DE191397C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 191397 KLASSE 21 c. GRUPPE

Dr. MARTIN KALLMANN in BERLIN.

Selbstanlasser für Elektromotoren. Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Oktober 1906 ab.

Für Selbstanlasser von Elektromotoren sind bisher Relaisanordnungen mit Hauptstrom-, Nebenschluß- oder Differenzialwicklungen bekannt geworden, für die, wenn auch alle anderen Umstände des Betriebes Berücksichtigung gefunden haben, bei Anwendung von Spannungswicklungen der Einfluß zeitlich länger anhaltender Schwankungen der Netzspannung nicht in Betracht gezogen worden

ίο ist. Die Relais wurden entweder im Nebenschluß zum Anker oder unter gewissen Bedingungen in Abzweigung vom Anlaßwiderstande oder, mit mehrfacher Wicklung versehen, in Abzweigung von der Betriebsspan-

nung und in das Magnetfeld des Motors geschaltet. Es wurde dabei zwar erreicht, daß bei Aufhören der Netzspannung der Wider-. stand sich selbsttätig wieder vorschaltete, jedoch konnte es vorkommen, daß, wenn die Netzspannung" · zu niedrig war, z. B. nur 200 Volt betrug statt der normalen 220 Volt, alsdann die Relais nicht mehr ordnungsmäßig arbeiteten, so daß der Widerstand nicht vollständig aus dem Stromkreis des Motorankers ausgeschaltet wurde.

Mit vorliegender Erfindung sollen alle die erwähnten Anforderungen des Betriebes inmöglichst einfacher Art berücksichtigt werden, und zwar eignet sich die nachstehend beschriebene Relaisanordnung nicht allein für gewöhnliche Anlaßwiderstände aus Konstantan o. dgl. Materiale, sondern vornehmlich auch für Selbstanlasser mit Variationswiderständen, die bekanntlich einen hohen positiven Temperaturkoeffizienten besitzen-. Bei letzteren ist durch die Anwendung eines oder höchstens zweier Elektromagnete der Vorzug der neuen Anordnung besonders in die Augen springend.

In den Fig. ι bis 3 sind verschiedene Ausführungsformen der neuen Einrichtung dargestellt, welche darauf beruhen, daß entweder mindestens zwei zusammenwirkende Relais benutzt werden, deren eines parallel zum Anker (Maximalrelais), zwecks selbsttätiger Abschaltung der Anlaßwiderstandsstufen, deren anderes parallel zum Anlaßwiderstande (Minimalrelais) oder einem Teile ,desselben geschaltet ist. Letzteres bewirkt eine Sicherheitssperrung des ersten Schaltrelais derart, daß dieses die ersten Stufen des Anlaß Widerstandes frei, die letzten Stufen jedoch nur dann abschalten kann, wenn der Motoranker, ganz unabhängig von der jeweils im Netze herrschenden Spannung, eine solche Geschwindigkeit erreicht hat, daß an den noch eingeschalteten Anlaßwiderstandsstufen ein so geringer Spannungsabfall herrscht, daß auch diese Stufen ohne Stoß für den Motor oder Beschädigung des Ankers abgeschaltet werden können. Es kann aber auch nur ein einziges an die Ankerspannung gelegtes Relais (Maximalrelais) benutzt werden, welches auf die niedrigste Spannung des Betriebes eingestellt ist; das Minimalrelais wird dann durch eine Bremse oder Dämpfungseinrichtung ersetzt, die am Maximalrelais angeordnet ist.

In Fig. ι wirken zwei Relais mechanisch miteinander zusammen. Zwischen 1 und 2 befindet sich der Motoranker, zwischen 2 und 4 der Anlaßwiderstand. Das Magnetfeld des

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Motors ist der Einfachheit halber fortgelassen. Das Relais 5 ist an den Anker angeschlossen und zieht, wenn es nach Einschaltung bei steigender Ankerspannung infolge zunehmender Geschwindigkeit in einem 220 Voltnetze z. B. 150 Volt erreicht hat, den Eisenkern 6 mit seinem oberen Kontaktstücke 7 einer Gegenkraft entgegen nach oben, bis die Kontaktplatte 13 von 7 berührt wird. Da 6 und 7 mit dem Punkte 3 des Anlaßwiderstandes verbunden sind, während 13 mit dem einen Ende des Anlaßwiderstandes 4 zusammenhängt, so ist durch Berührung von 7 und 13 in der ersten Anzugsstufe der Teil 3,4 des Anlaßwider-Standes abgeschaltet. Bis dahin war infolge der verhältnismäßig hohen, noch am Anlaßwiderstande herrschenden Spannung das an ihn angeschlossene kleine Relais 10 verhältnismäßig stark erregt, so daß sein Anker, 11 angezogen war und mit seinem Arme 12 eine weitere Bewegung der Kontaktplatte 13 nach oben sperrte. Wenn nunmehr aber mit zunehmender Motorgeschwindigkeit die Kraft des Elektromagneten 10 abnimmt, so läßt derselbe bei einer bestimmten, an dem noch eingeschalteten Teile 2, 3 des Anlaßwiderstandes herrschenden Restspannung, z. B. 20 Volt, den Anker 11 los, so daß die Sperrung 12 freigegeben wird. Der Elektromagnet 5 kann alsdann die Kontaktplatte 13 weiter hinaufziehen und diese schließt über Kontakt 8, Brücke 13 und Kontakt 9 den ganzen Anlaßwiderstand nunmehr kurz.

Auf diese Weise wird durch das eine Relais 5, das selbst bei niedriger, im Netze herrschenden Betriebsspannung, z. B., von 200Volt, genügend Kraft hat, um auch bei längerem Anhalten dieser niedrigen Netzspannung beide Stufen der Abschaltung vollständig abschalten zu können, erreicht, daß die Abschaltung des ganzen Widerstandes stets ordnungsmäßig erfolgt, wobei nur durch einen zweiten Elektromagnet 10 dafür gesorgt wird, daß der Rest des Anlaßwiderstandes erst im zulässigen Augenblicke zufolge der beschriebenen Sperrung abgeschaltet wird. Diese Abschaltungsweise ist noch wichtiger, wenn die Netzspannung um beispielsweise denselben Betrag, also etwa 20 Volt, für längere Zeit über der normalen Spannung von 220 Volt bleibt, also 240 beträgt, da dann die Gefahr, daß die Widerstandsstufen zu schnell abgeschaltet werden, vorliegt. Auch in diesem Falle geschieht, wie leicht einzusehen ist, die Abschaltung der letzten Stufen unabhängig vom zufällig vorhandenen absoluten Betrage der Netzspannung, während der eigentliche Anlauf des Motors zufolge der ungesperrten Ausschaltung der ersten Widerstandsstufen unbeeinflußt bleibt. Es wird somit auf jeden Fall ein unzulässig großer Ruck und Stromstoß durch die Sperrung verhindert. Wie ersichtlich, schaltet sich der Widerstand im¹ übrigen vollständig selbsttätig wieder vor, wenn die Spannung aufhört, da dann das Relais 5 den Anker 6 fallen läßt und der Kontakt bei 8, 13, 9 und 7 sich wieder öffnet.

In Fig. 2 ist die oben erläuterte selbsttätige Sperrung nicht mechanisch, sondern auf elektrischem Wege erzielt. Zwischen 1 und 2 befindet sich wieder der Motoranker, dessen Feld fortgelassen ist, zwischen 2 und 4 der Anlaßwiderstand; an den Anker ist wieder das Relais 5 angeschlossen, dem jetzt noch ein Widerstand 14 vorgeschaltet sein soll. Bei steigender Motorspannung zieht der Elektromagnet 5, dessen Vorschaltwiderstand 14 zunächst vorgeschaltet ist, den Anker 6 nebst Kontakt 7 nach oben, bis er z. B. bei 150 Volt wie früher an der Platte 13 Kontakt macht. Da 6 mit dem Punkte 3 des Anlaßwiderstandes und 13 über 9 mit dem Anfange 4 des Anlaßwiderstandes verbunden ist, so ist in dieser ersten Stufe der Teil 3, 4 des Anlaßwiderstandes abgeschaltet. Bei weitersteigender Motorspannung kann der Anker 5 seinen Kern 6 nebst Kontakt 7 und der beweglichen Kontaktplatte 13 nun nicht weiter anheben, da er infolge Vorschaltung des Widerstandes 14 zu schwach erregt ist. Dies ist ihm erst möglich, sobald der an den Anlaßwiderstand angeschlossene kleine Elektromagnet 10 seinen Anker 11 losläßt und den Kurzschlußkontakt bei 12 schließt, wodurch der Vorschaltwiderstand 14 kurzgeschlossen wird. Dies geschieht z. B. wie oben bei einer Restspannung von 20 Volt am Anlaßwiderstande. Nunmehr wird die Erregung des Relais 5 so stark, daß 7 und 13 auch mit 8 und 9 in Kontakt kommen und dadurch der ganze Anlaßwiderstand abgeschaltet wird.

Bei dieser Ausführungsform ist ebenfalls eine elektrische Sperrung verwendet. Diese »elektrischen Sperrungen« lassen sich auch in der Art ausführen, daß das Minimalrelais 10 den Stromkreis zwischen 2 und 9, mit Hilfe dessen die letzte Stufe abgeschaltet wird, zwischen den Punkten 8 und 2 anstatt zwischen 8 und 9 unterbrochen hält, so daß der Anker 6 nebst Kontakt 7 und Kontaktplatte 13 sofort bis zur Berührung mit 8 und 9 gebracht werden können, und durch das Minimalrelais 10 erst, wie oben beschrieben, später die Verbindung zwischen 2 und 8 hergestellt wird. Das Nebenrelais 10 stellt dann auch eine Art Sicherheitsunterbrechung dar, durch die ebenfalls der vorerwähnte Zweck erreicht wird.

In Fig. 3 ist noch eine für die meisten Zwecke der Praxis ausreichende einfachere Anordnung dargestellt. Zwischen 1 und 2 befindet sich wieder der Motoranker, zwischen 2 und 4 der Anlaßwiderstand; es ist dieses Mal

nur ein einziges Relais vorhanden, das wie oben in zwei Stufen (vorausgesetzt natürlich, daß man nicht mehr Stufen braucht) den Anlaßwiderstand abschaltet. Dieses Relais 5 ist wieder an den Anker angeschlossen und arbeitet in der oben beschriebenen Weise. Es zieht also bei etwa 150 Volt Ankerspannung den Anker 6 mit Kontakt 7 bis zur Kontaktplatte 13 ohne jede Sperrung und Hemmung frei an, wobei der zwischen 3 und 4 liegende größere Teil des Anlaßwiderstandes abgeschaltet wird. Wenn nun die Spannung weiter bis auf z. B. 180 Volt steigt, so wird 6, 7 und 13 noch weiter in die Höhe gehoben. Dies geschieht aber jetzt mit großer Verlangsamung, da eine an der Kontaktplatte 13 des Relais angeordnete Luft- oder Flüssigkeitsdämpfung, z. B. der Kolben 11 in der Büchse 10, diese Bewegung dämpft. Es dauert infolgedessen, je nach der Größe der Dämpfung, beispielsweise mehrere Sekunden, bis 7 und 13 mit 8 und 9 Kontakt machen und dabei den ganzen Anlaßwiderstand kurzschließen.

Zur Verhütung eines zu großen dauernden Eigenverbrauches des an die Spannung angeschlossenen Relais 5 ist vor dieses noch ein großer Widerstand 16 vorgeschaltet, der im Ruhezustande kurzgeschlossen ist, so daß das Relais S mit großer Kraft arbeiten kann, wenn der Motor angelassen wird. Sobald die Ankerplatte 13 aber bis nahe an die Grenze ihres Weges gehoben ist, wird ein kleiner Hebel 14 durch 13 bewegt und ein Kontakt 15 geöffnet, wodurch der Widerstand 16 alsdann dem Relais 5 vorgeschaltet ist. Dieses hält dann trotz der sehr viel schwächeren Erregung seinen Anker 6 genügend fest, während sein Stromverbrauch auf diese bekannte Art erheblich verringert ist.

Auch die Ausführungsform der Fig. 3 ermöglicht, wie ersichtlich, die Regelung der Abschaltung des Anlaßwiderstandes in der Art, daß die letzten Stufen desselben zwar nicht immer erst dann abgeschaltet werden, wenn gerade nur noch genau z. B. 20 Volt Restspanmmg am Anlaßwiderstande übrig bleiben. Jedoch ist durch die Dämpfung eine gewisse Schutzzeit gesichert, während welcher im allgemeinen selbst bei höchsten vorkommenden Betriebsspannungen die Motorgeschwindigkeit bis zur Abschaltung der letzten Stufen genügend zu- und die Widerstandsrestspannung genügend abgenommen haben dürfte, um einen stärkeren Stromstoß im wesentlichen zu verhüten. Auch bei niedrigster Netzspannung wird aber die Abschaltung des Widerstandes vollständig erfolgen und bei Spannungslosigkeit wird sich andererseits der ganze Widerstand von selbst wieder vorschalten.

Wie ersichtlich, ist in vorstehenden Beispielen nur eine Widerstandsabschaltung in zwei Stufen angenommen. Bei den üblichen Nickelin- oder Konstantanwiderständen dieser Art sind allerdings meist mehr Widerstandsstufen wünschenswert. Auch dann aber lassen sich die beschriebenen Einrichtungen sinngemäß anwenden. Besonders vorteilhaft sind sie aber bei Variationsanlassern, d. h. bei Anlassern aus Widerständen mit hohen Tempe- raturkoeffizienten, z. B. nach Patent 167804, da hier nur eine oder höchstens zwei Stufen benötigt werden und dann die Schaltung, wie die Ausführungsformen zeigen, mit einem einzigen Relais und zwei Stufen der Relaisankerbewegung erreicht,werden kann. Statt dessen kann man natürlich auch ein Relais mit zwei Ankern oder zwei einzelne Relais für die Abschaltung der Stufen anwenden, ohne das Wesen vorstehender Erfindung hierdurch zu berühren.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:.

1. Selbstanlasser für Elektromotoren, bei dem ein an der Ankerspannung liegendes Relais die Abschaltung der Vorschaltwiderstände mit steigender Ankerspannung besorgt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abschaltung der ersten Widerstandsstufen allein unter dem Einflüsse go des Ankerrelais, die der letzten Widerstandsstufen jedoch unter Mitwirkung

. einer Sperr- oder einer Dämpfungsvorrichtung derart vollzieht, daß diese erst abgeschaltet werden können, wenn ein genügend geringer Spannungsabfall am Anlaßwider- ' stände herrscht oder genügend lange Zeit nach Abschaltung der ersten Widerstandsstufen verflossen ist.

2. Selbstanlasser nach Anspruch 1, da- _1Oo durch gekennzeichnet, daß als Sperrvorrichtung ein parallel zu einem Teile des Anlaßwiderstandes liegendes Minimalrelais dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,