DE167549C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Jig 167549 KLASSE 21 d.

Gegenstand der Erfindung ist ein Gleichstrommotor, dessen 'feststehender Teil mit Wechselstrom (Drehstrom) erregt wird, während der Gleichstrom dem umlaufenden Teil mittels Schleifringen und synchron mit dem Erregerfeld umlaufender Bürsten zugeführt wird; der Erregerstrom kann einem Umformer entnommen werden. Durch Regelung des Gleichstrom - Wechselstrom - Umformers

ίο wird ermöglicht, Geschwindigkeit und Drehmoment des Motors in weiten Grenzen zu . regeln. . ' .

Durch die britische Patentschrift 15792/98 ist eine Einrichtung bekannt geworden, bei welcher ein umlaufendes Gleichstromfeld und ein Gleichstromanker mit gegenüber dem Kollektor bewegten Bürsten angewendet wird. Bei dieser Einrichtung können jedoch die Bürsten nur synchron mit dem beweglichen Teil der Maschine umlaufen, d. h. alle Geschwindigkeitsänderungen außerhalb des'Synchronismus sind unmöglich. Auch kann eine solche Maschine nur in unbelastetem Zustande anlaufen.

Nach der vorliegenden Erfindung wird zur Erregung ein Wechselstromdrehfeld benutzt und läßt sich allein durch Einwirken auf eine elektrisch und mechanisch unabhängige Erregermaschine (Umformer) eine innerhalb weiter Grenzen veränderliche Geschwindigkeit des Erregerdrehfeldes erzielen. Die Geschwindigkeit des Läufers der neuen Maschine hängt von zwei veränderlichen Größen ab: 1. von der elektromotorischen Kraft an den Erregerklemmen, 2. von der Periodenzahl der Erregerströme (Geschwindigkeit des rotierenden Umformers) und von der Geschwindigkeit der synchron und in gleicher Richtung mit dem rregerfeld umlaufenden Bürsten. Der Läufer

nimmt also eine mehr oder weniger große Geschwindigkeit an, je nachdem die elektromotorische Kraft an den Bürsten A, B mehr oder weniger groß ist.

Der Motor dient zu dem Zwecke, große Geschwindigkeits- und Leistungsänderungen, ein sehr sanftes Anlassen ohne bedeutenden Stromverbrauch und eine konstante elektromotorische Kraft zu erzielen.

Um ähnliche Resultate mit gewöhnlichen Elektromotoren zu erlangen, müßte man zu sehr großen Widerständen greifen oder zu Kupplungen unter . Anwendung mehrerer Elektromotoren. Wenn man andererseits einfach auf die Erregung eines gewöhnlichen Gleichstrommotors einwirkt, erhält man weniger große und praktisch unzureichende Änderungen, selbst wenn man in dem magnetischen Stromkreis sehr niedrige Induktionen verwendet, d. h. sehr schwere Maschinen baut.

In der Zeichnung ist die Schaltung eines Elektromotors nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. ι die Erregermaschine, welche in diesem Fall aus einem Umformer zur Umwandlung von Gleichstrom in dreiphasigen Wechselstrom besteht, und

Fig. 2 den Elektromotor, dessen festes Magnetsystem durch dreiphasigen Wechselstrom erregt wird und dessen Anker mittels Gleichstrom gespeist wird.

Die drei um 120° auseinander liegenden Punkte 1,2,3 (^¹S- ^I) der Ankerwicklung des Umformers, welche mit Gleichstrom gespeist wird, sind mit Kollektorringen gⁱ,g²,g^s verbunden. In der Zeichnung sind sie in einer Ebene liegend dargestellt. An den Bürsten P, P, I^s steht Dreiphasenstrom zur Verfügung. .

Das feste Magnetsystem ^S" des Elektro-

motors (Fig. 2), welches aus Bleclisclieiben besteht, ist mit einer in gleicher Weise in drei um I2O° auseinanderliegende Abschnitte geteilten Wicklung versehen, deren Abzweigungspunkte 1', 2', 3' mit den Bürsten I¹, P, I^s verbunden sind. In dem festen Magnetsystem S wird ein zweipoliges Drehfeld erzeugt, welches sich in Synchronismus mit dem Anker des Umformers dreht.

Werden durch irgend ein mechanisches Mittel die Bürsten A und B (Fig. 2) in Synchronismus mit dem Erregerfeld und in dem gleichen Sinne in Drehung versetzt (z. B. von dem Umformer aus), und wird vermittels der mit den Ringen α und b in Verbindung stehenden Bürsten ein Gleichstrom in den umlaufenden Anker R hineingeschickt, so werden die Gleichstrompole des Ankers R den durch das Drehfeld erzeugten Polen des festen Teiles folgen, während der Läufer sich in der entgegengesetzten Richtung in Gang setzt. Es wird sich hieraus eine verhältnismäßig große Geschwindigkeit der Ankerdrähte in bezug auf das Feld ergeben, auch wenn der Anker sich nur mit einer geringen Geschwindigkeit dreht, weil das Feld im entgegengesetzten Sinne gegenüber dem beweglichen Organ umläuft und die relative Geschwindigkeit der Drähte in bezug auf den Magnetfluß gleieh der Summe dieser Geschwindigkeiten ist, d. h. gleieh der Geschwindigkeit des Läufers vermehrt um die Geschwindigkeit der Bürsten, welche mit der des Feldes übereinstimmt.

Wie oben angedeutet, kann man anstatt der von dem Umformer gelieferten Wechselströme jeden anderen Wechselstrom verwenden, welcher von einer beliebigen Quelle herrührt, unter der Bedingung, daß die Bürsten stets bei ihrer Drehung in Synchronismus und in gleieher Richtung mit dem von diesen Strömen erzeugten Drehfeld umlaufen.

Wenn also mit V die Geschwindigkeit des Drehfeldes in S, welche mit der Bürstengeschwindig'keit übereinstimmt, und mit ν die Eigengeschwindigkeit des Ankers bezeichnet wird, so wird die Geschwindigkeit der Bewegung der Ankerdrähte in bezug auf das Feld in R und 5" gleich V -f- ν sein. Wenn die elektromotorische Kraft des den Anker R speisenden Stromes konstant ist, so wird jede Veränderung der Geschwindigkeit V des Drehfeldes in 5" unter gleichzeitig erfolgender Änderung der Bürstengeschwindigkeit gleieh große Änderungen der Motorgeschwindigkeit ν hervorrufen. Bei der Periodenzahl Null wird das Feld ein festes, und der Läufer dreht sich mit seiner höchsten Geschwindigkeit. Man hat daher ein Mittel zur Regulierung der Geschwindigkeit bei konstanter elektromotorischer Kraft an den Bürsten des Ankers, was die beste Bedingung für einen guten Nutzeffekt ist.

Die Veränderung der Drehgeschwindigkeit des Wechselstromfeldes V und der Bürsten A₁ B kann auf verschiedene Weise erhalten werden: Indem ein einfacher Widerstand in die Gleichstromzuleitung zum Anker des Gleichstrom - Wechselstrom - Umformers eingeschaltet wird oder indem, was auf dasselbe hinauskommt, die elektromotorische Kraft an den Klemmen in, η vermindert wird. In diesem Falle besitzen die Veränderungen eine doppelte Wirkung, indem sie auf die Periodenzahl des Drehstromes und auf die magnetomotorische Kraft des Feldes in 5¹ einwirken. Auch kann nur das magnetische Feld des Erregerumformers beeinflußt werden. Dies hat zur Wirkung, daß die Periodenzahl vermehrt oder vermindert wird, ohne merkliche Änderung der magnetomotorischen Kraft des festen Teiles S.

Es ist augenscheinlich, daß diese Änderung der Frequenz Veränderungen der Impedanz in dem Stromkreis 5" zur Folge hat. Aber praktisch ist es sehr leicht, infolge der Nachgiebigkeit der Regulierung die Beständigkeit des Magnetflusses zu sichern.

Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf diesen als Beispiel angenommenen Einzelfall. Es kann Trommeloder Ringwicklung benutzt werden, ebenso können mehrpolige Maschinen zur Verwendung gelangen.

Auch können zur Erregung des Feldes in 5" ein- oder mehrphasige Wechselströme zu Hilfe genommen werden, welche von geeigneten Erzeugern abgenommen werden. Der in Form eines Ringes angeordnete, feststehende Teil 5" kann beliebig durch vorspringende Pole (wobei sich alsdann das Feld stoßweise und nicht fortschreitend bewegt) ersetzt werden mit Stern- oder Dreieckschaltung der Wicklung. Endlich kann die neue Einrichtung auch zur Gleichstromerzeugung verwendet werden.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß dem umlaufenden, mit Kommutator versehenen Teil der Gleichstrom mittels Schleifringe und synchron und in gleicher Richtung mit dem Drehfeld bewegter Bürsten zugeführt wird, das in dem feststehenden Teil mittels Wechselstrom erregt wird.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erregende Wechselstrom einem die Bürsten antreibenden Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer entnommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.