DE176443C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 176443 KLASSE 21 c. GRUPPE

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für Nebenschlußmotoren, die mit wechselnden Geschwindigkeiten laufen sollen, und die beispielsweise zum Antrieb von Druckmaschinen, Aufzügen, Eisenbahnen, Straßenbahnen und ähnlichen Fahrzeugen benutzt werden sollen.

Die Geschwindigkeit solcher Motoren kann entweder dadurch geändert werden, daß man

ίο die Spannung des dem Anker zugeführten Stromes oder aber die Stärke des Motorfeldes ändert.

Die dem Anker zugeführte Spannung kann entweder mit Hilfe eines hinter den Anker geschalteten Widerstandes geregelt werden, was jedoch eine Stromverschwendung bedeutet, oder aber, wie in dem englischen Patent 14509 v. J. 1891 beschrieben, dadurch, daß die elektromotorische Kraft des Erzeugerteiles eines Motorgenerators geändert wird, der den ■· Anker des zu regelnden Motors mit Strom versorgt. Diese letztere Art hat jedoch den Nachteil, daß der Generator wenigstens ebenso groß, wenn nicht größer als der zu regelnde Motor sein muß, und daß die Verluste in dem Motorgenerator sehr beträchtliche werden, sobald die volle Geschwindigkeit des zu regelnden' Motors erreicht ist.

Bei vorliegender Erfindung besteht der Motorgenerator aus einem Anker, der in einem konstanten Felde arbeitet und wie ein Motor bis zu der Geschwindigkeit des Arbeitsmotors wirkt, die der halben Netzspannung entspricht, jedoch von der halben bis zur vollen Spannung des Arbeitsmotors wie ein Generator arbeitet. Dabei arbeitet der andere Anker des Motorgenerators in einem veränderlichen Felde wie ein Generator bis zur halben Spannung des Arbeitsmotors und wie ein Motor- oder Gegenerzeuger von der halben bis zur vollen Spannung des Arbeitsmotors. Somit ist ein Anker des Motorgenerators stets in einem konstanten Felde, während der andere (hier später der Regulieranker genannt) in einem veränderlichen Felde liegt.

Um die notwendigen Verbindungswechsel in dem Regulieranker bei halber Spannung, wie oben beschrieben, auszuführen, ist es notwendig, plötzlich den Strom in dem Anker zu einer Zeit umzukehren, wenn er gerade in seinem maximalen Felde arbeitet. Sobald dies ausgeführt ist, ist der Regulieranker plötzlich von einem Generatoranker mit voller Belastung in einen voll belasteten Motoranker umgekehrt. Seine Spannung wird dann allmählich vermindert, urii nach und nach die volle Spannung auf den Arbeitsmotor wirken zu lassen.

Die Verminderung der elektromotorischen Kraft des Generators kann dadurch erreicht werden, daß man sein Feld schwächt oder daß man die Geschwindigkeit seines Ankers verringert.

Zur Erreichung des angegebenen Zweckes ist der Anker des Generators derart gewickelt, daß er eine halb so große Spannung erzeugt

wie diejenige, die in dem zu regelnden Motor verwendet wird.

Damit man einen Kraftverlust vermeidet, wenn der Arbeitsmotor mit voller Geschwindigkeit läuft, und der Strom noch durch den Anker des Generators hindurchgeht, so wird der Anker des Generators kurzgeschlossen, sobald der Arbeitsmotor angenähert die Höchstgeschwindigkeit erreicht hat, so daß

ίο dieser dann unmittelbar von der Elektrizitätsquelle gespeist wird. Zu diesem Zweck sind ein selbsttätiger oder sonstiger .Einschalter und Verbindungen vorgesehen, welche den gewünschten Kurzschluß herstellen. Auch kann der Generator verlangsamt oder angehalten werden.

Auf beiliegender Zeichnung ist ein Schaltungsschema einer Regelvorrichtung für Nebenschlußmotoren nach vorliegender Erfindung dargestellt.

α und b sind die Hauptzuleitungen, die in Verbindung mit einer Elektrizitätsquelle konstanter Klemmenspannung stehen. A bedeutet den Motor des Motorgenerators, B den Generator des Motorgenerators und C den zu regelnden Motor, c bedeutet die. Feldmagnetwicklung und d die Ankerwicklung des Motors A. Die Feldwicklung c ist einerseits durch die Leitung e an die Hauptleitung a angeschlossen. Dieser Anschluß wird durch einen passenden, den Motor in Gang setzenden Anlasser D erreicht. Andererseits ist die Feldmagnetwicklung c mit der Hauptleitung b durch eine gemeinschaftliche Leitung f verbunden. Der dargestellte, den Motor in Gang setzende Anlasser D ist für den zu erreichenden Zweck besonders geeignet. Es muß jedoch beachtet werden, daß jede beliebige Anlaßvorrichtung hier benutzt werden kann. So könnte beispielsweise eine selbsttätige Anlaßvorrichtung oder eine solche, die teilweise von Hand bewegt wird und teilweise selbsttätig arbeitet, verwendet werden. Der Anker d ist einerseits mit der Leitung b durch den gemeinsamen Draht / verbunden und andererseits mit der Leitung α durch die Leitung /, Widerstandsschalter E und Anlasser D. Die Anordnung ist derart, daß, wenn der Handgriff des Anlassers D über die Kontaktstücke bewegt wird, der Feldstromkreis und der Ankerstromkreis geschlossen werden.

m ist die Feldwicklung und η die Ankerwicklung des Generators B. Die Feldwicklung m ist einerseits mit der Leitung α durch einen Leiter 0, Widerstandsschalter F und Leiter p und andererseits mit der Hauptleitung b durch den gerneinsamen Leiter f verbunden. Die Pole des Ankers η sind mit den Kontaktstücken q und r eines Umschalters G verbunden.

s ist die Feldwicklung und t der Anker des zu regelnden Motors C. Die Feldwicklung j ist einerseits mit- der Hauptleitung b durch den gemeinsamen Leiter f und andererseits mit der Hauptleitung α durch den Leiter 111, Widerstandsvorrichtung/-/ und Leiter p verbunden. Der Anker t ist mit den Kontaktstücken ν und zt¹ des Umschalters G verbunden. Das Kontaktstück ν ist ferner mit der Hauptleitung α verbunden, während die Kontaktplatte χ die Verbindung mit dem Hauptleiter b herstellt.

7 ist eine Vorrichtung, um den Anker η kurzschließen zu können. Die Verbindung geschieht durch die Leiter y und z, die einen sehr großen Querschnitt, d. h. einen geringen Widerstand besitzen.

K ist eine Schaltvorrichtung für die Spulen 23 und 24 des Umschalters G.

L und M sind Solenoide, deren Wicklung einerseits mit der Leitung f und andererseits mit den Klemmen 1 bezw. 2 eines Schalters JV verbunden ist. Dieser Schalter JV ist mit einem Handgriff 3 ausgestattet, der mit dem gemeinsamen Leiter p verbunden ist und dazu dient, die Verbindung mit dem einen oder dem anderen der Kontakte 1 und 2 herzustellen.

In die beiden Solenoide ragt eine Eisenstange O, die eine Anzahl Kontaktbürsten trägt. Jede Kontaktbürste ist so angeordnet, daß sie über die Einzelkontakte der zugehörenden Kontaktvorrichtung E, F, O, H, /und K streicht. Diese Eisenstange wird durch die Solenoide L und M magnetisiert und, je nachdem das eine oder das andere Solenoid erregt ist, in der einen oder anderen Richtung verschoben. Am Ende der Eisenstange O sind eine oder mehrere Vorrichtungen angeordnet, die die Geschwindigkeit der Stange regeln. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise durch einen Dämpfzylinder oder eine für ähnliche Zwecke gebräuchliche Vorrichtung gebildet werden. Bei der dargestellten Anordnung wird diese Vorrichtung aus zwei Gruppen von Mechanismen 4 und 4' gebildet, von denen jede mit · Einrichtungen, wie Windflügel .4" oder 4'", ausgestattet ist, die der Rotation einer durch die Stange bewegten Rädergruppe mehr oder weniger Widerstand no entgegensetzen. Jede Gruppe von Mechanismen ist so angeordnet, ■ daß sie nur bei der Bewegung der Stange in der einen Richtung in Tätigkeit tritt, d. h. der Mechanismus 4' wird in Tätigkeit treten, sobald die Stange nach links, und der Mechanismus 4, wenn die Stange nach rechts bewegt wird. Die Windflügel 4" und 4'"' sind so angeordnet, daß der Windflügel 4" der Rotation einen größeren Widerstand entgegensetzt als der Windflügel 4"'. Dies hat zur Folge, daß bei der Bewegung der Stange O nach links, d. h. beim

Angehen des Motors, die Bewegung langsamer vor sich geht als bei der Bewegung nach rechts, wenn die Geschwindigkeit des Motors verringert oder der Motor zum Stillstand gebracht werden soll.

Es ist ersichtlich, daß auch nur ein einziger Dämpfmechanismus verwendet werden könnte. In diesem Falle kann der Bewegungsbetrag der Stange in beiden Richtungen der gleiche

ίο sein, oder aber der Flügel kann so gestaltet sein, daß er bei der Drehung in der einen Richtung einen größeren Widerstand bietet als beim Drehen in der anderen Richtung. Die Stange 0 kann jedoch auch von Hand verschoben werden, wobei die Sölenoide L, M und der Einschalter N überflüssig werden.

Der Widerstand E umfaßt zwei Gruppen von Kontakten, die selbst aus einer Anzahl von Kontaktklötzen ζ, ζ¹ 5⁴ und 6, 6¹

. ; . . . 6⁴ bestehen. Die .Kontaktklötze 5 und 6 besitzen eine größere Länge als die übrigen Kontaktklötze. Über diesen Kontaktklötzen spielt eine Bürste 7, die mit der Stange 0 befestigt ist. Der Kontaktklotz 5 ist mit dem Einschalter D und der Kontaktklotz 6 mit dem einen Pol des Ankers d durch den Leiter / verbunden. Die einzelnen Klötze jedes Kontaktes sind miteinander durch Widerstandsspulen 5*, 6* verbunden.

Die Widerstandsvorrichtung F besteht aus zwei Kontaktreihen, die aus einer Anzahl von Kontaktklötzen 8, 8¹ .... 8¹² und 9, 9¹ . . . . 9¹² zusammengesetzt sind. Die Kontaktklötze jedes Kontaktes sind mit Hilfe von Widerstandsspulen 8* und 9* verbunden. Über den Kontakten spielt eine Bürste 10, die von der Stange 0 getragen wird. Die Kontake 8° und 9° sind mit dem Leiter p bezw. mit der Feldwicklung 111 durch den Leiter 0 verbunden.

Die Widerstandsvorrichtung H besteht aus zwei Kontaktreihen, die wiederum aus einer Anzahl von Kontaktklötzen 11, 11¹ .. . . 11⁷ und 12, 12¹ .... 12⁷ gebildet werden. Die zu jedem Kontakt gehörenden Klötze sind miteinander durch Widerstandsspulen 11* und 12* verbunden. Über diese Kontakte streicht eine Bürste 13, die gleichfalls mit der Stange O verbunden ist. Die Kontakte 11 und 12 sind entsprechend mit dem Leiter p bezw. den Feldmagnetwicklungen ί durch den Leiter u verbunden. Die Kontaktklötze 11³ und 12³ haben verhältnismäßig größere Länge als die übrigen Klötze.

Die Kurzschlußvorrichtung / besteht aus einer Bürste 14, die durch die Stange 0 getragen wird und über zwei isolierten Klötzen 15, 16 und zwei Kontakten 17, 18 spielt. Letztere sind unter Vermittlung der Leitung y, z mit dem Anker η verbunden.

Die Umschaltvorrichtung K besteht aus drei Kontakten 19, 20, 21. Der Kontakt 19 ist mit dem Leiter p, die Kontakte 20 und 21 dagegen je mit dem einen Ende der Windungen · der Sölenoide 23, 24 des Umschalters G verbunden. Die Kontakte 19, 20 und 21 werden durch eine Bürste 22 bestrichen. : Die anderen Enden der Wicklungen der Sölenoide 23 und 24 sind mit entsprechenden Kontaktklötzen 29 und 28 verbunden. Der Kontaktklotz 30 ist mit dem Leiter f verbunden.

In den Solenoiden 23 und 24 ist eine Eisenstange 25 angeordnet, die Bürsten 26 und 27 trägt. Die Bürste 27 ist so angeordnet, daß sie über den Kontakten r, ν und w spielt, während die Bürste 26 über den Kontakten q, χ und zv spielt. Die. mit der Stange 25 verbundene Stange 31 trägt zwei Einschaltvorrichtungen 32 und 33, welche so angeordnet sind, daß sie über den zugehörenden Kontakten 30 und 28 bezw. 29 und 30 spielen. Die Schalter 32 und 33 sind so angeordnet, daß immer nur einer der Kontakte 28 bezw. 29 mit 30 verbunden ist.

Die Vorrichtung arbeitet nun wie folgt:

Angenommen, die Teile seien in der gezeichneten Stellung, d. h. die Bürsten auf der , Stange 0 befinden sich über den verschie- ■ denen zugehörenden Vorrichtungen in der äußersten Rechtsstellung; der Anker η des Generators B ist hierbei direkt mit dem Anker t des Motors C verbunden; die Stange 25 befinde sich in der dargestellten gehobenen Stellung und der Hauptschalter der Leitungen a, b sei ebenso wie der Anlasser D geschlossen. Der Motor A treibt dann den Generator B, und dieser ist bereit, Strom dem Anker t des Motors C zu übertragen, tut dies jedoch nicht, da der in den Stromkreis <ler Feldwicklung m durch die Reguliervorrichtung F eingeschaltete Widerstand zu groß ist. ■

Wenn der Motor C in Gang gesetzt werden soll, so wird der Schalter N nach links auf den Kontakt 1 gebracht; hierbei wird das Solenoid L erregt und zieht die Eisenstange 0 an. Die Bewegung der Stange wird, wie bereits erwähnt, mit Hilfe des Mechanismus 4' gebremst. Bei der Bewegung der Stange nach links wird zunächst aus dem Stromkreis der Feldwicklung m des Generators Widerstand ausgeschaltet, so daß das Feld vergrößert wird und somit die elektromotorische Kraft allmählich anwächst. Auf diese Weise muß auch der Motor C allmählich anlaufen. Bei der Bewegung der Stange nach. links wird aber auch unter Vermittlung der Widerstands-Vorrichtung H Widerstand in den Stromkreis der Feldwicklung ί des Motors C geleitet. Während die Bürste der Widerstandsvorrichtung H über einen Teil der zugehörigen Kontakte hinweggegangen ist, wird das Feld des Motors C konstant erhalten. Wenn aber die Stange 0 über einen im voraus bestimmten

Teil des Weges gegangen ist, so muß die Bürste 22 der Vorrichtung K von dem Kontakt 2i auf den Kontakt 20 gelangen, wodurch der Strom durch das Solenoid 23, Kontakt 29, Schalter 32 und Kontakt 30 nach dem Leiter / gelangt. Bei dieser Erregung des Solenoides 23 wird die Stange 25 nach unten gezogen, wobei die Stange 31 derart bewegt wird, daß der Strom des Solenoides 23 unterbrochen wird und der Schalter 33 die Kontakte 28 und 30 miteinander verbindet, so daß das Solenoid 24 erregt werden kann, wenn beim Abstellen Bürste 22 wieder auf Kontakt 21 tritt. Gleichzeitig werden aber auch die Bürsten 27 und 26 in die Stellung gebracht, in der die Bürste 27 auf die Kontakte r und w und die Bürste 26 auf die Kontakte q und χ gelangt. Bei Beendigung dieser Bewegung wird, wie ersichtlich, der Anker t einerseits mit der Leitung α durch den Kontakt ν und andererseits- mit dem Kontakt w und durch die Bürste 27 und Kontakt r mit der einen Seite des Ankers η verbunden, dessen andere Seite durch den Kontakt q, Bürste 26 und Kontakt χ mit der Leitung b verbunden ist. Diese beiden Anker sind nunmehr in Reihe an die Elektrizitätsquelle derart geschlossen, daß der Anker η dem Strome durch den Anker t einen Widerstand bietet.

Nachdem dieser Zustand erreicht ist, wird unter Vermittlung der Widerstandsvorrichtung F in den Feldstromkreis des Generators allmählich Widerstand eingeschaltet, wodurch die elektromotorische Kraft verringert wird, so daß der Generator B dem Durchgang des Stromes durch den Anker t des Motors C einen geringeren Widerstand entgegensetzt.

Wenn die Anker η und t über die Hauptleitungen a, b hintereinander geschaltet sind, arbeitet der Motor A als Generator und sein Anker d liefert Energie in das Netz a, b zurück. Hierzu muß das Aggregat A, B mit einer Geschwindigkeit laufen, die höher ist als die, mit welcher dasselbe läuft, wenn es von dem Motor A angetrieben wird. LTm diese erhöhte Geschwindigkeit zu erzielen und dauernd zu erhalten, ist es notwendig, das Feld m mit Hilfe des Reglers F zu schwächen, und zwar um so mehr, je mehr. im.weiteren Verlaufe der Regelung die Spannung an den Klemmen des Ankers η abnimmt und auf den Anker t des Arbeitsmotors übergeht. Dies geschieht, wenn die Stange O ihre Bewegung von dem Punkte, wo die Umschaltung stattfindet, weiter nach links fortsetzt. Gleichzeitig wird dabei allmählich in dem Ankerstromkreis des jetzt als Generator arbeitenden Motors A Widerstand eingeschaltet, so daß dessen Energieabgabe verringert wird. Auch wird in den Feldstromkreis des Motors C Widerstand eingeschaltet. Gegen das Ende der Bewegung der Stange O wird der Anker η mit Hilfe der Bürste 14 und der Vorrichtung /, die über die Kontakte 17 und 18 gelangt, kurzgeschlossen, so daß der Anker t des Motors C nunmehr seinen Strom direkt aus der Streckenleitung. erhält. Damit ist der Vorgang des Anlassens beendigt. Wenn der Handgriff 3 nunmehr auf den Kontakt 2 gelegt wird, so tritt das Solenoid M und der Mechanismus 4 in Tätigkeit. Die Stange O wird noch nach rechts bewegt und die verschiedenen Vorgänge spielen sich in umgekehrter Reihenfolge ab, wobei der Arbeitsmotor C allmählich stillgesetzt wird.

Es ist ersichtlich, daß während des Anlassens die Geschwindigkeit des Motors C, wenn gewünscht, verringert werden kann. Dies geschieht dadurch, daß der Handgriff 3 von dem Kontakt 1 abgehoben und vorüber- 80 gehend gegen den Kontakt 2 gelegt wird. Wenn der Handgriff in die Mittelstellung geführt wird, so bleibt die gerade vorhandene Geschwindigkeit konstant.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Anlassen und Regeln von Nebenschluß - Elektromotoren mit Hilfe eines Motorgenerators, dessen einer Anker in einem konstanten Felde als Motor und dessen anderer »Regulier«-Anker in einem veränderlichen Felde als Generator mit veränderlicher Spannung arbeitet, um den.Anker des Arbeitsmotors aus dem Stillstand bis zur halben Netzspannung anzulassen, dadurch gekennzeichnet, daß bei dieser Spannung die Stromrichtung im Regulieranker plötzlich umgekehrt wird, indem er mit dem Arbeitsmotor in Reihe an die Hauptleitungen gelegt wird, so daß der Regulieranker plötzlich von einem voll belasteten Generatoranker in einen voll belasteten Motoranker umgewandelt wird, dessen Spannung dann so lange vermindert wird, bis' der Arbeitsmotoranker auf die volle Netzspannung gelangt ist.

2. Schaltvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine von den Solenoiden (L bezw. M) mittels des Steuerschalters (N) gesteuerte Stange (O) die erforderlichen Kontakteinrichtungen trägt, um in richtiger Reihenfolge beim Anlassen des Arbeitsmotors auf die halbe Netzspannung die Regelung der Felder des Arbeitsmotors und des Regulierankers und die Umschaltung des letzteren vom Generator auf den Motor, sodann beim Anlassen des Arbeitsmotors auf die volle Netzspannung die Regelung des Widerstandes im Motorankerkreise des Motor-

generators und die Kurzschließung des Regulierankers zu bewirken und um diese Operationen beim Abstellen des Motors in umgekehrter Reihenfolge vor sich gehen zu lassen.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Stange (O) durch eine Dämpfervorrichtung — z. B. Luftbremse oder Flügeldämpfer (4, 4') — geregelt wird, die die Bewegung der Stange in jeder Richtung dämpft, jedoch ihre Bewegung für das Anlassen oder Wachsen der Geschwindigkeit des Arbeitsmotors stärker verlangsamt, als wenn sie in der entgegengesetzten Richtung zum Anhalten oder zur Verminderung der Geschwindigkeit des Motors bewegt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.