DE190889C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21Λ GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Januar 1907 ab.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, Einphasenmotoren, deren Feldmagnet- und Ankerwicklungen hintereinander geschaltet sind, in einfacher Weise der Belastung und dem Arbeitsgang entsprechend zu regeln.

Auf der Zeichnung' ist eine Schaltung für die Erfindung dargestellt.

Die Stromversorgung geschieht vom Transformator 3 aus über den Stufenhebel zum

ίο Feldmagneten 2 und den Anker ϊ.

Bei Einphasenmotoren mit Kommutator in Serienschaltung ist die Kraftliniendichte im Feld gewöhnlich niedrig und das Verhältnis der Amperewindungen des Feldmagneten zu denen der Ankerwicklungen ist ebenfalls niedrig, wenn man die Werte mit den entsprechenden für Gleichstrom vergleicht. Da nun" ein beträchtlicher Teil der Amperewindungen der Feldmagnetwicklungen zur Über-

windung des magnetischen Widerstandes des Luftspaltes erforderlich ist, so befindet sich der Anker in einem ziemlich schwachen Felde, sofern nicht der Luftspalt übermäßig gering gehalten wird. Hieraus ergibt sich aber, daß die Geschwindigkeit eines solchen Motors mit wechselnder Belastung oder Drehmoment abnimmt, eine Charakteristik, die unter Umständen sehr wünschenswert ist. Wenn aber der Motor so entworfen ist, daß ein Fahrzeug, welches er antreibt, mit mäßig hoher Geschwindigkeit bei schwacher Belastung läuft, so kann es vorkommen, daß der Motor außerordentliche Geschwindigkeit annimmt, wenn das Fahrzeug nur leicht belastet ist.

Unter solchen Betriebsverhältnissen ist es ersichtlicherweise wünschenswert, daß die Kurve der Geschwindigkeitscharakteristik eher etwas flach ist, mit anderen Worten, die Geschwindigkeit sollte nicht über ein bestimmtes Maß sich ändern, falls eine Änderung der Belastung eintritt. Um nun bei geringer Belastung geringere Geschwindigkeiten zu erzielen, sollte der Feldmagnet stärker sein, als dies gewöhnlich der Fall ist, eine Bedingung, an der sich nichts aussetzen läßt, solange man nur den Lauf unter geringer Belastung in Rücksicht zieht. Der.... Leistungsfaktor eines solchen Motors ist in der Regel bei geringen Belastungen sehr hoch, und es lassen ] sich infolgedessen die Amperewindungen in der Feldmagnetwicklung wesentlich verstärken, ohne daß man die Selbstinduktion des Motors unnötig erhöht. Bei schwerer Belastung aber kann die Reaktanz des Feldmagneten bei starkem Felde übermäßig werden, so daß der Motor nur einen geringen Leistungsfaktor zeigt und doch die Anlaßverhältnisse noch zu wünschen übrig lassen.

Ein Alotor kann nun eine Geschwindigkeitscharakteristik, welche bei schwerer Belastung günstig ist, erhalten und doch zulässige Grenzen der Geschwindigkeit bei leichter Belastung nicht überschreiten, wenn er so entworfen ist, daß ein Teil des magnetischen Stromkreises bei schwerer Belastung hoch gesättigt ist, während er bei geringer Belastung ungesättigt oder schwach gesättigt bleibt. Wenn der Motor so konstruiert ist, steigt die Kraftliniendichte im Motorkreise nicht proportional mit der Belastung und folglich wird auch die Selbstinduktion des Feldmagneten nicht im gleichen Verhältnis

ansteigen. Bei schwerer Belastung aber und geringer Selbstinduktion würde die elektromotorische Gegenkraft höher ausfallen, was eine Steigerung der Geschwindigkeit und größere Leistung zur Folge hat. Mit einer solchen Anordnung indessen würde der Übelstand verbunden sein, daß in den stark gesättigten Teilen des magnetischen Stromkreises große Eisenverluste entstehen, da das

ίο Feld wechselt. Weiter würde sich der Übelstand ergeben, daß die Permeabilitätskurven des Materiales, welche in verschiedenen Motoren benutzt werden, bei hoher Sättigung sehr ungleich ausfallen, so daß Motoren derselben Größe bei schwerer Belastung sich sehr durch ihre Geschwindigkeit unterscheiden.

Der vorliegenden Erfindung gemäß soll nun die gewünschte Geschwindigkeitscharakteristik dadurch erzielt werden, daß man eine Drosselspule als Nebenschluß zum Feldmagneten schaltet. Die Spule ist so bemessen, daß bei geringer Belastung des Motors der Kern der Vorrichtung nicht vollständig gesättigt ist oder eben die Sättigung erreicht, so daß nur ein geringer Strombetrag als Nebenschluß dem Feldmagneten entzogen wird. Wenn aber die Belastung steigt, so steigt der Spannungsabfall an der Feldmagnetwicklung gleichfalls und es wird deshalb die Drosselspule einen beträchtlich gesteigerten Strombetrag der Feldmagnetwicklung abnehmen, da der Kern der Spule viel schneller magnetisch gesättigt wird als der magnetische Stromkreis des Motors. Eine wesentliche Bedingung ist, daß die Ströme in der Feldmagnet- und Ankerwicklung nicht proportional mit der Belastung im Motor ansteigen, da andernfalls ein günstiges Resultat sich mit der Anordnung nicht erzielen läßt. Ist beispielshalber der Strom, der dem Anker bei schwerer Belastung zufließt, dreimal so. groß als bei leichter Belastung, so würde die Drosselspule keine merkbare Wirkung ausüben, wenn der Strom, der sie durchfließt, dem des Ankers und der Feldmagnetwicklung proportional bleibt. Wenn aber der Strom, der die Spule durchfließt, schneller anwächst als der Strom im Anker und FeIdmagneten, so kommt die Wirkung für den Motor auf das gleiche hinaus wie eine Verminderung von Feldmagnetwindungen bei gesteigerter Belastung.

Auf diese Weise arbeitet der Motor gerade so, als ob die magnetischen Stromkreise bei leichter Belastung ungesättigt und bei schwerer Belastung gesättigt wären. Die Benutzung der Drosselspule erlaubt auch, daß der Motor für niedrige Sättigungsgrade, und Kraftliniendichte sowie geringe elektrische Belastung entworfen wird. Ein weiterer Vorteil der Spule liegt darin, daß man durch Änderung ihrer Verhältnisse, beispielshalber also durch Änderung der Windungszahl oder des magnetischen Stromkreises, die Geschwindigkeitscharakteristik des Motors regeln kann, so daß sich dieser leicht den verschiedenen Betriebsverhältnissen anpassen läßt.

Selbstverständlich ist die Anwendung der Drosselspule mit. elektrischen Verlusten verknüpft, aber diese sind nicht so groß als jene, welche sich aus der Sättigung eines Teiles des magnetischen Stromkreises des Motors selbst bei schwerer Belastung ergeben würden. Auch läßt sich die erzeugte Wärme bei der Drosselspule viel besser abführen, als dies beim Motor selbst der Fall sein würde.

Ein letzter Vorteil endlich sei erwähnt. Die Drosselspule leitet einen beträchtlichen Teil des Stromes von der Feldwicklung ab, falls der Motor schwer belastet wird. Mithin sind auch schlechtere Leiter für die Feldmagnetwicklung zulässig und das Kupfergewicht läßt sich vermindern. Man kann also eine verhältnismäßig beträchtliche Anzahl von Wandungen auf dem Feldmagneten anbringen , um die gewünschte Feldstärke bei geringen Belastungen zu erreichen, bei schwerer Belastung wird dann die Drosselspule genug Strom ableiten, um eine übermäßige Überhitzung der Feldwicklung zu vermeiden.

Werden mehrere Motoren angewandt, so kann eine einzige Drosselspule für mehrere Feldmagnete dienen.

Claims (1)

1. Patent- Anspruch :

   Einphasen-Serienmotor mit parallel zum Feldmagneten geschalteter Drosselspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule so bemessen wird, daß bei steigender Belastung des Motors ihr Kern schneller magnetisch gesättigt wird als der magnetische Stromkreis des Motors selbst, zum Zweck, bei steigender Belastung die Stärke des Motorfeldes für höhe Belastungen langsamer anwachsen zu lassen als für niedrige Belastungen und damit die Geschwindigkeitsänderungen des Motors infolge von Belastungsänderungen zu vermindern. iw

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.