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Ml IV.V Ml IV.V

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

In vielen Betrieben mit mehrphasigen Wechselstrommotoren werden von den Motoren grofse Anzugskräfte verlangt. Triebmaschinen, welche für hohes Anzugsmoment gebaut sind, erfordern einen bedeutenden Magnetisiruhgsstrom und belasten daher das Netz sowohl bei normalem Gange wie besonders bei Leerlauf unnöthig stark mit wattlosen Strömen. Um diesen Uebelstand zu beseitigen, ohne das Anlaufsmoment und die Ueberlastungsfähigkeit der Triebmaschine herabzusetzen, wäre es vortheilhaft, den Magnetisirungsstrom in jedem Augenblick dem geforderten Drehmoment anzupassen. Nun ist das Anzugsmoment eines Inductionsmotors ebenso wie seine Leistung proportional dem Quadrat der zugeführten Spannung und der Magnetisirungsstrom ist direct proportional der Spannung.In many plants with multi-phase AC motors, the motors are larger Requires tightening forces. Driving machines, which are built for high torque, require a significant Magnetisiruhgsstrom and therefore load the network at both normal gait as especially when idling, unnecessarily strong with wattless currents. Around to eliminate this disadvantage without reducing the starting torque and the overload capacity of the To reduce the driving machine, it would be advantageous to reduce the magnetizing current at every moment adapt to the required torque. Now is the starting torque of an induction motor just as its power is proportional to the square of the voltage applied, and the magnetizing current is directly proportional the tension.

Gemäfs vorliegender Erfindung werden unnöthig hohe wattlose Ströme dadurch vermieden, dass die dem Motor zugeführte Spannung selbstthätig der Belastung entsprechend geändert wird.According to the present invention, unnecessarily high wattless currents are avoided by that the voltage supplied to the motor is automatically changed according to the load.

Fig. ι ist die schematische Darstellung einer Anordnung, durch welche dieses Ziel für einen Drehstrommotor erreicht wird. Die drei Phasen des Betriebsstromes werden durch die Leitungen abc in drei einspulige Transformatoren d ef geleitet, welche in Sternschaltung liegen. Je ein Theil der Windungen der drei Spulen ist an drei auf einem Kreisumfang angeordnete Sätze von Stromschlufsstücken angeschlossen, über welche der Hebel g streicht, von dessen drei Schleifstücken die Zuleitungen h i k zu den Klemmen des Motors gehen. Der Hebel g ist um den Punkt 0 drehbar und steht unter dem Einflüsse einer Feder / und einer Magnetisirungsspule m, welche auf die an einem der Hebelarme befestigte eiserne Nase η wirkt. Die Magnetisirungsspule m wird von einer oder mehreren Phasen des Drehstroms durchflossen. Die Anordnung ist so getroffen, dafs die Magnetisirungsspule m den Hebel g auf Stromschlufsstücke mit höherer Spannung zu stellen sucht, während die Feder / dem entgegen wirkt. Wenn der Motor vom Netz abgeschaltet ist, so ist die Spule m stromlos und der Hebel steht auf den Stromschlufsstücken niedrigster Spannung. Damit der beim Anlassen des Motors stets auftretende starke Stromstofs den Hebel g nicht plötzlich auf höchste Spannung einstellt, ist an dem Hebel in passender Weise ein Kolben u befestigt, der sich in dem Cylinder ν bewegt. Der Cylinder ν hat zwei Oeffnungen, eine kleine Oeffnung w am Boden und eine grofse Oeffnung χ in der Wandung. Geht der Hebel auf Stromschlufsstücke' höherer Spannung, so wird der Kolben aus dem Cylinder herausgezogen. Fig. Ι is the schematic representation of an arrangement through which this goal is achieved for a three-phase motor. The three phases of the operating current are passed through the lines abc into three single-coil transformers d ef , which are connected in a star connection. Each part of the turns of the three coils is connected to three sets of current connection pieces arranged on a circumference, over which the lever g passes, from whose three contact pieces the leads hik go to the terminals of the motor. The lever g can be rotated about the point 0 and is under the influence of a spring / and a magnetizing coil m, which acts on the iron nose η attached to one of the lever arms. The magnetizing coil m is traversed by one or more phases of the three-phase current. The arrangement is made in such a way that the magnetizing coil m seeks to place the lever g on current circuit pieces with a higher voltage, while the spring / counteracts this. When the motor is switched off from the mains, the coil m is de-energized and the lever is on the low voltage power connector. So that the strong currents that always occur when the engine is started does not suddenly set the lever g to the highest voltage, a piston u , which moves in the cylinder ν , is attached to the lever in a suitable manner. The cylinder ν has two openings, a small opening w at the bottom and a large opening χ in the wall. If the lever moves to higher voltage electrical circuit pieces, the piston is pulled out of the cylinder.

Wenn die Spule m stromlos ist, befindet sich der Kolben u zwischen Oeffnung χ und Cylinderboden; bei Leerlauf des Motors, also bei schwach erregter Spule m, steht der Kolben bereits auf der anderen Seite der Oeffnung x.When the coil m is de-energized, the piston u is between the opening χ and the cylinder base; When the engine is idling, i.e. when the coil m is weakly excited, the piston is already on the other side of the opening x.

Wird nun der Motor ohne Last angelassen, so ist der kurz andauernde Stromstofs wegen des starken Widerstandes des Kolbens nicht im Stande, die Stellung des Hebels zu verändern. Wenn der Motor in Gang kommt, sinkt die Stromstärke in den Zuleitungen, dieIf the engine is started without a load, the short-term electricity is due unable to change the position of the lever due to the strong resistance of the piston. When the motor starts up, the amperage in the leads drops

stetig wirkende Anziehung der Spule m auf η zieht aber den Kolben aus dem Cylinder bis über die Oeffnung χ heraus. Alsdann vermag der Kolben der weiteren Bewegung des Hebels keinen Widerstand mehr entgegenzusetzen, und wenn der Motor belastet wird, so stellt sich der Hebel entsprechend der Stromstärke in den Zuleitungen auf bestimmte Stromschlufsstücke ein. Bei richtiger Abmessung aller Verhältnisse kann man erreichen, dafs in jedem Augenblick der Magnetisirungsstrom einen möglichst kleinen Werth besitzt.However, the constant attraction of the coil m to η pulls the piston out of the cylinder beyond the opening χ . Then the piston can no longer offer any resistance to the further movement of the lever, and when the motor is loaded, the lever adjusts itself to certain electrical circuit pieces according to the current intensity in the supply lines. If all proportions are correctly measured, it can be achieved that the magnetizing current has as small a value as possible at any moment.

Wird der Motor unter solcher Last angelassen , dafs er bei der niedrigen Anfangsspannung nicht angeht, so entnimmt er dem Netz dauernd einen starken Strom, der die Spule m erregt. Der Kolben u wird erst allmälig, dann schneller aus dem Cylinder herausgezogen, und damit steigt die Klemmenspannung des Motors, bis derselbe anläuft. Je mehr er sich dem Synchronismus nähert, desto weniger Strom wird dem Netz entnommen, die Feder / wird die Anziehung von m auf η überwinden, wodurch die Klemmenspannung und damit der Magnetisirungsstrom verkleinert wird.If the motor is started under such a load that it does not start at the low initial voltage, it continuously draws a strong current from the network, which excites the coil m. The piston u is pulled out of the cylinder gradually, then more quickly, and the terminal voltage of the motor increases until it starts up. The closer it approaches synchronism, the less current is drawn from the network, the spring / will overcome the attraction from m to η , whereby the terminal voltage and thus the magnetizing current is reduced.

Die Anordnung kann in mannigfacher Weise geändert werden. So kann die Spule m ebensowohl in einer der Leitungen α b c h i k wie im Nebenschlufs zu einer derselben liegen; auch können statt der einspuligen Transformatoren gewöhnliche Transformatoren mit Primär- und Secundärwickelung benutzt werden.The arrangement can be changed in many ways. Thus, the coil m can just as well be in one of the lines α bchik as in the bypass to one of the same; Instead of single-coil transformers, ordinary transformers with primary and secondary windings can also be used.

Eine zu schnelle selbstthätige Schaltung wird auch durch die in Fig. 2 dargestellte Anordnung vermieden. Hier wird der Hebel g durch einen Hülfsmotor^ bewegt, der durch den Schalter q an die Leitungen abc angeschlossen wird. Es sind zwei Sätze von Stromschlufsstücken rs für q vorgesehen. Wenn der Hauptmotor ausgeschaltet ist, wird q durch die Feder / auf den Stromschlufsstücken r gehalten. Bei dieser Lage des Schalters ist die Umlaufsrichtung des Hülfsmotors eine solche, dafs der Hebel g auf die Stromschlufsstücke niedriger Spannung eingestellt wird. Liegt der Schalter an s, so ändert sich die Drehrichtung des Hülfsmotors p. Die Stellung des Schalters q wird beeinflufst durch die Magnetisirungsspule m, welche auf den an q befestigten Eisenkern η wirkt. Die Spule m liegt in einer oder mehreren der Leitungen ab c hi k oder im Nebenschlufs zu einer oder mehreren derselben. Too fast automatic switching is also avoided by the arrangement shown in FIG. Here the lever g is moved by an auxiliary motor ^ which is connected to the lines abc by the switch q . There are two sets of power loop pieces rs for q . When the main motor is switched off, q is held by the spring / on the electrical connection pieces r . In this position of the switch, the direction of rotation of the auxiliary motor is such that the lever g is set to the low-voltage electrical circuit pieces. If the switch is on s, the direction of rotation of the auxiliary motor p changes. The position of the switch q is influenced by the magnetizing coil m, which acts on the iron core η attached to q. The coil m lies in one or more of the lines from c hi k or in the bypass to one or more of the same.

Ferner ist eine Vorrichtung vorgesehen, welche in der Figur nicht angegeben ist. Diese bewirkt in bekannter Weise, dafs der Hebel g in seinen äufsersten Stellungen die Leitungen t oder y unterbricht, und zwar wird t unterbrochen, wenn der Hebel g auf höchste Spannung eingestellt ist, y dagegen, wenn er auf dem Punkte niedrigster Spannung steht.Furthermore, a device is provided which is not indicated in the figure. This has the effect, in a known manner, that the lever g interrupts the lines t or y in its outermost positions, namely t is interrupted when the lever g is set to the highest tension, y on the other hand, when it is at the point of the lowest tension.

Die Spannkraft der Feder / ist gegen die Anziehungskraft, welche in auf η ausübt, so abgeglichen, dafs der Schalter q auf den Stromschlufsstücken r aufliegt, so lange der Strom in den Zuleitungen unter der normalen Betriebsstärke bleibt. Erreicht er die normale Stärke, so wird q von r abgezogen und stellt sich zwischen r und s ein. Bei übernormaler Stromstärke in den Zuleitungen legt sich q gegen die Contacte 5.The clamping force of the spring / is balanced against the attractive force exerted on in η so, the switch DAF q to r Stromschlufsstücken rests as long as the current remains in the supply lines of the normal operating level. When it reaches normal strength, q is subtracted from r and is set between r and s . If the current in the supply lines is above normal, q is placed against the contacts 5.

Die Anordnung wirkt in folgender Weise: Wenn der Hauptmotor ausgeschaltet ist, so steht der Hebel g stets auf dem Punkt niedrigster Spannung, die Leitungeny sind unterbrochen, der Schalter q liegt an r. Wird der Hauptmotor eingeschaltet, so wird m stark erregt und zieht den Schalter q an die Stromschlufsstücke s. Der Hülfsmotor ρ wird durch die Leitungen t gespeist und dreht den Hebel g so, dafs die Spannung in h i k wächst. So bald der Hebel g auf dem Stromschlufsstück höchster Spannung angelangt ist, unterbricht er selbstthätig die Leitungen t; der Hülfsmotor ρ bleibt stehen.The arrangement works in the following way: When the main motor is switched off, the lever g is always at the point of lowest voltage, the lines y are interrupted, the switch q is connected to r. When the main motor is switched on, m is strongly excited and pulls the switch q to the circuit s. The auxiliary motor ρ is fed through the lines t and turns the lever g so that the voltage in hik increases . As soon as the lever g has reached the electrical circuit with the highest voltage, it automatically interrupts the lines t; the auxiliary motor ρ stops.

Wenn nun der Hauptmotor in Gang kommt, so geht die Stromstärke in den Zuleitungen herunter, und zwar sinkt sie bei normaler Last unter den normalen Werth, da die Klemmenspannung des Motors übernormal ist. Der Schalter g wird durch den Hülfsmotor zurückgedreht, bis die Stromstärke in den Zuleitungen den normalen Werth besitzt. Alsdann wird q von r abgehoben und der Hülfsmotor ausgeschaltet. Bei Belastungsänderungen ändert sich die Stromstärke in der Spule m und der Schalter q spielt zwischen den Stromschlufsstücken s und r und regelt vermittelst des Hülfsmotors ρ und des Hebels g die Klemmenspannung des Hauptmotors und damit den Magnetisirungsstrom.When the main motor starts up, the current intensity in the supply lines goes down, and in fact it sinks below the normal value under normal load, since the terminal voltage of the motor is above normal. The switch g is turned back by the auxiliary motor until the current in the supply lines has the normal value. Then q is lifted from r and the auxiliary motor is switched off. When the load changes, the current in the coil m changes and the switch q plays between the current s and r and regulates the terminal voltage of the main motor and thus the magnetizing current by means of the auxiliary motor ρ and the lever g.

Claims

Patent Claims:

ι. Procedure to avoid unnecessarily strong magnetizing currents in induction motors, characterized, . that according to the measure dependent on the slip of the engine Amperage in the supply lines a voltage regulator is moved in such a way that in the event of a high amperage in the supply lines the terminal voltage of the motor is increased, if the current is low it is decreased.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that a magnetizing coil excited by a spring and a magnetizing coil corresponding to the strength of the magnetizing current The switch that affects the direction of rotation of an auxiliary motor determines which one Shift lever moves the secondary

The number of turns of the transformers through which the induction motor is fed is changed in a suitable manner.
Arrangement according to claim i, characterized in that a switching lever regulating the voltage is under the influence of a magnetizing coil, the excitation of which is proportional to the operating current, in connection with a damping consisting of piston and cylinder, in such a way that two openings are attached to the cylinder That, when the magnetizing coil is de-energized, the space closed off by the piston is in communication with the atmosphere only through a small opening, but that even when the engine is idling the piston is pulled out through the second larger opening by the magnetizing coil acting on the lever that the movement of the gearshift lever is opposed by brief current surges when the engine is started, but that the setting of the lever is not slowed down while the engine is in motion.

For this purpose ι sheet of drawings.