DE196056C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

# PATENTSCHRIFT

- M 196056'-KLASSE 21 d. GRUPPE

M. OSNOS in FRANKFURT a. M.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. November 1903 ab.

Man kann die Phasenverschiebung eines Repulsionsmotor kompensieren, wenn man die sonst in sich oder auf Widerstände kurzgeschlossenen Bürsten auf eine Wechselstrommaschine unmittelbar oder mittels Transformatoren mit veränderlicher Übersetzung schließt, welche eine der Größe und Phase oder der Größe oder Phase nach veränderliche Spannung dem Läufer des Motors

ίο liefert. Die Wechselstrommaschine kann entweder ein Synchrongenerator oder ein asynchroner Kommutatorgenerator oder auch ein übererregter leerlaufender Synchronmotor sein. Als Generator kann die Maschine, welche im folgenden Zusatzmaschine genannt wird, entweder von dem Repulsionsmotor selbst vermittels eines besonderen Motors angetrieben werden, oder auch vom Netze in der Weise, daß sie durch eine Phase gespeist wird und durch die andere Phase Strom von veränderlicher Spannung und Phase dem Repulsionsmotor liefert. . .

Als übererregter gewöhnlicher Synchronmotor kann die Zusatzmaschine von dem Anker des Repulsionsmotor selbst gespeist werden.

Die Erregung der Zusatzmaschine kann

entweder vermittels Gleichstrom (im Falle einer Synchronmaschine) oder vermittels Wechselstrom erfolgen.

Wird die Zusatzmaschine auf eine der bekannten Arten mit Wechselstrom erregt, so kann zur Erregung auch der primäre oder der sekundäre Strom des Repulsionsmotors dienen> und zwar in der Weise, daß man die Feldwicklung der Zusatzmaschine entweder direkt im primären oder im sekundären Stromkreise des Repulsionsmotors einschaltet, oder daß man diese Wicklung vermittels veränderlicher Serientransformatoren speist, dessen primäre Wicklungen in jenem Stromkreise liegen. Auf diese Weise wird die Erregung der Zusatzmaschine und somit auch mittelbar die Phase und die Spannung des Ankerstromes des Repulsionsmotors von der Belastung des Motors abhängig.

Die Erregung der Zusatzmaschine kann ferner als Nebenschluß oder Hauptschluß oder auch als Kompounderregung ausgeführt sein. Die Hauptschlußwicklung der Erregung wird man 'dann zweckmäßigerweise, wie bereits erwähnt, in Abhängigkeit von der Belastung des Repulsionsmotors bringen. Man kann sie jedoch auch unabhängig regeln.

Damit die Zusatzmaschine nicht zu groß wird, wird man am besten den Repulsionsmotor in bekannter Weise anlassen und erst nach Erreichung einer bestimmten Geschwindigkeit die Zusatzmaschine an den Anker des Repulsionsmotors anschließen, indem. nämlich bei normaler Geschwindigkeit die. vom Anker des Repulsionsmotors nach außen übertragene elektrische Arbeit sehr klein ist.

Ist indessen eine Anordnung derart getroffen (wie z. B. durch Vorschalten variabler Transformatoren vor dem Ständer, durch Verstellung der Bürsten oder durch große Streuung des Motors usw.), daß selbst im Anfang der Anlaßperiode die Bürsten kurzgeschlossen sein können, so kann man selbstverständlich auch die Zusatzmaschine bereits im Anfang der Anlaßperiode an den Anker des Repulsionsmotors anschließen.

Sehr vorteilhaft dürfte die vorliegende Regelung für elektrische Bahnen sein. Man wird dann den Zug vermittels Repulsionsmotoren in bekannter Weise anlassen und die Zusatzmaschine elektrisch oder elektromagnetisch (vermittels Transformatoren) entweder vom Anfange an oder erst nach Erreichung einer bestimmten Geschwindigkeit an die Anker der Repulsionsmotoren anschließen, und da in diesem Falle die Leistung der Zusatzmaschine nur ganz gering im Verhältnis zu der Leistung der Zugmotoren zu sein braucht, so macht ihr mitgeführtes totes Gewicht nicht viel aus.

Handelt es sich um eine synchrone Zusatzmaschine, so kann dieselbe einmal angelassen werden und bei kurzem Halt leerlaufen oder sie kann auch jedesmal von dem Zuge selbst in die Nähe von Synchronismus gebracht werden und dann an ihre Speisepunkte bzw. an die Anker der Repulsionsmotoren angeschlossen werden.

Unter Repulsionsmotoren sind hier im allgemeinen Wechselstromkommutatormaschinen mit nicht mehr als zwei Bürsten pro Polpaar verstanden, bei denen das resultierende Feld geneigt gegen die Verbindungslinie der Bürsten ist und deren Kommutator bei normaler Geschwindigkeit nur eine ganz geringe Anzahl Volt-Ampere zu übertragen hat.

Zu diesen Motoren gehören also außer den gewöhnlichen Thomsonschen Repulsionsmotoren auch.. die bekannten Atkinsonschen mit polloser oder Polwicklung, da die beiden Statorwicklungen der ' letzteren ein resultierendes Primärfeld erzeugen, dessen Achse gegen die Ankerbürsten geneigt ist.

Von bekannten Repulsionsmotoren, deren Bürsten ebenfalls eine regelbare elektromotorische Kraft zugeführt wird, unterscheidet sich die nach der Erfindung benutzte Anordnung dadurch, daß die elektromotorische Kraft einer besonderen Zusatzmaschine entnommen wird. Erst hierdurch wird es möglich, nicht nur die Größe, sondern auch die Phase der an die Bürsten gelegten Spannung zu verändern.

Wird .der Motor von außen als Generator angetrieben,, so kann die vorliegende Regulierung angewendet werden, um die gelieferte Spannung nach Größe und Phase zu regeln.

In Fig. ι ist beispielsweise eine Anordnung

nach vorliegender Erfindung angegeben.

Es bedeuten in derselben: M zwei Repulsionsmotoren, ^₁ und t₂ Transformatoren mit veränderlicher Übersetzung, W₁, J^₂, w_z veränderliche induktive oder induktionslose Widerstände, Z die Zusatzmaschine und f ihre Felderregung.

Letztere ist in Reihe mit dem Anker der Zusatzmaschine geschaltet; sie könnte aber auch, wie bereits erwähnt, im Nebenschluß zum Anker oder in Reihe mit dem primären oder sekundären Motorstrom liegen oder mit Gleichstrom gespeist werden oder im Neben-Schluß zum Hauptnetze liegen. Der Gleichstrom zur Erregung der Zusatzmaschine kann entweder einer beliebigen Quelle entnommen oder auch durch bekannte Mittel (wie z. B. die Heylandsche Kompoundierung E. T. Z., 1903, H. 45) aus dem Wechselstrom des Motors bzw. der Zusatzmaschine selbst gewonnen werden. Die Zusatzmaschine ist in Fig. 1 vermittels der Transformatoren J₁ und I₂ an das Netz und an die Anker der Repulsionsmotoren angeschlossen. Der Transformator if, kann jedoch durch den Kontakt α aus dem Stromkreise der Zusatzmaschine ausgeschaltet, : unter Umständen auch ganz weggelassen werden; ferner kann die primäre Wicklung des Transformators ^₁ statt parallel an das Netz auch in Reihe mit dem primären Motorstrom liegen. In diesem Falle wird es·zweckmäßig sein, entweder sämtliche Motoren in Reihe miteinander zu schalten oder den Hebei α und sämtliche Klemmen I der Motoren statt mit dem Netze miteinander zu verbinden. Dann geht der primäre Strom sämtlicher Motoren durch die Primärwicklung des Transformators ij.

In der Fig. 1 sind die Anker der Motoren in Reihe geschaltet, man kann sie aber auch parallel zu der Sekundärwicklung des Transformators f₂ schalten.

Sind die Ständer oder die Anker der Repulsionsmotoren parallel zueinander geschaltet, so kann es unter Umständen zweckmäßig sein, die Sekundärwicklung des Transformators ij oder des Transformators t.₂ aus mehreren Wicklungen herzustellen, wobei jede Wicklung" zu je einem Motor oder zu einer Gruppe von Motoren führt.

Durch die veränderlichen Widerstände w_% kann man die Anker der Motoren einzeln oder sämtlich kurzschließen, ebenso durch die Widerstände W₁ die Zusatzmaschine. Durch die Widerstände W₁ läßt sich die Felderregung der letzteren beliebig ändern.

Der Transformator ij kann auch zu Bremszwecken verwendet werden.

Um die primäre Spannung der Motoren zu ändern, sind in bekannter Weise Transformatoren mit veränderlicher Übersetzung R, Drosselspulen oder induktionslose Widerstände den Motoren vorgeschaltet.

Eine der möglichen Regelungen nach der Fig. ι ist folgende:

Man schließt W₂ kurz, läßt allmählich die Motoren sowie die Zusatzmaschine an, und nachdem letztere die normale Geschwindigkeit erreicht hat, schaltet man w^ aus; dann ist die Zusatzmaschine mit dem Anker der Mo-

toren von selbst und ohne Stromunterbrechung verbunden.

Wird indessen durch den Vorschalttransformator R und. durch die Selbstinduktion des Motors die Spannung an den Kommutatorbürsten derart verringert, daß man sie ohne Gefahr auch bei Stillstand des Motors kurzschließen kann, so kann die Zusatzmaschine bereits beim Stillstand an den Anker

ίο des Repulsionsmotor angeschlossen werden. Wie eingangs erwähnt, kann die Zusatzmaschine als leerlaufende Synchronmaschine von den Ankern der Motoren selbst gespeist werden. Die Phase der Ankerströme kann man dann in bekannter Weise durch Änderung der Gleichstromerregung ganz beliebig ändern.

Nicht sämtliche Widerstände, Transformatoren usw. der Fig. 1 sind für die vorliegende Regelung unbedingt gleichzeitig notwendig. So kann z. B. bei Vorhandensein des Transformators ij der Vorschalttransformator R weggelassen werden, da, wie ersichtlich, die sekundäre Wicklung des ersteren die im Anker des Repulsionsmotors induzierte Spannung größtenteils in sich aufnimmt und somit der Zusatzmaschine als Vorschalt dient, so daß letztere selbst bei Stillstand des Motors und, selbst wenn der Motor eine geringe Selbstinduktion besitzt, an den Anker des Repulsionsmotors angeschlossen werden kann.

Auch kann der Transformator t.₂ weggelassen werden.
¹ Der besseren Anschaulichkeit halber seien in den Fig. 2 bis 7 noch einige Anordnungen dargestellt, wobei die Bezeichnungen dieselben wie zuvor bleiben.

In Fig. 2 ist das Feld der Zusatzmaschine parallel an das Netz geschaltet, wobei zum' Regeln der Feldstärke der Vorschaltwiderstand w_% verwendet wird.

In Fig. 3 liegt das Feld der Zusatzmaschine in Reihe mit dem Ständer des Motors, so daß dasselbe gleichzeitig als regelbarer Vorschaltwiderstand für den Motor verwendet werden kann.

In Fig. 4 wird das Feld der Zusatzmaschine durch den Serientransformator £, gespeist, wobei wiederum die primäre Wicklung des letzteren als regelbarer Vorschaltwiderstand für den Motor dienen kann, wenn nämlich die sekundäre Wicklung offen ist.

In Fig. 5 entsteht das Feld der Zusatzmaschine unter dem Einfluß des primären und sekundären Stromes. Das Verhältnis der primären zu der sekundären Windungszahl des Feldes muß je nach den Verhältnissen gewählt werden.

In Fig. 6 liegt das Feld der Zusatzmaschine im Nebenschluß zum Netze und ist durch einen Schleifkontakt mit einer Klemme des Motors verbunden, so daß die Feldwicklung der Zusatzmaschine gleichzeitig auch den Vorschalttransformator R ersetzt.

Fig. 7 schließlich stellt dieselbe Anordnung wie Fig. ι dar, mit dem Unterschiede nur, daß die Zusatzmaschine eine Synchronmaschine ist.

In Fig. ι bis 6 ist die Zusatzmaschine mit einer Kompensationswicklung k versehen, um in bekannter Weise die Selbstinduktion aufzuheben.

Statt abschaltbarer Feld- oder Transformatorenspulen kann man in sämtlichen Figuren parallel zu der betreffenden Wicklung regelbare induktionslose Widerstände einschalten, die man je nach Bedarf abteilungsweise öffnet und schließt.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zum Regeln von Repulsionsmotoren und -generatoren, insbesondere für Bahnbetrieb mittels einer den Bürsten zugeführten regelbaren Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß diese Span- '85 nung von einer Zusatzmaschine geliefert wird, damit nicht nur die Größe, sondern auch die Phase der dem Läufer zugeführten Spannung geändert werden kann.

2. Einrichtung- nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Zusatzmaschine von der Belastung der" zu regelnden Maschine abhängig gemacht ist. .

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Bürsten der Maschine außer der Spannung der Zusatzmaschine noch eine Spannung zugeführt wird, die von der Netzspannung abhängig ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Zusatzmaschine entweder von der Netzspannung oder von dem Betriebsstrom oder von beiden gleichzeitig entnommen wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder den Unteränsprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmaschine als synchroner Motor ausgeführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.