DE191605C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c. GRUPPE

OTTO ENGEL in BERLIN.

Regelungsvorrichtung für Elektromotoren.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. November 1906 ab.

Es ist häufig erwünscht, Elektromotoren

/ derartig anzulassen, zu regeln oder umzusteuern, daß der Motor sich nur so lange dreht, wie am Steuerorgan gedreht wird, und bei Stillstand des letzteren selbst stillsteht, daß er ferner seine Umläufe mit schnellerem oder langsamerem Drehen des Steuerorgans steigert oder vermindert, und schließlich auch, daß seine bzw. die Drehrichtung der durch

ίο den Motor bewegten Teile mit der Drehrichtung des Steuerorgans übereinstimmt (z. B-. bei Schwenkwerken von Kränen oder Geschütztürmen), oder daß die gesteuerten Teile jedenfalls eine der mit dem Steuerorgane ausgeführten Drehung entsprechende Bewegung ausführen, wie es z. B. bei elektrischen Rudermaschinen , deren Steuerung mit der normalen Handrudersteuerung gleichartig sein soll, der Fall ist.

Diese Aufgabe ist bislang durch Konstruktionen gelöst worden, bei welchen von dem zu beeinflussenden Motor her eine Rückdrehoder Ausgleicheinrichtung mechanischer oder elektrischer Art eingestellt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Stellung einer Reguliervorrichtung in Abhängigkeit von der Bewegung am Steuerorgane ohne derartige Einrichtungen gebracht, indem für die Zeit des Drehens der Steuerwelle von Hand mit der Schnelligkeit der Drehbewegung" wachsende Kräfte erzeugt oder vorhandene Kräfte in einem von der Drehgeschwindigkeit abhängigen Maße dazu verwendbar gemacht werden, um die Kontakte der Reguliervorrichtung· gegen eine sie stets in eine bestimmte Ruhelage ziehende Kraft zu verstellen oder ihre Verstellung durch andere vorhandene Kräfte zu ermöglichen.

Indem die zur Kontaktverstellmig erzeugte oder verwendbar gemachte Kraft in ihrer Größe von der Schnelligkeit der Drehbewegung beim Steuern abhängig gemacht und dementsprechend auch eine mit der Verschiebung der Kontakte sich verstärkende Gegenkraft angewandt wird, wird die Reguliervorrichtung in verschiedene für schnellere oder langsamere Gangart des Motors geeignete Kontaktstellungen gebracht. Ferner wird für umsteuerbare Motoren die der gewollten Drehrichtung entsprechende. Wirkung der Kraft durch ebenfalls von der Drehbewegung beim Steuern abhängige Umstellvorrichtungen gesichert.

Kraftarten, welche sich beim Drehen einer Steuerwelle erzeugen und zur direkten oder mittelbaren Verstellung der Regulierkontakte

Zentrifugalkraft

benutzen lassen, sind die
fester oder flüssiger, mit der bewegten Steuerwelle rotierender Massen, elektromotorische Kräfte, die in einer von der Steuerwelle angetriebenen elektrischen Maschine erzeugt werden, hydraulische oder pneumatische Druckdifferenzen (indem von der Steuerwelle eine Pumpe. betrieben wird), ferner auch thermische Kräfte (indem durch Bremsung der in Bewegung gesetzten Steuerwelle an bestimmten Stellen ein in seiner Wirkung auf Ausdehnung, Aggregatänderung oder Änderung des elektrischen Leitvermögens von Körpern ausnutzbares Wärmegefälle erzeugt

wird, welches sich bei genügend schneller [ Wärmeabführung mit dem Stillstande verliert), j Eine vorhandene Kraft, welche sich durch j die Bewegung der Steuerwelle ausnutz- und übertragbar machen läßt, ist.z. B. die elektromotorische Kraft eines Gleichstromkreises, den die Steuerwelle bei ihrer Drehung öffnet und schließt, wobei die hierdurch bedingten

ίο Stromänderungen in einem durch Trans-. formatorwicklungen angeschlossenen Stromkreise Ströme induzieren, welche zur Kontaktverstellung benutzt werden können.

Durch die Steuerwelle zu entwickelnde Zentrifugalkräfte können durch Rotation fester oder auch flüssiger Körper erzeugt werden. Wird eine leitende Flüssigkeit gewählt (Quecksilber), so kann diese auch unmittelbar zum Schließen von Kontakten der Reguliervorrichtung benutzt werden.

Soll die an der Steuerwelle zu erzeugende Kraft nur zur Einschaltung einer anderen, die Reguliervorrichtung verstellenden Kraft benutzt werden, so kann man durch sie eine Kupplung zwischen der Achse des Kontakthebels der Reguliervorrichtung und einer in Drehung·.befindlichen Welle, von welcher die Bewegung' übernommen werden soll — in erster Linie auch der Steuerwelle selbst —, in Tätigkeit treten lassen, welche nach vollendeter Verstellung des Regulierhebels als Rutsch-, Schleif- oder Schlupfkupplung wirkt. Ferner läßt sich auch nach irgendeinem der oben angegebenen Prinzipien der Erfindung zunächst ein Hilfsmotor steuern,' der nun seinerseits erst mittels einer zweiten, nach einem der obigen Prinzipien ausgeführten Einrichtung die Kontaktverstellung der Reguliervorrichtung für den Hauptmotor bewirkt.

Zur schnellen Abdämpfung der Bewegung der vom Steuerorgane in Bewegung gesetzten Massen und Rückführung derselben in die Ruhelage können, falls größere lebendige

+5 Kräfte in dem Regler aufzuhalten sind, auch besondere Brems-, Sperr- oder Ausrück- oder Druckausgleichvorrichtungen angewandt wer-" den.

Bei Benutzung elektromotorischer Kräfte zur Kontaktverstellung kann unter anderen die Reguliervorrichtung auch von der Steuerstelle entfernt, z. B. beim Motor selbst liegen. Die-Verwendung von Zwischengliedern, wie sie in der vorliegenden Erfindung' zwischen Steuerwelle und Reguliervorrichtung für den Motor geschaltet sind, sind für die. selbsttätige Regelung" von Motoren bereits im wesentlichen bekannt.

Einige in der beiliegenden Zeichnung dargestellte Ausführungsformen mögen das Wesen der Erfindung näher erläutern.

In Fig. ι wird mittels der Handkurbel H über das ins Schnelle übersetzende Zahnräderpaar Z die Steuerbewegung auf die Steuerwelle W übertragen. Je nach der Drehgeschwindigkeit, welche dieser Welle erteilt wird, schlägt ein auf ihr sitzender Pendelregulator R aus und verstellt von seiner Muffe aus den Regulierhebel St, welcher auf der Kontaktbank B der Anlaß- und Reguliervorrichtung für einen Motor schleift. Bei aufhörender Bewegung des Steuerorgans Ii Z-gelit der Hebel St infolge des Zusammenfallens der Schwungkugeln des Regulators in seine Ruhelage zurück.

In Fig. 2, 3 und 3 a sind Verstellungsarten für den ' beweglichen Regelungskontakt der Anlaß- und Regelungsvorrichtung durch die Zentrifugalkraft einer stromleitenden Flüssigkeit dargestellt.

Bei der Konstruktion nach Fig. 2 bildet sich beim Drehen des Handrades H und damit der Steuerwelle W in dem Gefäße G aus der ebenen Niveaufläche N einer Quecksilberfüllung eine parabolische Niveaufläche 2V¹, welche je nach ihrer Höhe bestimmte, in Kreisform fest angeordnete und in ihren Längen abgestufte Kontakte C der Regelungsvorrichtung kurzschließt, wodurch der Motor '. in seinem Laufe beeinflußt wird.

Das Gefäß ist entweder ein Isolierkörper oder, wenn stromführend, durch Isolierkörper/ gegen die Welle W isoliert.

In Fig. 3 sitzt auf der Steuerwelle eine Schleuderpumpe P, welche Quecksilber in einem Steigerohr 5" hochtreibt, wobei in diesem isoliert angebrachte Kontakte C einer Regulier- und Anlaßvorrichtung für einen Hilfsmotor m nach und nach kurzgeschlossen bzw. geöffnet werden. Hierdurch wird die mit dem Hilfsmotor m- verbundene, eine Reguliervorrichtung für den zu steuernden Hauptmotor M nach Fig. 1 tragende Welle W schneller oder langsamer in Bewegung gesetzt.

Eine einfachere Form ist in Fig. 3 a dargestellt, bei welcher der Anlaß- bzw. Regulierwiderstand für den Hilfsmotor ni direkt in das Steigerohr ^ eingebaut ist, so daß die Widerstandsstufen durch das bewegte Quecksilber unmittelbar geschaltet werden..

Fig. 3 b stellt eine Änderung der Ausführung nach Fig. 3 dar, bei der eine beliebige im Steigerohr 5 befindliche Flüssigkeit einen Schwimmer trägt, der mit Hilfe einer an ihm angebrachten Kontaktvorrichtung die jetzt außerhalb des Steigerohres befindlichen Regelungskontakte bestreicht.

Eine direkte elektrische Beeinflussung der Regelungs- und Anlaßvorrichtung, welche hier gegebenenfalls auch von der Steuerstelle entfernt beim Motor liegen kann, ist in Fig. 4 dargestellt.

Die von der Steuerwelle W mittels Zahnradübertragung angetriebene kleine Dynamomaschine D gibt bei Drehung des Handrades Ii Strom in die angeschlossenen Wickhingen zweier Elektromagnete M ab. Diese sind -schon von einer anderen vorhandenen Stromquelle aus so erregt, daß ihre Anziehungskräfte auf einen Anker A des .Regulierhebels St sich das Gleichgewicht halten

ίο und der Regulierhebel erst aus seiner Ruhelage, in welcher ihn die Feder F hält, entfernt wird, sobald von der Dynamomaschine D aus mittels entsprechend gewickelter Magnetwindungen der Magnetismus des einen Magneten M verstärkt und des anderen entsprechend geschwächt wird. Je nach der Geschwindigkeit der Drehung am Steuerorgan^ H wird sich der Ausschlag des Ankers A bzw. des Regulierhebels St auf der Kontaktbahn B und damit auch die Geschwindigkeit des zu steuernden Motors ändern. Dadurch, daß der von D zu den Magnetwindungen verlaufende Strömkreis vermittels des von der Handradwelle W jeweils der Drehrichtung letzterer entsprechend mitgenommenen Umschalters U umgeschaltet wird, ergibt sich bei entgegengesetzter Drehung auch ein Ausschlag des Steuerhebels Λ in entgegengesetzter Richtung. Voraussetzung ist dabei, daß die Richtung des von der in ihrer Drehrichtung ebenfalls geänderten Dynamomaschine D . ausgehenden Stromes unverändert bleibt; andernfalls ist der Umschalter U nicht erforderlich. . Fig. 5 zeigt die Verstellung des Regulier-

.35 hebeis durch eine beliebige in Bewegung befindliche AVelle HW, welche, solange am Steuerrade H gedreht wird, vermittels der dann wirksamen elektrischen Kupplung K mit der Reguliervorrichtung gekuppelt ist. Die Magnete der Kupplung werden dabei von einem Strom gespeist, der von einer auf der Welle W sitzenden Dynamomaschine erzeugt und über Schleifringe an der Welle H W den Magneten zugeführt wird. Kommt der Regulierhebel in seiner Endstellung an, so schlüpft die Kupplungseinrichtung auf der bewegten Welle H W.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung mit Zentrifugalreibungskupplung für einen nach Leonardschaltung in einer Drehrichtung arbeitenden Motor M, bei dem also die Erregung der Anlaßdynamomaschine D geändert wird. Umsteuerung läßt sich, ähnlich wie die Ausführung der Fig. 4 darstellt, unter A^erwechslung der Erregerpole ausführen.

Fig. 7 zeigt die Vermittlung einer Zentrifugalflüssigkeitskupplung bei der Verstellung der Kontakte. Die Flüssigkeit bildet während der Drehung der Steuerwelle W in dem Kupplungsbehälter einen unter zentrifugaler Pressung stehenden Ring, welcher die Welle W² der Reguliervorrichtung mit der Steuerwelle W kuppelt.

Fig. 8 und 9 zeigen hydraulische oder pneumatische Anordnungen mit Kontaktverstellung durch Druck- oder Strömungskräfte. Im besonderen wirkt bei der Konstruktion Fig. 8 auf den Steuerkolben K eine durch die doppeltwirkende Kolbenpumpe P erzeugte Druckdifferenz , die sich durch das Sauge- und Druckseite verbindende, während der Bewegung auf bestimmten Öffnungsgrad eingestellte Ventil R V ständig auszugleichen sucht. Mit höherer Drehgeschwindigkeit wird die Druckdifferenz größer, da Ventil- und Leitungswiderstände gleichbleiben; der Regulierhebel St wird also weiter aus seiner Ruhelag'e gezogen. Bei Stillsetzung der Pumpe soll das Regulierventil R V selbsttätig ganz geöffnet und damit ein plötzlicher Druckausgleich erzielt werden.

Bei der Konstruktion Fig. 9 ist statt der Kolbenpumpe eine Zentrifugalpumpe oder ein Gebläse C, statt des Steuerkolbens eine durch die Strömung je nach ihrer Stärke mehr oder minder zu verstellende Klappe Kl verwandt. Das Ventil RV zwischen Sauge- und Druckseite kann unter dem Einflüsse einer Zentrifugalkupplung diese Verbindung während der Bewegung der Reguliervorrichtung ganz abschließen, bei stillstehender Pumpe soll es., sich selbsttätig auf Öffnung einstellen und die Strömung bei Kl plötzlich aufheben.

Bei der Anordnung Fig. 10 wird durch den sich mit drehender Steuerwelle Wm Tätigkeit setzenden Unterbrecher U ein von dem angedeuteten Generator gespeister Gleichstromkreis abwechselnd geöffnet und geschlossen, so daß hierdurch in der Sekundärspule des Transformators T', dessen Primärspule in den periodisch , unterbrochenen Gleichstromkreis gelegt ist, während des Ganges der Steuerwelle Wechselströme auftreten, welche von der Zahl der Unterbrechungen in ihrer Stärke abhängig sind und den Elektromagneten £105 mehr oder minder erregen und den Anker A und damit den Regulierhebel St zum Ausschlag bringen.

In Fig. 11 ist eine Ausführung für die Verwendung thermischer Kräfte zur Kontaktverstellung bzw. Widerstandsänderung für den. zu steuernden Motor gegeben.

Die Steuerwelle W trägt den permanenten Hufeisenmagneten M, welcher über einem stromdurchflossenen feststehenden Eisenwiderstand E rotiert und entsprechende Erwärmung in ihm durch Wirbelströme erzeugt. Dementsprechend wird das Leitvermögen des Eisenwiderstandes verringert und somit der mit ihm in Reihe geschaltete Elektromagnet E M geschwächt, so daß der mit dem Kerne des Elektromagneten gelenkig verbundene

Claims (2)

1. Regulierhebel St von der· Feder F bewegt wird und so eine Verstellung des Regulierhebels auf den Anlasserkontakten eintritt.

   Bei Stillstand des Steuerorgans legt sich zur schnellen Abkühlung und auch zur Kurzschließung der während ' der Drehbewegung durch geeignete Vorrichtung abgehobene Eisenwiderstand auf die Metallplatte P zurück und der Regulierhebel St geht der vollen Erregung des Magneten E M zufolge wieder in seine Ruhelage zurück.

   Ρλτεν τ-An Sprüche:

   i. Regelungsvorrichtung für Elektromotoren, dadurch gekennzeichnet, daß, um die Änderung des Anlaß- bzw. Regelungswiderstandes in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit einer Handsteuerwelle zu bewirken, die zufolge dieser Drehbewegung erzeugten, mit der Drehgeschwindigkeit zu- und abnehmenden Kräfte zur Verstellung eines beweglichen Widerstandsregelungskontaktes benutzt werden.
2. 2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Drehung der Handsteuerwelle bereits vorhandene Kräfte in einer der Drehgeschwindigkeit der Welle entsprechenden Stärke zur' Widerstandsänderung nutzbar gemacht werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.