torques of the two tension springs F ₁ F ₂ . The deflection of the flywheel D is plotted on the abcissing axis, namely X ₁ denotes the stop of the nose N at H, X ₂ the »beginning of the electrical circuit, X ₃ the point of full electrical circuit, x ₄ the beginning of the braking, x the end position of the Inertia D at stop K. On the coordinate axis, y shows the torque of the initial position. In FIG. 4, for comparison, the corresponding diagram of-constructed by Siemens & Halske and by D. K. P. 91135 shown protected self-acting starter. Since, according to patent specification Sp. 2, line 19, the elasticity of the spring is determined by a sufficient number of turns so that the spring moment grows more slowly than the centrifugal force of the mass M, which increases proportionally with the swing radius, this becomes with it after leaving the initial position increasing acceleration to go to the end position, ie close the contact suddenly and with excess energy.

Im Gegensatz hierzu ist die Wirkungsweise des vorliegenden Kurzschliefsers durch Folgendes gekennzeichnet. Sobald die für die Einrückung des Kurzschliefsers gewählte Geschwindigkeit um ein Geringes überschritten wird, beginnt das Schwunggewicht auszuschlagen, wobei, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sowohl der Schwerpunktsradius als auch der Hebelarm, unter dem die Fliehkraft auf ihn wirkt, in Bezug auf den Drehzapfen zunimmt. Da aufserdem die Umdrehungsgeschwindigkeit des Ankers fortgesetzt wächst, so ergiebt sich aus diesen drei Gründen ein sehr rasches Anwachsen des Fliehkraftdrehmomentes im Anfang der Bewegungsperiode. In der zweiten HälfteIn contrast to this, the mode of operation of the present short-breaker is as follows marked. As soon as the speed selected for engaging the short sleeper is exceeded by a small amount, the swing weight begins to knock down, wherein, as can be seen from Fig. 1, both the center of gravity radius and the Lever arm, under which the centrifugal force acts on it, increases in relation to the pivot. In addition, since the speed of rotation of the armature continues to grow, it results for these three reasons, a very rapid increase in centrifugal torque at the beginning the period of movement. In the second half

des durch den Anschlagstift K begrenzten Ausschlagweges nimmt der Hebelarm wieder ab, so dafs gegen Ende des Weges die Curve der Drehmomente weniger steil ansteigtof the deflection path limited by the stop pin K , the lever arm decreases again, so that towards the end of the path the torque curve rises less steeply

(^Fig· 3)· . '( ^Fi g · 3) ·. '

Die beiden Zugfedern F₁ F₂ sind so angeordnet, dafs die durch ihre eigene Fliehkraft auftretenden seitlichen Componenten sich angenähert aufheben. Die beiden Federn sind an den Widerlagern L und M nachstellbar aufgehängt und greifen andererseits an dem Bolzen G der Zugstange H an, die wiederum durch den Gelenkbolzen / mit dem Schwungkörper D verbunden ist. Die stärkere Feder F₁ wirkt dem Fliehkraftmomente entgegen, während die schwächere Feder F₂ im Anfang der Bewegungsperiode im Sinne des Fliehkraftmomentes wirkt. Die Bahn des Punktes G beim Ausschlag des Schwungkörpers D ist nun dadurch bestimmt, dafs Punkt / sich auf einem Kreise um E bewegt, und dafs die Zugstange sich stets in der Richtung der augenblicklichen, resultirenden Federspannung einstellt. Durch zweckmäfsige Anordnung des Gelenkes J, sowie durch entsprechende Wahl der Federn erreicht man nun, dafs der Punkt G sich zunächst angenähert in Richtung der schwächeren Feder F₂ bewegt, also auch angenähert auf einen Kreisbogen um den Aufhängepunkt L der stärkeren Feder F₁. Infolge dessen nimmt die Spannung von F₂ zu, ohne dafs sich ihr Hebelarm in Bezug auf E wesentlich ändert, während andererseits für Feder F₁ bei constant bleibender Spannung der Hebelarm geringer wird. Aus diesen beiden Gründen nimmt das resultirende Drehmoment, hervorgerufen durch die Federn, anfangs · rasch ab, so dafs infolge des immer gröfser werdenden Üeberschusses des Fliehkraftdrehmomentes die Schwungmasse mit grofser Beschleunigung herau.sfliegt. Nach diesen Gesetzen erfolgt die Bewegung so lange, bis die Zugstange H an den Anschlag N des Schwungkörpers D anstöfst und von nun an als mit diesem starr verbunden anzusehen ist. Dadurch tritt das Gelenk J aufser Wirksamkeit und der Angriffspunkt der resultirenden Federspannung verlegt sich von J nach dem Punkte G, der von jetzt ab auf einem Kreise um E wandert. Da infolge dessen die Feder F₁ stark gespannt wird, bei gleichzeitiger Vergröfserung ihres Hebelarmes, so nimmt das rückwirkende Drehmoment sehr rasch zu, während das anfangs im Sinne der Fliehkraft wirkende Moment von F₂ bald Null wird und dann unter stetem Anwachsen im gleichen Sinne wie F₁ also dem Fliehkraftmomente entgegenwirkt. Daraus ergiebt sich für die Curve des resultirenden Federdrehmomentes in dem kritischen Punkte, in dem der Anschlag der Zugstange erfolgt, ein Knick, und der zweite Ast der Curve steigt sehr rasch an, wodurch im letzten Theile der Bewegung des Schwungkörpers eine bremsende Wirkung erreicht wird. Sobald das Federmoment die Gröfse des augenblicklichen Fliehkraftmomentes erreicht hat, tritt ein stabiler Gleichgewichtszustand ein, und das Schwunggewicht kommt zum Stillstand, noch ehe es den Anschlag K erreicht hat. Da jedoch die Umdrehungszahl des Ankers noch weiter zunimmt, so wandert das Schwunggewicht langsam weiter und legt sich ohne Stofs an den Anschlag K an. Durch entsprechende Nachstellung der Federn kann man es leicht dahin bringen, dafs das Schwunggewicht etwa 2 bis 3 mm vor dem Anschlag K zum Stehen kommt.The two tension springs F ₁ F ₂ are arranged in such a way that the lateral components occurring due to their own centrifugal force approximately cancel each other out. The two springs are suspended on the abutments L and M so that they can be adjusted and, on the other hand, they attack the bolt G of the tie rod H , which in turn is connected to the flywheel D by the hinge bolt /. The stronger spring F ₁ counteracts the centrifugal moment, while the weaker spring F ₂ acts in the sense of the centrifugal moment in the beginning of the movement period. The path of point G when swinging body D is determined by the fact that point / moves on a circle around E , and that the pull rod always adjusts itself in the direction of the instantaneous resulting spring tension. By appropriately arranging the joint J and by choosing the springs accordingly, point G initially moves approximately in the direction of the weaker spring F ₂ , i.e. also approximately on an arc around the suspension point L of the stronger spring F ₁ . As a result, the tension of F ₂ increases without its lever arm changing significantly with respect to E , while on the other hand for spring F ₁ the lever arm becomes smaller if the tension remains constant. For these two reasons the resulting torque, caused by the springs, decreases rapidly at the beginning, so that due to the increasing excess of the centrifugal torque, the flywheel mass flies out with greater acceleration. According to these laws, the movement takes place until the pull rod H hits the stop N of the flywheel D and from now on is to be regarded as rigidly connected to it. As a result, the joint J becomes less effective and the point of application of the resulting spring tension is shifted from J to point G, which from now on moves in a circle around E. As a result of this, the spring F _{1 is} strongly tensioned, with a simultaneous increase in its lever arm, the retroactive torque increases very quickly, while the moment of F ₂ initially acting in the sense of centrifugal force soon becomes zero and then with a steady increase in the same sense as F ₁ thus counteracts the centrifugal moments. This results in a kink in the curve of the resulting spring torque at the critical point at which the tie rod stops, and the second branch of the curve rises very quickly, whereby a braking effect is achieved in the last part of the movement of the flywheel. As soon as the spring moment has reached the magnitude of the momentary centrifugal force moment, a stable state of equilibrium occurs and the flyweight comes to a standstill before it has reached the stop K. However, since the number of revolutions of the armature continues to increase, the flyweight moves slowly and comes to rest against the stop K without any material. By adjusting the springs accordingly, it is easy to bring the swing weight to a standstill about 2 to 3 mm in front of the stop K.

Reibungswiderstände treten nur auf am Bolzen E, im Gelenk J (das übrigens bald aufser Wirkung tritt), im Gelenk G und an den Schleifcontacten B. Frictional resistance only occurs on the bolt E, in the joint J (which, by the way, will soon have an effect), in the joint G and on the grinding contacts B.

Der Stromschlufs selbst erfolgt in der Weise, dafs die drei StromschlufsstUcke B, welche entsprechend dem Kurzschlufskörper ausgedreht sind und von den Druckfedern O angedrückt werden, gleichzeitig durch die Metallfläche P kurz geschlossen werden. In dem Kurzschlufskörper ist ein Isolirstück Q. eingesetzt, auf dem in der Ruhestellung die drei Stücke B aufliegen. Die Abmessungen des Isolirstückes Q. und der Stromschlufsfläche P sind so gewählt, dafs der Kurzschlufskörper einen genügend grofsen Bogenweg beschreibt, ehe die Fläche P mit den Stücken B in Berührung kommt, so dafs der Stromschlufs mit grofser Geschwindigkeit und infolge der gedrehten Flächen in durchaus sicherer Weise erfolgt. Die bremsende Wirkung der Federn bringt den Kurzschlufskörper erst dann zum Stillstand, wenn voller Stromschlufs vorhanden ist.The electrical circuit itself takes place in such a way that the three electrical circuit pieces B, which are twisted out according to the short circuit body and are pressed on by the compression springs O, are short-circuited by the metal surface P at the same time. In the short-circuit body, an insulating piece Q. is inserted, on which the three pieces B rest in the rest position. The dimensions of the insulating piece Q. and the circuit area P are chosen so that the short-circuit body describes a sufficiently large arc path before the surface P comes into contact with the pieces B , so that the circuit is made at greater speed and, as a result of the rotated surfaces, more safely Way done. The braking effect of the springs only brings the short-circuit body to a standstill when there is a full electrical circuit.

Da die MassenVertheilung des Apparates unsymmetrisch ist, so wird derselbe durch Anbringung eines Gewichtes R ausbalancirt.Since the mass distribution of the apparatus is asymmetrical, it is balanced by attaching a weight R.

Claims

Patent Claims:

ι. Centrifugal pendulum for short-circuiting the armature winding of three-phase motors, marked by such an arrangement of the flywheel and the tension springs, that this depends on the number at which the the engagement is to take place, the torque of the centrifugal force, based on the pivot point of the flywheel, quickly grows, while the torque of the tension springs decreases sharply at the beginning of the period of motion for the purpose of rapid engagement, but then suddenly increases again more strongly than the centrifugal moment for the purpose of a gentle stop.

2. An embodiment of the under 1. marked Device in which the

The three cylindrical grinding contacts are briefly closed by a cylindrically twisted electrical connection piece that is rigidly connected to the flywheel.
An embodiment of the under ι. characterized device, in which the sudden increase in the spring torque is achieved by sudden enlargement of the lever arm, namely by stopping a nose located on the flywheel hub on the pull rod of the spring. ■

For this purpose ι sheet of drawings.