DE128266C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT. Y&

PATENTSCHRI

ή 128266 KLASSE 21 d.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche es ermöglichen, ein- oder mehrphasige Wechselstrommotoren unter Belastung anlaufen zu lassen und während des Ganges ihre Geschwindigkeit zu ändern. Die Vorrichtung ermöglicht ferner das rasche Anhalten des Motors, ohne dafs es ' nöthig ist, die. Umkehrung der Drehungsrichtung des Läufers durch eine Umkehrung des Stromes zu bewirken, ein Mittel, welches hinsichtlich der Erhaltung der Maschinen gefährlich und schädlich ist.

Das Princip, auf welchem die Vorrichtung beruht, wird durch beiliegende Zeichnungen veranschaulicht.

Fig. ι derselben ist ein Gesammtschaltungsplan.

Fig. 2 bis 23 sind schematische Darstellungen der durch die verschiedenen Lagen der Gleit schiene bewirkten Schaltungen.

Fig. 24 ist ein die verschiedenen unter dem Einflufs der Verschiebung der Gleitschiene herbeigeführten Geschwindigkeiten veranschaulichendes Diagramm.

Fig. 25 stellt die Schalttafel mit den Contacten und der Gleitschiene dar.

Fig. 26 zeigt den Motor.

Fig. 27 ist eine Einzelansicht in vergröfsertem Mafsstabe, welche die Stromzuführung zum Ständer veranschaulicht.

Der in Fig. 26 dargestellte Motor ist folgendermafsen eingerichtet:

Der Läufer α ist auf eine Welle b aufgekeilt, die sich zwischen zwei Stehlagern dreht. Um diese Welle kann sich, angetrieben durch ein Zahnrad h, der Ständer c mit den Schleifringen defg (deren Anzahl von der maximalen Polzahl des Motors abhängt) frei drehen. Das Rad h erhält seinen Antrieb durch ein Zahnrad z, welches auf der Welle eines Gleichstrommotors j sitzt. Letzterer ist in Fig. 1 schematisch als Hauptstrommotor mit veränderlichem Vorschaltwiderstand /t, der eingeschaltet bleiben darf, dargestellt. Der Motor j wird durch eine geeignete Stromquelle / gespeist, und besorgt den Antrieb des Ständers.

Die veränderliche Polzahl ist nur vorgesehen, um verschiedene relative Geschwindigkeiten beim Motor erzeugen zu können, nicht aber, um, wie bei verschiedenen anderen Motoren, die Geschwindigkeit während des Ganges zu ändern.

Das zu Grunde liegende Princip, welches sich auf die Geschwindigkeitsänderung und das Anlaufenlassen bezieht, ist folgendes:

Wenn der Läufer sich mit normaler Geschwindigkeit dreht und das Induktionsfeld stillsteht, so ist die relative Geschwindigkeit zwischen dem Ständer und Läufer gleich der absoluten Geschwindigkeit des letzteren.

Wenn man indessen bei normaler Geschwindigkeit des Läufers Strom in den Motor j schickt, so setzt sich dieser in Umdrehung und nimmt den Ständer mit. Aus der Be-

wegung des Ständers ergiebt sich, dafs die Windungen des Läufers die Kraftlinien ■ des Induktionsfeldes nicht mehr mit derselben relativen Geschwindigkeit schneiden und dafs sich die absolute Geschwindigkeit des Läufers nach bekannten Gesetzen entsprechend der dem Ständer ertheilten Umlaufszahl ändert. Dreht sich der Ständer in demselben Sinne wie der Läufer, so nimmt die relative Geschwindigkeit für einen Augenblick ab. Alsbald aber wächst das Drehmoment und ^der Läufer sucht die relative Geschwindigkeit wieder zu erlangen, die er vorher hatte, wodurch seine absolute Geschwindigkeit entsprechend der Umlaufszahl des Ständers erhöht wird.

Ebenso wird, wenn die Drehung des Ständers in umgekehrtem Sinne zum Läufer erfolgt, die relative Geschwindigkeit gesteigert, das Drehmoment nimmt indessen ab, der Läufer hat das Bestreben, seine relative Geschwindigkeit wieder zu erreichen, und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Läufers vermindert sich infolge dessen entsprechend derjenigen des Ständers.

Hiernach ergiebt sich nachstehende Aufstellung für das Verhältnifs der Geschwindigkeiten des Ständers und des Läufers, wenn man als positiv die Geschwindigkeit des Ständers bei seiner Drehung im entgegengesetzten Sinne zum Läufer, als negativ die Geschwindigkeit im umgekehrten Falle annimmt:

Geschwindigkeit
des Ständers

V = O ν = 0,1 ν = 0,2

Geschwindigkeit
des Läufers

ν = ι

V = 0,9

V == 0,8

V ^=	I	-0,1
V =		- 0,2
ν —

V =	O
V =
V =	1,2

Nimmt man an, der Läufer befinde sich in Ruhe, und dehnt diese Betrachtung auf die relativen Geschwindigkeiten weiter aus. Wenn man während des Ruhezustandes des Läufers den Ständer auf diejenige Winkelgeschwindigkeit bringt, welche der Läufer bei normalem Gange besitzen mufs, so wird man einen Grenzpunkt erreichen, wo der Läufer in dem einen oder dem anderen Sinne anlaufen wird, je nach der Drehrichtung des Ständers, wie auch immer der hineingeschickte Strom sein mag. Es ist dies also ein Mittel, um den Motor zum Anlaufen zu bringen.

Der hier beispielsweise beschriebene Motor kann mit zwei relativen Geschwindigkeiten laufen, je nachdem die Verbindungen auf der Schalttafel hergestellt sind.

Diese Schalttafel ist folgendermafsen ausgebildet:

Durch eine Gleitschiene nt (Fig. ι und 25), welche mittels einer Kurbel r auf einer Schraubenspindel q verschiebbar ist, können die Niederspannungsspulen mehrerer Transformatoren oder die einzelnen Spulengruppeii eines einzigen Transformators parallel, hinter einander oder gemischt geschaltet werden.

In den beiliegenden Zeichnungen sind der Einfachheit wegen nur zwei Transformatoren η und 0 dargestellt (Fig. 1 und 2 bis 23).

Ferner bezieht sich die Erfindung auf den in Fig. ι schematisch dargestellten Motor.

Der Ständer c ist in so viel Spulengruppen getheilt, als der maximalen Polzahl entspricht, die man dem Motor zu geben wünscht. Der Anfang einer Spulengruppe und das Ende der benachbarten Gruppe werden zusammen an einen der Schleifringe defg angeschlossen, die sich gleichzeitig mit dem Ständer drehen, so dafs also die Verbindungen mit dessen Spulen starr sein können.

Die in Fig. 27 dargestellten Bürsten jj nehmen den aus den Spulengruppen der Transformatoren η und 0 kommenden Strom auf und führen ihn durch Schleifringe den Spulengruppen des Ständers zu. Die Zeichnung stellt nur vier Pole im Maximum für den Motor c dar, denen also vier Schleifringe defg entsprechen. Natürlich kann die Polzahl entsprechend der Einrichtung des Motors und den von ihm zu erfüllenden Bedingungen vermehrt werden.

Es mögen nunmehr die Schaltungen betrachtet werden, welche die Gleitschiene m auf ihrem Wege von rechts nach links, mit Hülfe der auf der Schalttafel angeordneten Contacte der Reihe nach herstellt.

Fig. 2, 3, 4 und 5 zeigen die Stellung der Schiene auf den neun ersten Stromschlufsstücken, von welchen 1 und 9 Ruhecontacte sind. Die Schiene führt nach einander die Spulengruppen der beiden Transformatoren 0 und η in Parallelschaltung in den Stromkreis ein. Der Strom der positiven Pole (für die Polbezeichnung ist natürlich ein bestimmter Zeitpunkt ins Auge gefafst) wird den Bürsten d und /, der Strom der negativen Pole den Bürsten e und g zugeführt. Der Motor ist in diesem Falle vierpolig und hat eine Klemmenspannung vom Werth E, entsprechend einer relativen Geschwindigkeit V.

Die Einschaltung sämmtlicher Spulen der Transformatoren wird durch das Stromschlufsstück 5 bewirkt, während die Stromschlufsstücke 6, 7 und 8 dieselben Schaltungen wie die Contacte 4, 3 und 2 (Fig. 4, 2 und 3) rückwärts herstellen, um den Strom, der bei Erreichung des Stromschlufsstückes 9 gleich Null wird, nicht plötzlich zu unterbrechen,

bevor' die Schaltung geändert' und zur Hintereinanderschaltung der Spulengruppeii übergegangen wird.

Letztere Schaltung wird durch den Uebergang der Gleitschiene auf die Contacte io bis 17 erreicht (vergl. Fig. 6 bis 13).

Der Strom des positiven Poles η wird der Bürste d, derjenige des negativen Poles 0 der Bürste f zugeführt. Der negative Pol η und der positive Pol 0 sind mit einander verbunden. Wenn alle Spulen in den Stromkreis eingeschaltet sind (Fig. 13), so ist der Motor zweipolig und besitzt eine Klemmenspannung vom Werth 2 JE".

Die beiden Verbindungen der Spannung mit den verschiedenen Polzahlen ergeben also einen Motor mit zwei relativen Geschwindigkeiten V und 2 V. In dem nachbeschriebenen Verfahren der Geschwindigkeitsänderung spielt dies übrigens nur eine nebensächliche Rolle.

Fig. 14 bis 17 zeigen die Stellung der Gleitschiene auf den StromschlufsstUcken 18 bis 21, wobei die Wirkung des Gleichstrommotors j allmählich stärker wird, indem zuerst sämmtliche Widerstände k eingeschaltet sind und alsdann allmählich nach einander ausgeschaltet werden.

Fig. 17 zeigt den Motor j in voller Geschwindigkeit, wobei sämmtliche Widerstände ausgeschaltet sind. Diese Maximalgeschwindigkeit, die seiner Berechnung und Bauart zu Grunde liegt, entspricht derjenigen Maximalgeschwindigkeit, welche der Läufer α erhält, wenn der Ständer c stehen bleibt. Der Motor j treibt den Ständer c durch ein Zahnradgetriebe derartig an, dafs letzterer sich mit dem Läufer in demselben Sinne dreht. Die von links nach rechts gerichteten Pfeile zeigen diese Drehungsrichtung an. Die Geschwindigkeit des Läufers ist auf dem Contacte 21 gleich 2 (2 V) also 4 V. Thätsächlich ist die relative Geschwindigkeit des Läufers 2 F, aber seine absolute Geschwindigkeit verdoppelt sich infolge der in demselben Sinne und mit gleicher Geschwindigkeit erfolgenden Bewegung des Ständers.

In Fig. 18 bis 23 ist die Verschiebung der Gleitschiene m auf den Contacten 22 bis 27 veranschaulicht, welche dazu dient, den Läufer a während des Ganges der Maschine plötzlich anzuhalten. Dieses Anhalten wird durch Umkehrung der Drehungsrichtung des Ständers bewirkt, d. h. letzterer wird in entgegengesetztem Sinne zu dem Läufer gedreht.

Fig. 18 bis 20 veranschaulichen, wie der allmähliche Stillstand des Motors j erfolgt, während Fig. 21 bis 23 durch die von rechts nach links gerichteten Pfeile die Einleitung der Drehung des Ständers c in entgegengesetztem Sinne zum Läufer α zeigen.

Da das Verfahren ' zur Aenderuhg der Geschwindigkeit jeder relativen Geschwindigkeit des Läufers angepafst werden kann, hätte eine Schalttafel dargestellt werden können, die schon nach Contact 5 den Ständer in Bewegung setzen würde, also nach der relativen Geschwindigkeit V. Auf diese Weise hätten alle relativen Geschwindigkeiten zwischen 0 und 2 V erreicht werden können. Der Einfachheit halber ist nur auf die zweite relative Geschwindigkeit im Einzelnen näher eingegangen worden.

Auch könnte diese Ueberlegung für jede relative Geschwindigkeit wiederholt werden, wenn eine gröfsere Polzahl vorhanden wäre, mittels welcher auch mehr als zwei relative Geschwindigkeiten herzustellen wären. Das Wesentliche besteht darin, dafs der Motor während seines normalen Ganges eine unveränderliche Polzahl besitzt und dafs das Verfahren zum Anlaufenlassen und zur Geschwindigkeitsänderung auf der Bewegung des Ständers beruht.

Wie oben dargelegt ist, wird das Stillsetzen des Läufers dadurch bewerkstelligt, dafs man den FfülfsmotorJ mit einer, solchen Geschwindigkeit sich drehen läfst, dafs der Ständer c dieselbe Geschwindigkeit wie der Läufer a, jedoch in umgekehrtem Sinne, erhält.

Fig. 24 stellt eine Geschwindigkeitscurve dar, welche die durch die Benutzung der Schalttafel erreichbaren steigenden Geschwindigkeiten und das plötzliche Anhalten des Motors erkennen läfst. Die 27 Contacte der Schalttafel sind hierbei als Abscissen, die Geschwindigkeiten vom Stillstande bis zu dem Werlhe 4 V als Ordinaten aufgetragen. Wenn der gesammte Strom in den Motor mit vier Polen eingeführt wird und man, von dem Contacte 5 ausgehend, den Strom unterbricht, um ihn stufenweise in den Motor mit zwei Polen überzuführen, so wird die Geschwindigkeit wegen der lebendigen Kraft des Motors bezw. " der in der Masse des Motors aufgespeicherten Energie nicht gleich Null werden, vielmehr vermindert sich die Geschwindigkeit nur, und diese Verminderung kann, da der Uebergang auf die verschiedenen Contacte sich rasch bewerkstelligen lä'fst, nur einen geringen Werth erreichen.

Fig. 25 stellt die Schalttafel mit der Gleitschiene m, der Schraubenspindel q und der auf deren Ende sitzenden Kurbel r dar.

Claims (1)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Verfahren, um ein-, oder mehrphasige Wechselstrominduktionsmotoren unter Belastung anzulassen und ihre Geschwindigkeit während des Ganges zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dafs der Ständer durch einen von aufsen ertheilten Antrieb

   in gleichem oder entgegengesetztem Sinne wie der Läufer mit veränderlicher Geschwindigkeit in Umlauf versetzt wird.
   Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, dafs der Ständer durch einen Gleichstrommotor angetrieben wird, dessen Geschwindigkeit durch Regelung der Stärke seines Betriebsstromes vermittelst eines geeigneten Schalters und Umkehrung der Stromrichtung innerhalb weiter Grenzen allmählich geändert werden kann.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.