DE199501C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es sind Gleichstromerzeuger bekannt, die bei verschiedenen Drehzahlen nahezu konstante Spannung liefern. Würde man solche Maschinen als Motoren laufen lassen, so wurden sie eine sehr stark abfallende Charakteristik aufweisen, d. h. sie würden bei niedriger Drehzahl größere Stromstärke und ■ bei hoher Drehzahl geringere Stromstärke aufnehmen.

ίο Vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor, der bei einer in gewissen Grenzen veränderlichen Drehzahl möglichst gleichen Strom aufnimmt, oder mit anderen Worten, dessen Drehzahl unter sonst gleichen Verhältnissen innerhalb gewisser Grenzen labil ist.

Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, daß bei der Gleichstrommaschine das durch die Ankerströme hervorgerufene Feld nicht nur aufgehoben, sondern überkompensiert wird. Der Überschuß bildet also ein Hilfsfeld, welches von der Stromstärke und der Drehzahl abhängig ist. An Hilfsbürsten, welche diesem Hilfsfeld zugeordnet sind, bringt das Hilfsfeld infolge der Drehung der entsprechenden Ankerwicklung eine elektro-

■ motorische Kraft hervor, so daß an den Hilfsbürsten ein Strom entsteht, welcher das Hauptfeld der Maschine im Sinne einer Ver-Stärkung bei abnehmender und einer Schwächung bei zunehmender Drehzahl beeinflußt. Dabei geschieht die Regelung ganz selbsttätig und ohne mechanische Hilfsapparate, wie Fliehkraftregler usw.

Fig. ι zeigt als Ausführungsbeispiel eine derartige Maschine mit Feldwicklung f, Arbeitsbürsten α und kurzgeschlossenen Hilfsbürsten b, welche als Stromerzeuger bei wechselnder Drehzahl konstante Spannung liefern würde. Läuft die Maschine als Motor, so ruft das durch die Ankerströme in Richtung der Bürsten α erzeugte Feld seinerseits durch die Drehung des Ankers in ihm Ströme zwischen den Bürsten b b hervor, welche das Hauptfeld/ verstärken. Bei steigender Drehzahl würde also dasyesultierende Feld in der Richtung des Hauptfeldes zunehmen und der Arbeitsstrom infolge Anwachsens der elektromotorischen Gegenkraft stark abnehmen. .Um dies zu vermeiden und eine Feldschwächung bei höherer Drehzahl zu erzielen, wird nach vorliegender Erfindung in der Richtung der Bürsten ad vor oder hinter der gezeichneten Abzweigung nach der Feldwicklung/eine vom Hauptstrom oder einem ihm proportionalen Strom durchflossene Hilfswicklung c angebracht, die so bemessen ist, daß das in .derselben erzeugte Feld größer ist als das vom Ankerstrom erzeugte. Man hat dabei noch den Vorteil, daß durch die Überkompensierung ein Feld erzeugt wird, das die Reaktanzspannung der kurzgeschlossenen Spulen aufhebt und somit eine gute Kommutierung bewirkt.

Gemäß Fig. 2 können die Bürsten b über Feldwicklungen g und g^x geschlossen werden, die etwa dieselbe Achse besitzen wie die Hauptfeldwicklung f. Ferner können die

Wicklungen g und g^x an die Stelle der Wicklung f treten und diese vollständig ersetzen, wobei sie in der Weise angeordnet werden, daß die zu beiden Seiten der Bürsten b b liegenden Teile g- und g^l etwa gleich groß sind, dann können noch gemäß den Fig, 4, 5, 6, 8 und 9 die äußeren Endpunkte der Feldwicklungen g und g^l an das Netz angeschlossen werden.

Statt das Arbeitsfeld zu kompensieren, kann man auch nach Fig. 3 das Hilfsfeld kompensieren, indem man die Wicklung c so schaltet, daß das von derselben erzengte Feld das Ankerfeld in der Richtung der Bürsten b b nicht nur aufhebt, sondern überwiegt. Um hierbei auch bei den Bürsten α eine gute Kommutierung zu erhalten, müssen alsdann natürlich noch besondere Vorkehrungen getroffen werden.

Dieselbe Wirkung kann mit Hilfe einer Überkompensierung gemäß der Erfindung erreicht werden bei Gleichstrommaschinen, bei welchen durch die Differenz einer am Stromwender abgegrenzten, durch die Drehung des Ankers im Feld des Arbeitsstromes erzeugten und einer dem Anker an den gleichen Stellen zugeführten elektromotorischen Kraft ein Strom dem Anker zugeführt oder entnommen wird, der das Erregerfeld bei verringerter Drehzahl stärkt, bei erhöhter schwächt. Die Wirkung dieses Stromes wird dabei überkompensiert. Wird eine Maschine benutzt, deren Erregung mit Hilfe einer Erregermaschine erfolgt, welche in Abhängigkeit von der Hauptmaschine angetrieben und derart gebaut ist, daß ihre Spannung unabhängig von der Belastung der Hauptmaschine bei wachsender Drehzahl abnimmt, so läßt sich die Überkompensierung entweder an der Hauptmaschine oder an der Erregermaschine bewerkstelligen. Ebenso ergibt die Überkompensierung den gewünschten Effekt bei Gleichstrommaschinen, bei, welchen zwischen gleichnamigen Bürsten der Maschine entstehende Ausgleichströme zur Erregung der Maschine herangezogen werden, und bei Gleichstrommaschinen der in der E. T. Z. 1905, S. 393 ff. beschriebenen Art.

Wesentlich ist, daß der betreffende Gleichstrommotor ein von der Drehzahl abhängiges Feld besitzt, und daß die Kompensierung in der Weise ausgeführt wird, daß das Feld bei höherer Drehzahl geschwächt und bei niederer Drehzahl gestärkt wird.

Als Beispiele von Anwendungsgebieten, für welche sich der vorliegende Gleichstrommotor eignet, sind in Fig. 4 und 5 zwei Schaltungsschemata gezeichnet.

Gemäß Fig..4 ist der Motor h mit einer Schwungmasse e mechanisch gekuppelt und dient zum Energieausgleich in einem Netze, dessen Belastung sich ändert, wobei die Überkompensationsspule ebenfalls mit c bezeichnet ist.

Nimmt aus irgendeiner Ursache die Belastung des Netzes ab und somit dessen Spannung zu, so fließt zunächst ein größerer Strom in den Motor, und da dieser Strom in der oben beschriebenen Weise das Feld schwächt, so werden Motor und Schwungmasse sehr stark beschleunigt, speichern in sich also sehr viel Energie auf. Sinkt dagegen die Netzspannung, so fließt zunächst ein Strom aus dem jetzt als Stromerzeuger arbeitenden Motor, und dieser verstärkt das Feld. Somit werden Motor und Schwungmasse verzögert, geben also die aufgespeicherte Energie ab.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 5) ist i die Dynamomaschine in" der Zentrale, k ein Fördermotor oder ein anderer häufig anzulassender und abzustellender, mit verschiedenen Drehzahlen laufender Motor, h ein vom Netz angetriebener Motor gemäß vorliegender Erfindung, d eine Zusatzdynamo, e eine Schwungmasse, welche mit den Maschinen h und d mechanisch gekuppelt ist. Durch Änderung der Spannung e² der Zusatzmaschine d mit Hilfe des auf die Feldwicklung/² einwirkenden Regelwiderstandes»' bekommt man bei gegebener Spannung e^l in der Zentrale verschiedene Spannungen e⁸ am Fördermotor k und somit auch verschiedene Drehzahlen desselben. Die Schwungmasse e hat wieder den Zweck, bei vergrößertem Energiebedarf des Fördermotors Energie abzugeben, bei kleinerem Energiebedarf des Fördermotors Energie in sich aufzunehmen. Damit nun die Maschine i möglichst gleichmäßig belastet wird, muß der Motor h und Schwungmasse e bei größerem Energiebedarf des Fördermotors k Energie abgeben, bei kleinerem Energiebedarf Energie aufnehmen. Diese Bedingung erfüllt die oben beschriebene Maschine. In allen Fällen könnte auch der Netzstrom in die Kompensationswicklung geschickt werden.

Die Überkompensationswicklung c kann man gegebenenfalls nach Fig. 6 auch durch zwei Wicklungen c¹ und c² ersetzen, wobei no c¹ vom Hauptstrom durchflossen und so bemessen ist, daß das Ankerfeld in der Richtung der Bürsten α α vollkommen oder nahezu vollkommen aufgehoben wird, während c² an die Netzspannung oder an eine konstante Spannung gelegt ist. Die Maschine selbst besitzt dann eine Charakteristik nach Fig. 7. Das Arbeitsgebiet wird von JV Touren, aufwärts gewählt.

Nach Fig. 8 läßt sich die Schaltung Fig. 6 dadurch ändern, daß noch eine vom Netzstrom oder ihm proportionalen Strom durch-

flossene Wicklung c³ angebracht wird, die durch Rotation das Hauptfeld verstärkt, also gegen c² und c¹ wirkt. Die Wicklung c'² kann u. U. auch weggelassen werden. Man hat dann die in Fig. 9 gezeichnete Schaltung.

Die Wicklungen c¹ und g, g¹ kann man noch zu einer einzigen Wicklung vereinigen, die um einen entsprechenden Winkel gegen die Bürstenachsen geneigt ist.

Die beschriebene Maschine eignet sich auch sehr gut für die bekannte Gleichstromserienübertragung, da sie bei veränderlicher Belastung die Drehzahl konstant halten kann.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Motor für Kraftübertragungen mit Strom von gleichbleibender Stärke, z. B. Serienübertragungen und Anlagen mit Belastungsausgleich, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Hauptstrom im Anker erregte Feld durch eine besondere Wicklung (c) überkompensiert wird und von dem überschießenden Feld an einem ihm zugeordneten Hilfsbürstensatz (b b) eine elektromotorische Kraft erzeugt wird, deren Strom im Anker oder in besonderen Feldwicklungen oder in beiden gleichzeitig das Hauptfeld (f) ganz oder teilweise derart erregt, daß es bei höherer Drehzahl geschwächt und bei niedrigerer Drehzahl verstärkt wird.
2. 2. Überkompensation des Motors gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung an den Hilfsbürsten (b b) durch das nicht kompensierte Feld des Arbeitsstromes erzeugt wird und die Überkompensation durch -Einschalten einer elektromotorischen Gegenkraft in den Stromkreis der Hilfsbürsten erreicht wird.
3. 3. Motor nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine Erregung mit Hilfe einer Erregermaschine erfolgt, welche in Abhängigkeit von ihm angetrieben und derart gebaut ist, daß ihre Spannung unabhängig von der Belastung des Motors bei wachsender Drehzahl abnimmt, wobei die Charakteristik des Motors durch Überkompensation desselben oder der Erregermaschine im Sinne praktisch unveränderter Stromaufnahme bei wechselnder Drehzahl verändert wird.
4. 4. Motor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen gleichnamigen Bürsten entstehende Ausgleichströme zur Erregung der Maschine, herangezogen werden und ihre Wirkung überkompensiert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

   Berlin, gedrückt in der reiChsdrUukergi.