DE1932928C3 - Elektrische Maschine lür Ausbildungszwecke - Google Patents

Description

60

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine für Ausbildungszwecke, bei der zur Darstellung mehrerer Arten von Maschinen in einen Stator unterschiedlich ausgebildete Läufer mn Kommutator einsetzbar sind.

Für Ausbildungszwecke sind Maschinensätze bekannt, bei denen ein Motor und ein Generator auf einem Tragrahmen montiert und miteinander gekuppelt sind. In die Maschinen können unterschiedliche Läufer eingesetzt und damit verschiedene Maschinenkombinationen hergestellt werden. Das Gehäuse der einen Maschine ist für verschiedene Arten von Gleichstrommaschinen und das Gehäuse der anderen für fünf Arten von Drehstrommaschinen ausgebildet. Durch Einsetzen unterschiedlicher Läufer in das Drehstromgehäuse ist es möglich, einen Drehstromasynchronmolor mit Einfachkäfigläufer, mit Doppeikäfigläufer sowie mit Schleifringläufer und ferner einen Drehstiomreluktanzmotor und einen Drehstromgenerator mit ausgeprägten Polen darzustellen. Soll der Maschinensat/ mit einer Drehslromkommutatormaschine betrieben werden, so wird die Drehstrommaschine durch eine entsprechende Kommutatormaschine ersetzt (siehe /.. B. Phywe-Nachrichten, Sonderausgabe »Elektrische Maschinen«, 30, 28. Jahrgang, 1964, Industrie-Druck GmbH Göttingen. 46.65. S. 19 bis 22).

Aufgabe der Erfindung ist es. eine Maschine derart auszubilden, daß mit ihr eine möglichst große Anzahl von Maschinen durch Einsetzen unterschiedlicher Läufer dargestellt werden kann. Hieroei ergeben sich Schwierigkeiten bei Drehstromkollektormotoren, da bei den verschiedenen Maschinen eine unabhängige Verstellung, eine gleichsinnige oder gegensinnige Verdrehung der Bürsten möglich sein muß.

Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Die Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der Aufgabe.

Zu weiteren Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsoeispiels wird die Erfindung naher erläutert.

In der Figur ist ein Teil einer Maschine dargestellt, die einen in einen Ständer 1 einsetzbaren, mit einem Kollektor 6 ausgerüsteten Läufer 2 besitzt. Die Weile 3 des Läufers ist im Lagerschild 4 durch Kugellager 5 gelagert. Im Lagerschild 4 befindet sich ein Burstenapparat mit in gleichmäßigen Abständen angeordneten Bürstenhaltern 7, 8. Bei der erfindungsgemäßen Maschine steht ein Handrad 9 über ein Getriebe in drehmomentschlüssiger Verbindung mit einem ersten Bürstenkranz 15 und mit einer Meßtrommel 16, die mit einer weiteren Meßtrommel 17 kuppelbar isi. welche ihrerseits drehmomentschlüssig mit einem zweiten Bürstenkranz 20 verbunden ist. Dabei ist das Handrad 9 über eine Welle 10 mit dem Kegelrad 11 verbunden, das in ein weiteres Kegelrad !2 eingreif·, auf dessen Welle 13 ein den ersten Bürstenkranz 15 antreibendes Zahnrad 14 befc igt ist. Auf der Welle 13 ist eine Hohlwelle 18 mit einem den zweiten Bürstenkranz 20 antreibenden Zahnrad 19 drehbar gelagert. Hauptwelle i3 und Hohlwelle 18 sind über die Meßtrommeln 16,17 miteinander kuppelbar. Hierzu ist die über einen Keil 16a auf der Welle 13 gehaltene Meßtrommel 16 längsverschieblich angeordnet. Die Kupplung wird durch Anpressen der Meßtrommel 16 an die Meßtrommel 17 erzielt. Eine Drucklagerung mit Kugellagern 25 sorgt dafür, daß die Drehbeweglichkeit der Meßtrommel 17 erhalten bleibt, wenn die beiden Meßtrommeln aneinandergepreßt sind Eine Klemmvorrichtung mit einer Rändelschraube 17a und einem Klemmbacken 176 ermöglicht ein Fesistellen der Meßtrommel 17. Die Hauptwelle 13 und Hohlwelle 18 sind in Lagern 21, 22 eines korbartigen Gerüstes 23 gelagert. Dieses Gerüst

ist in das Lagerschild 4 eingeset/i.

Marken 24 auf den Meßtrommeln 16, 17 sowie am festen Lagerschild 4 ermöglichen eine übersichtliche Einstellung der einzelnen Bürstenstcllungen. Die Markierungen auf den Meßtrommeln sind /weckmäßigerweise in Winkelgraden angegeben.

Zur Steuerung von Drehstrom·Reihenschluß-Kollektormotoren und Repulsionsmotoren mit Einfachbürsten wird bei entkoppelten Meßtrommeln 16, !7 über das Handrad 9 die Welle 10 und über die Kegelräder 11, 12 die Welle 13 gedreht. Damit wird aurh das ar.nrad 14 und der mit Zähnen versehene Bürssenkr.in. ^iri bewegt, der über einen Lagerring 15-·» am Η·'! :«nkorb 23 gehaltert ist.

Bei voneinander entkoppelten ..clitrommeln 16, 17 i^ besteht die Möglichkeit. & Cn Betätigung der Meßtrommel 16 den Bürstenkru. .. 20 unabhängig vom feststehenden Bürsienkranz 15 zu verstellen, wie dies z. B. bei Repulsionsmotoren mit Doppclbürstensatz (Derimotor) erforderlich i«·¹ N di dem Entkuppeln der beiden Meßtrommcln 16, ι, wird die Meßtrommel 17 in eine entsprechende, markierte Stellung gebracht und durch das Festslellsystem der Rändelschraube f7;i festgestellt. Sodann steht der Bürstenkranz 20 mit den Kohlebürsten fest und hai eire feste Beziehung zur Statorwicklung. Durch Verdrehen des Handrades 9 kann jetzt nu. noch die Welle 13 und mit ihr der Bürstenkranz 15 sowie die Meßtrommel 16 bewegt werden. Der Verdrehungswinkel wird jeweils an der Meßtrommel abgelesen. Markierungen an den Meßtrommeln geben jeweils die Leerlaufstellung (Stillstand, kleinster Strom) und Kurzschlußstellung (Stillstand, hoher Strom) an.

Da bei entkuppelten Meßtrommeln eine getrennte, kontinuierliche Verstellung der beiden Bürstenkränze möglich i^., kann eine Vielzahl von Messungen mit verschiedenen Sehnenbürstenwinkeln durchgeführt werden. Nach Einstellung eines gewählten Winkels ist es möglich, die beiden Meßtrommeln 16. 17 durch Anziehen der Stellschraube 16£> miteinander zu kuppeln und eine zur Drehzahlsteuerung erforderliche gleichsinnige Verdrehung der beiden Bürstenkränze 15,20 durch Betätigung des Handrades 9 vorzunenmen.

Bei Drehstrom-Nebeiischluß-Kolleklormotoren müssen die einzelnen Bürstenkränze 15, 20 zur Drehzahlsteuerung von einer gedachten Mittellinie ausgehend nach links und rechts gleichmäßig verschoben werden. Außerdem soll die Möglichkeit bestehen, die gedachte Mittellage zu verändern, d. h. also die Bürstenkränze 15, 20 jeweils in gleicher Richtung nach links oder rechts zu ^₀ verschieb«*·! Zur Drehzahlsteuerung eines Drehst rom-Nebenschluß-Kollektormotors, der zusätzlich zu c'em Kollektor mit Schleifringen versehen ist, werden die beiden Bürstenkränze 15, 20 gegen:>innig verschoben. Um dies auf einfache Weise mit dem Handrad 9 bewerkstelligen zu können, ist vorzugsweise ein mil der Hohlwelle 18 und dem Zahnrad f9 fest verbundenes zusätzliches Kegelrad 26 (gestrichelt eingezeichnet) vorgesehen, das in das Kegelrad 11 eingreift Auf diese Weise wird bei entkuppelten Meßtrommeln 16, Yl durch Bewegen des Handrades 9 eine gegenläufige Bewegung der Kegelräder 12, 26 und damit auch eine gegenläufige Bewegung der beiden Bürstenkränze 15,20 hervorgerufen.

Gemäß einer Ausgestaltung ist das Handrad 9 durch Verschieben in Achsrichtung von den Bürstenkränzen

15, 20 entkuppelbar. Das Entkuppeln kann durch eine Höhenverstellung der Welle 10 vorgenommen werden, die beispielsweise mit c'nem Kugelrastwerk ausgerüstet is!, bei dem in zwei Stellungen des Handrades 9 eine Kugel 27 durch eine Feder 29 in eine Ringnut 28 bzw. 30 gedruckt wird, so daß die Welle 10 in eine gewünschte Stellung einrastet. Um beim Auskuppelvorgang ein unbeabsichtigtes Drehen der Welle 10 zu vermeiden, können die beiden Ringnuten 28, 30 zusätzlich durch eine oder mehrere Längsnuten 3i verbunden sein.

Wird das Handrad 9 in eine Stellung gebracht, in der die Ringnut 30 in das Kugelrastwerk eil.schnappt. si> ist das Handrad 9 von den Bürstenkränz.ei 15, 20 entkuppelt. Die Bürstenkrän/e können dann nach Festdrehen der Stellschraube 160 gemeinsam durch die Meßtrommeln 16,17 in eine andere, gedachte Mmellage gebracht werden. Damit kann bei Anschluß von Strom- und .Spannungsmessern an Klemmen eines Klemmenbrettes sehr gut gezeigt werden, wie d;is Drehstromnetz, das über drei Schleifringe mit dem Rotor verbunden wird, vom Blindstrom entlastet wird und der Blindstrom im Steuerkreis in gleichem Maße zunimmt.

Bei der gleichsinnigen und gegenläufigen Verdrehung der beiden Bürstenkränze 15, 20 ist an beiden Meßtrorr.meln 16, 17 der eingestellte Drehzahlwinkel ablesbar.

Da bei gleichmäßiger Bürstenverschiebung eines Drehsirom-Nebenschlußmotors in gegenläufigem Sinn ■n einem unteren und oberen Drehzahlbereich nicht den günstigsten Verhältnissen entsprochen werden kann (unkompensierter Drehstrom-Nebenschluß-Motor), ist es zweckmäßig, beispielsweise den Bürstenkranz 15 bei der gegensinnigen Verstellung nicht in demselben Maße zu verstellen wie den Bürstenki anz. 20. Dies kann bei der erfindungsgemäßen Maschine durch Aufheben der Triebverbindung zwischen Handrad 9 und Bürstenkranz 15 sowie Vor- oder Zurückschieben des einen oder anderen Bürstenkranzes durch eine der Meßtromrr ..In

16, 17 erreicht werJ^n. Durch indirekte Veränderung der Mittellage wird dann im unteren und oberen Drehzahlbereich jedesmal der günstigste Phasenwinkel eingestellt (kompensierter Drehstrom-Nebenschlußmotor).

i;ic Ketatigung ik-s uunüraücs ⁿ, i;r,d i\i:r McB'.rommeln 16, 17 können auch durch eine l-ernstcuerung erreicht werden. Hierzu werden zweckmäßigerweise mit der Welle des Handrades 9 und/oder mit den Wellen öer Meßtrommeln 16,17 fernsteuerbare Servomotoren verbunden, denen entsprechende Fnrlschallcr und eine Vorwahleinrichtung zugeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrische Maschine für Ausbildungszwecke, bei der zur Darstellung mehrerer Arten von Maschinen in einen Stator unterschiedlich ausgebildele Läufer mit Kommutator einsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der für die darzustellenden Maschinenarten unterschiedlichen Steuerungen und Messungen eine Einrichtung zum Verstellen zweier dem Kommuta ι ο tor zugeordneter Bürstenkränze vorgesehen ist, bei der ein Handrad (9) über ein Getriebe in drehmomentschlüssiger Verbindung mit dem ersten Bürstenkranz (15) und mit einer dessen Stellung erlassenden Meßtrommel (16) sieht, die zur Erzielung einer gemeinsamen Bewegung der Bürslenkränze (!5,2Oi mit einer weiteren Meßtrommel (17) kuppelbar ist, welche ihrerseits drehmomentschlüssig mit dem zweiten Bürstenkranz (20) verbunden ist und dessen Stellung erfaßt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Handrad (9) mit einem Kegelrad (11) verbunden ist, das in ein writeres Kegelrad (12) eingreift, auf dessen Welle (13) ein den ersten Bürstenkranz (15) antreibendes Zahnrad (14) befestigt und eine Hohlwelle (18) mit einem den zweiten Bürstenkra..z (20) antreibenden Zahnrad (19) drehbar gelagert ist, wobei die Welle (13) die eine Meßtrommel (16) und die HoK^- ,velle (18) die andere Meßtrommel (17) trägu

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßtrommel (16) auf ihrer Welle (13) längsverschieblich gelagert ist.

4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßtrommeln (16, 17) mit Feststellvorrichtungen ausgerüstet sind.

5. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Handrad (9) verbundene Kegelrad (11) zusätzlich mit einem fest an der HohSwcüc (18) angebrachten Kegelrad (26) in Eingriff gebracht ist.

6. Maschire nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Handrad (9) mit dem Kegelrad (11) durch Verschieben in Achsrichtung von den weiteren Kegelrädern (12 und/oder 26) entkuppelbar ist und eine Welle (10) des Handrades (9) mit einem Kugelrastwerk versehen ist. bei dem in zwei Stellungen des Handrades eine Kugel (27) durch eine Feder (29) in eine Ringnut (28 bzw. 30) der Welle (10) gedruckt wird.

7. Maschine nach Anspruch ö, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringnuten (28, 30) zusätzlich durch eine oder mehrere Längsnuten (31) verbunden sind.

8. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle des Handrades (9) und/oder den Wellen (13,18) der Meßtrommeln fernsteuerbare Servomotoren verbunden sind.