DE185288C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Ml 85288 KLASSE 21 d. GRUPPE

Die für den Antrieb von Maschinen mit wechselndem Kraftbedarf erforderliche Leistung wechselt mit jedem Augenblick, und es ist notwendig, die durch die Motoren zum Antrieb solcher Maschinen aufgenommene Energie gleichförmig zu gestalten.

Die Fig. ι bis 6 der beiliegenden Zeichnungen geben verschiedene Diagramme, durch die graphisch die Bedingungen dargelegt sind,

ίο unter denen derartige Motoren arbeiten, während die Fig. 7 eine Anordnung zeigt, durch die gemäß der vorliegenden Erfindung die angestrebte Gleichförmigkeit der Leistung erreicht werden soll.

Die von einer Maschine mit wechselnder Belastung aufgenommene Energie wird z. B. durch die Kurve α b c d e (Fig. 1) dargestellt. Das zu erreichende Ziel ist, die Energie, welche von der den Motor speisenden Stromquelle entnommen wird, praktisch gleichförmig zu gestalten, d. h. eine Anordnung zu treffen, durch welche die Kurve zu einer in der mittleren Linie befindlichen Geraden sich umformt, also sich möglichst der Linie a-e in Fig. ι annähert, einer Kurve, die den mittleren Kraftbedarf darstellt. Um zu diesem Ziel zu gelangen, wäre es notwendig, die der Fläche abc entsprechende Arbeitsleistung in Wegfall zu bringen und sie durch eine Arbeitsleistung zu ersetzen, die der Fläche ede entspräche.

Zu diesem Zweck versieht man den Motor mit einem oder mehreren Schwungrädern, die während einer gewissen Periode Arbeit aufspeichern, um sie im gewünschten Augenblick wieder abzugeben. Die aufgespeicherte Arbeit wird bekanntlich durch die Gleichung '

W=¹I₂M (V² — V²J

dargestellt, in der w die Leistung, m die Masse, V die maximale und ν die minimale Geschwindigkeit des Schwungrades bedeutet.

Während der Zeit t (Fig. 1) muß das Schwungrad die Arbeit abc leisten. Seine Geschwindigkeit wird also von dem Wert V auf den Wert ν fallen (Fig. 2). Während der Zeit s dagegen nimmt das Schwungrad Arbeit auf und seine Geschwindigkeit steigt daher von dem Wert ν auf den Wert V. Um also die Kraftaufnahme gleichförmig zu machen, muß man das aus Motor und Schwungmasse bestehende System so einrichten, daß es seine Geschwindigkeit ändern kann. ^

Das Verhalten der Elektromotoren gegenüber Geschwindigkeitsänderungen hängt nun bekanntlich in hohem Grade von der Erregungsart ab. Bei einem Nebenschlußmotor ändert sich die Geschwindigkeit sehr wenig mit der Belastung. In Fig. 3 ist diese Geschwindigkeit in einem Diagramm dargestellt, bei dem die Belastungen als Abszissen und die Geschwindigkeiten als Ordinaten aufgetragen sind. Bei dem Übergang von Vollbelastung auf Leerlauf erleidet ein solcher Motor eine Geschwindigkeitsänderung von

nur wenigen Prozenten. Daraus folgt, daß ein beispielsweise mit einem Walzwerk gekuppelter Nebenschlußmotor eine fast gleichförmige Geschwindigkeit beibehalten wird, so daß das Schwungrad nicht zur Wirkung gelangen kann, um zu Zeiten geringerer Belastung Arbeit aufzuspeichern und sie bei größerer Belastung wieder abzugeben. Demgemäß wird bei einem solchen Motor die

ίο Energieaufnahme stets in direktem Verhältnis zur Größe der jeweiligen Belastung stehen.

Bei einem Compoundmotor dagegen (Fig. 4) ändert sich die Geschwindigkeit mit der Belastung. Ein solcher Motor, der beispielsweise bei Leerlauf 500 Umdrehungen macht (Punkt f in Fig. 4), erleidet bei Belastung einen Geschwindigkeitsabfall auf beispielsweise 400 Umdrehungen.

Für zwei voneinander verschiedene Belastungen ρ und P geht die Geschwindigkeit also von einem bestimmten Wert h auf einen bestimmten Wert k herab, d. h. also, wenn der Motor in einem gegebenen Augenblick eine Leistung ρ abgibt, so ist seine Geschwindigkeit h. Wenn alsdann eine Vermehrung der Belastung auf P eintritt, so geht die Geschwindigkeit auf den Wert k zurück, so daß die in Bewegung befindlichen Schwungmassen die der Fläche α b c in Fig. 5 entsprechende Arbeit abgeben können. In dieser Figur stellt die Kurve abcd den Kraftbedarf des Walzwerkes dar, die Linie α c e die Leistung des Motors und die Linie h k die entsprechenden Geschwindigkeiten.

Auf diese Weise gelangt man also dazu, die Änderungen in der Energieaufnahme zu vermindern. Man kann sie jedoch nicht auf Null herabbringen, da jede Geschwindigkeitsänderung des Motors auch eine entsprechende

Änderung der Leistung herbeiführt.

Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, daß für dieselbe Belastungsschwankung von P auf ρ die Änderung der Geschwindigkeit um so größer ist, je· größer der Geschwindigkeitsabfall bei

Übergang von Leerlauf auf Vollbelastung ist. Ein Motor mit Compounderregung läuft nun zwar langsamer mit zunehmender Belastung. Die Änderung beträgt jedoch selten mehr als 20 Prozent.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet -nun eine Anordnung, durch die bei einem gewöhnlichen Compoundmotor erreicht werden soll, daß sich die Geschwindigkeit in weiteren Grenzen ändert. Das wird dadurch erzielt, daß die Se.rienerregung des Motors selbsttätig verringert und selbst umgekehrt wird, so daß sich die Geschwindigkeit vergrößert, wenn die Belastung abnimmt. .
Durch die neue Anordnung ist es möglich, das Geschwindigkeitsdiagramm eines Compoundmotors, wie es beispielsweise in Fig. 6 durch die Kurve In dargestellt wird, so zu verändern, daß es in die Kurve q u übergeht, so daß die Geschwindigkeitsänderung, anstatt 20 Prozent zu betragen, etwa 40 Prozent erreicht.

Die neue Schaltung ist in Fig. 7 dargestellt. Mit dem Motor M wird eine besondere Hilfsdynamomaschine D zusammengeschaltet, die' mit einer Differentialerregerwicklung versehen ist. Diese besteht aus den gemäß Fig. 7 geschalteten Wicklungen 1 und 2. Die Dynamomaschine D liegt parallel mit der Serienerregerwicklung 3 des Motors s, 4 ist die Nebenschlußwicklung des Motors und 5 ein Regelungswiderstand. Mit Hilfe dieses letzteren kann man die durch die Wicklung 1 hervorgerufene Erregung so einstellen, daß die Dynamomaschine D für die durch den Motor M aufgenommene mittlere Energie eine elektromotorische Kraft erzeugt, die gleich dem Spannungsabfall in der Wicklung 3 ist. Wenn die vom Motor aufgenommene Energie größer wird, so wird die Erregung der Dynamo stärker und diese erzeugt einen Strom, der den Strom in der Erregerwicklung 3 des Motors vergrößert. Demgemäß vermindert sich die Geschwindigkeit. Fällt dagegen die Energieentnahme seitens des Motors' unter den Mittelwert, so ändert sich die Erregung der Dynamo D in dem Sinne, daß ihr Anker von den Enden der Wicklung 3 Strom entnimmt, was unter Umständen so weit gehen kann, daß der Strom umgekehrt ist. Die Erregung des Motors M wird also vermindert und demgemäß die Geschwindigkeit vergrößert.

Die Hilfsdynamomaschine D kann auf beliebige Weise angetrieben werden. Zweckmäßig wird es sein, sie direkt auf die Motorachse zu setzen.

Die durch die Einschaltung der Dynamomaschine D erreichte Wirkung ist, wie noch einmal hervorgehoben werden mag, die, daß beim Übergang von Leerlauf auf Vollbelastung die Geschwindigkeit sich in weiteren Grenzen ändert als sonst, und zwar wird dieses Ergebnis erreicht, ohne daß die Spannung an den Klemmen des Motors geändert wird und ohne daß Schaltungsapparate, wie z. B. veränderliche. Nebenschlußwiderstände zur Serienwicklung u. dgl verwendet werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Schaltungsweise für Doppelschlußmotoren mit Schwungmassen zum Belastungsausgleich, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienerregerwicklung gleichzeitig vom

   Ankerstrom und von einer besonderen Hilfsdynamomaschine mit einer differential von der Spannung und von dem Strom des Motors abhängigen Erregung gespeist wird, deren Erregung so abgeglichen ist, daß sie, je nachdem die Belastung des Motors die mittlere Belastung über- oder unterschreitet, den Strom der Serienerregerwicklung desselben verstärkt oder schwächt bezw. ganz umkehrt, so daß also die Schwungmassen je nachdem entladen oder geladen werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.