DE216249C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 216249 KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. Februar 1903 ab.

Die bisherigen Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit von Wechselstromkommutatormotoren bestanden darin, daß man die Spannung am Motor veränderte, sei es durch Serienparallelschaltung oder durch .Vorschaltung von Widerständen vor den Anker oder Ständer, oder durch Anschließung der ganzen Maschine an einen ein- und zweispuligen Transformator mit veränderlicher Sekundärspannung.

ίο Weiter sind auch Tourenänderungen dadurch herbeigeführt worden, daß die Magneterregung beeinflußt wurde. In diesem Falle wurde ähnlich wie bei Gleichstrommotoren das Magnetfeld an höhere Spannungen gelegt, oder es wurden die Vorschaltwiderstände im Erregerkreis verringert, wenn die Tourenzahl erniedrigt werden sollte, und umgekehrt die Spannung am Erregerkreis verringert bzw. die vorgeschalteten Widerstände erhöht, wenn die Tourenzahl vergrößert werden sollte.

Das im folgenden beschriebene Verfahren bezieht sich auf solche Wechselstromkommutatormaschinen, bei denen Arbeits- und Erregerstromkreis nicht unmittelbar, sondern über einen Serientransformator in Verbindung stehen, dessen Primärwicklung in die Arbeitsströme führenden Leitungen des Ständers oder Läufers eingeschaltet ist.

Die Erfindung besteht darin, daß im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren das Übersetzungsverhältnis, d. h. das Verhältnis der Sekundärwindungszahl zur Primärwindungszahl des Serientransformators, der die Magneterregung beeinflußt, vergrößert wird, d. h. die Sekundärwindungszahlen vermehrt werden, wenn die Tourenzahl der Maschine erhöht werden soll, und umgekehrt verkleinert wird, wenn die Tourenzahl vermindert werden soll. .

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Durch die Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses des Serientransformators wird die Gesamtimpedanz des Kreises verringert und die' erwähnte Beeinflussung der Tourenzahl erzielt, und zwar bei feststehenden Bürsten. Der Grenzfall, daß am Erregerkreis keine Spannung herrscht, gibt den Stillstand des Motors oder denjenigen Zustand des Generators an, in welchem er. an das Netz keine elektrische Arbeit abgibt. . ■

Im folgenden ist das Regelungsverfahren vorzugsweise in der Anwendung-auf Einphasenmotoren gezeigt; es ist aber auch bei mehrphasigen Kommutatormaschinen anwendbar. In allen Figuren ist 1 die auf dem Ständer oder Läufer angeordnete Wicklung, in der die wirksame Gegen-E. M. K. entsteht, 2 ist die Erregerwicklung, welche feststehen oder umlaufen kann, 3 ist ein Serientransformator mit regelbarer Sekundärspannung; statt dessen könnte auch " ein in Reihe geschalteter einspuliger Transformator oder ein Induktionsregler für diesen Zweck angewandt werden. 4 ist ein Umschalter, der in Form eines Kontrollers oder eines Relais, das durch einen Hilfsstromkreis bedient wird, ausgeführt sein kann. Die mit der Wicklung 1 gleichachsige kurzgeschlossene oder an Spannung gelegte Wicklung ist mit 11 bezeichnet.

Wenn nun der Motor stillstehen soll, werden nach Fig. 1 die beiden Enden 5 und 6 der Er- ; regerwicklung' bei Null kurzgeschlossen. Der Transformator wirkt dann wie eine Drosselspule, und aus dem Netz wird nur ein sehr kleiner Strom entnommen. Wird das Ende 6 nacheinander an die Klemmen 7, 8, 9, 10 gelegt, also die sekundäre Windungszahl des Erregertransformators vergrößert, so eilt der Motor bei gleichbleibendem Drehmoment einer immer

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größer werdenden Geschwindigkeit zu. Der gleiche Zweck könnte auch bei konstanter Sekundärspannung des Transformators in der Weise erreicht werden, daß nach Fig. 2 Widerstände aus dem Erregerkreis ausgeschaltet werden.

. Die Anwendung dieses' Regelungsverfahrens auf Mehrphasenmotoren ist für einen der Fig. ι entsprechenden Fall in Fig. ia dargestellt.

ίο Darin stellt ι die dreiphasige Ständer wicklung dar; der Anker, welcher durch die Bürsten B¹, B², B³ kurzgeschlossen ist und dem vermittels der Bürsten S⁴, B^b, Β^Ά die Erregerströme zugeführt werden, entspricht gleichzeitig den Wicklungen 2 und 11 in Fig. 1. 3 stellt den dreiphasigen Serientransformator dar, dessen Sekundärteil 10 die Ströme für die Erregung abgibt. Die Zahl der Sekundärwindungen wird wie bei Fig. 1 geändert.

Die beiden in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen können auch zur Kurzschlußbremsung verwendet werden, welche Fig. 3 zeigt.

Die Kurzschlußbremsung besteht darin, daß diejenigen Wicklungen, welche die Arbeitsströme führen, und deren einer (in Fig. 1 beispielsweise der Wicklungskreis 1) an die Νβΐζ-Ε. M. K. angelegt war, nunmehr beide auf sich selbst kurzgeschlossen werden.¹ Dabei geht die beim Bremsen . auftretende elektrische Energie in dem Widerstand des Kreises 11 oder 1 verloren. Um nicht die ganze Wärme im Motor zu erzeugen, können die Kreise 1 oder 11 auch über besondere Widerstände geschlossen werden, so daß die Bremsenergie in diesen Widerständen verzehrt wird.

Ein solcher Motor bremst in der angegebenen Schaltung genau wie ein Serienmotor, indem er als selbsterregende Seriendynamo wirkt. Dabei · ist es, wie Überlegung und Versuche zeigen, für diese Wirkung ohne Bedeutung, daß die Arbeitswicklungen mit der Erregerwicklung sich nicht in unmittelbarer Serienschaltung, ■ sondern in induzierter Serienschaltung befinden, wie sie durch die Verwendung des Serientrans^ formators 3 gegeben ist.

Die Wicklungen 1 und 11 werden in der Regel nicht. für dieselbe Spannung gewickelt sein. . Meist wird 1 als die am feststehenden Teil angebracht gedachte Wicklung für eine viel höhere Spannung gewickelt sein als die Wicklung 11, die als umlaufende Wicklung gedacht ist. Will man für gewisse Fälle den Motor mit geringer Spannung betreiben, ■ ohne dessen Leistungsfähigkeit zu verringern, so kann man, wie Fig. 4 zeigt, die Wirkungsweise der Wicklungen 1 und 11 vertauschen. Ganz ähnliches ist ja auch bei Induktionsmotoren möglich.

Der in Fig. 4 dargestellte Fall zeigt also die . Umkehrung des in Fig. 1 dargestellten, wobei von den beiden Arbeitswicklungen 1 und 11 nunmehr die Wicklung 11 vom Netz gespeist wird, während die Wicklung 1 auf sich selbst oder auf Widerstände kurzgeschlossen ist.

Sind mehrere Motoren gleichzeitig zu steuern, so ist es möglich, ■ deren Erregerwicklungen in Reihe oder parallel zu schalten, ebenso ist es einerlei, ob die Arbeitsstromkreise in Reihe oder parallel liegen.

Es ist nicht nötig, daß der Erregerkreis von einem Serientransformator allein bedient wird, es kann auch noch, wie Fig. 5a und 5b zeigt, in den Erregerkreis eine von der Spannung an der Wicklung ι oder von der Netzspannung abgeleitete Spannung e eingeschaltet werden, ohne daß an den wesentlichen Merkmalen dieses Regelungsverfahrens etwas geändert wird. Auch kann man, wie Fig. 6 zeigt, den Erregerkreis aus einem Serientransformator speisen, der in den Kreis 11 (nach dem früheren der Niederspannungskreis) eingeschaltet ist.

Fig. 7. zeigt den Fall, wo die Erregung aus zwei Serientransformatoren mit hintereinandergeschalteten Sekundärwicklungen, von denen einer (3) im Kreise der Wicklung 1, der zweite (13) im Kreise der Wicklung 11 liegt, entnommen wird.

Statt, wie in den Fig. 1 bis 7 gezeigt ist, die Spannung am Transformator öder die Vorschaltwiderstände zu ändern, kann man auch in der durch Fig. 8 dargestellten Weise für größere Geschwindigkeiten den Gesamtwiderstand des Erregerkreises durch Parallelschaltung irgendwelcher Widerstände w verkleinern und für kleinere Geschwindigkeiten diese Widerstände wieder abschalten. Dieses Verfahren ist den bisher bekannten ebenfalls genau ■ entgegengesetzt. - .

Fig. 9 zeigt den in Fig. 7 dargestellten Fall mit dem Unterschied, daß der Wicklungskreis 11 an eine von der Netzspannung abgeleitete Gegenspannung gelegt ist.

Fig. 9a zeigt eine gleichartige mehrphasige Anordnung; auch hier ist der Anker an eine Netzspannung gelegt, die Wicklung 11 dient gleichzeitig zur Aufnahme der Gegenspannung und zur Erregung des Magnetfeldes. Die an den Anker angelegte Spannung, setzt sich aus der im Transformator T erzeugten, der Größe und Phase nach .veränderlichen Spannung und aus den in den Sekundärwicklungen 10 der Serientransformatoren entstehenden Spannungen zusammen. ■ . ■ ·

Fig. 10 und 11 zeigen Fälle, wo der Wicklungskreis ι und 11 miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei die Erregung nach Fig. 10 durch eine am Ständer oder Läufer befindliche unabhängige Wicklung, nach Fig. 11 durch die Läuferwicklung selbst bewirkt wird. Fig. 12 zeigt noch die Veränderung der Sekundärspannung durch einen Induktionsregler 15, in welchem Fall ein ■ besonderer Umkehrschalter überflüssig wird, weil durch die/Bewegung des dreh-

baren Teiles des Induktionsreglers die Spannung von Null bis zum positiven Maximum einerseits und dem negativen Maximum andererseits verändert werden kann. Im übrigen stimmt die Anordnung mit Fig. io überein.

Fig. 13 zeigt die Verwendung eines einspuligen Transformators für den in Fig. 10 dargestellten Fall an Stelle des in den meisten übrigen Figuren dargestellten Transformators mit zwei Wicklungen. Es ist selbstverständlich, daß in allen dargestellten Fällen zwei- oder einspulige Transformatoren oder solche mit verstellbaren Spulen- oder Eisen-Induktionsreglern als ganz gleichwertige Mittel gebraucht werden können.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit von Wechselstromkommutatormaschinen, bei welchen Arbeits- und Erregerstromkreis nicht unmittelbar, sondern über einen Serientransformator in Verbindung stehen, dessen Primärwicklung in die Arbeitsströme führenden Leitungen des Ständers oder Läufers eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Tourenzahl die sekundäre Windungszahl (das Übersetzungsverhältnis) des Erregertransformators vergrößert oder der Widerstand des Erregerkreises verkleinert und umgekehrt zur Verminderung der Tourenzahl die sekundäre Windungszahl verkleinert oder der Widerstand vergrößert wird.
2. 2. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß in den Erregerkreis noch Sekundärwicklungen von Transformatoren geschaltet sind, die primär an der Netzspannung oder der an einer der Arbeitswicklungen herrschenden Spannung liegen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.