DE261448C

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Publication number: DE261448C
Application number: DENDAT261448D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-Ja 261448 KLASSE 21 d. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. Juli 1911 ab.

In zahlreichen wichtigen Fällen ist es notwendig, einen Motor zu besitzen, der mit absolut synchroner Geschwindigkeit läuft, zum Beispiel zum Antrieb von Gleichrichtern, zum Antrieb gewisser Meß- und Versuchsinstrumente oder auch zum Antrieb besonderer Apparate, wie der synchronen Funkenstrecken in der Funkentelegraphie.

Bis jetzt hat man den synchronen Gang

ίο durch Benutzung von synchronen Motoren erreicht ; alle diese Anlagen weisen aber die Unzuträglichkeiten dieser Motoren auf, wie schwierigen Anlauf, Kurzschlußgefahr im Falle des Außertrittfallens, Unsicherheit des Betriebes (Stillstand beim Außertrittfallen) usw.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet nun ein Einphasenwechselstrommotor, bei dem alle die erwähnten Unzuträglichkeiten fortfallen; denn der Anlauf wird ohne eine besondere Hilfsvorrichtung erzielt, das Parallelschalten ist durchaus nicht schwierig und kann selbsttätig geschehen, und ferner wird die Sicherheit des Betriebes besser gewährleistet, indem ein Außertrittfallen weder Kurzschluß, noch vollständigen Stillstand des Motors bedingt.

Die Läuferwicklung des Motors steht in bekannter Weise mit einem Kollektor mit kurzgeschlossenen Bürsten in Verbindung und außerdem mit zwei Schleifringen, die zur Her-Stellung eines Kurzschlusses zwischen, bestimmten Punkten der Läuferwicklung nach Erreichung einer bestimmten Tourenzahl dienen.

Neu ist nun bei dem vorliegenden Motor, daß die kurzgeschlossenen Kollektorbürsten in eine Stellung gebracht werden, welche der synchronen oder einer dieser naheliegenden Geschwindigkeit entspricht, und daß dann unter Beibehaltung dieses Bürstenkurzschlusses der weitere Kurzschluß zwischen den bestimmten Punkten der Läuferwicklung über die Schleifringe hergestellt wird.

Die Anzahl und Lage dieser Punkte ist bei den verschiedenen Maschinehtypen eine andere (sie ändert sich je nach der Polzahl des Stators und der Wicklungsart des Rotors). So werden z. B. bei zweipoligen Maschinen zwei diametral einander gegenüberliegende Punkte der Läuferwicklung kurzgeschlossen, bei vierpoligen Maschinen mit Serienwicklung zwei einen Winkel von 90° einschließende Punkte, bei vierpoligen Maschinen mit Parallelwicklung erfolgt der Kurzschluß zwischen vier einen Winkel von go ° bildenden Punkten usw.

Diese Anordnung wirkt regulierend auf die Geschwindigkeit eines Induktionsmotors und gestattet ihm, innerhalb gewisser Belastungsgrenzen eine synchrone Geschwindigkeit einzuhalten, wie im folgenden näher erläutert werden soll.

Es ist bekannt, daß die Repulsionsmotoren und deren Abarten mit einem Kollektor und

kurzgeschlossenen Bürsten versehen sind. Das Feld des Ankers, welches das Drehmoment hervorbringt, wird durch Ströme erzeugt, deren einer von der Bewegung der Wicklung (dynamischer Effekt) herrührt, während der andere Strom durch die Änderung des Feldes der vom Netz gespeisten Wicklung (statischer Effekt) hervorgerufen wird. Der statische Effekt ist je nach der Stellung der Kurzschlußbürsten verschieden; er ist um so größer, je weiter die Bürsten von der neutralen Linie entfernt sind. Der dynamische Effekt ändert sich mit der Geschwindigkeit des beweglichen Teiles.

Wenn man alsdann verschiedene Punkte (x, %', Fig. 1) der Wicklung derart kurzschließt, daß während der Drehung diese Punkte im gleichen Augenblicke mit den Bürsten 2,2' auf dem Kollektor übereinstimmen, wie es beispielsweise in der Fig. 1 dargestellt ist, so beobachtet man eine Erhöhung des statischen Effektes, wenn der Kurzschluß im Momente der maximalen statischen Induktion hinter den Bürsten ist.

Läuft ein Motor unter einer gewissen Belastung synchron, so wird unter Kurzschluß keine dynamische Induktionswirkung entstehen, da der Motor mit der Geschwindigkeit des Drehfeldes läuft; dagegen kann ein mehr oder minder starker statischer Effekt auftreten je nach der Stellung, die die im Augenblicke des primären Induktionsmaximums kurzgeschlossene Wicklung im Raum einnimmt. Wenn man den Motor mehr belastet, hat dieser die Neigung, langsamer zu laufen, so daß der Kurzschluß mit etwas Nacheilung unter den Bürsten durchgeht, und ist es daher verständlich, daß auf diese Weise der statische Effekt verstärkt wird. Das Feld des Ankers wird demnach infolge der veränderlichen Wirkung des statischen Effektes und nicht, wie bei gewöhnlichen Repulsionsmotoren, infolge der Schwankungen des dynamischen Effektes sich ändern. Es treten mithin keine Geschwindigkeitsschwankungen mehr auf, der Anker des Motors wird sich so verhalten, wie der Anker eines Synchronmotors, die Belastungsschwankungen werden eine Verschiebung des beweglichen Kurzschlusses in bezug auf das Erregerfeld bewirken.

Es ist vorauszusehen, daß die Wirkung des Kurzschlusses zwischen festen Punkten darauf hinausgeht, den statischen Effekt im Verhältnis der Belastung zu verstärken. Es ist nun bekannt, daß das Drehmoment nicht beständig mit dem statischen Effekt zunimmt; es besteht vielmehr eine Belastungsgrenze, unter der der Motor seine synchrone Geschwindigkeit einhält. Über dieser Belastungsgrenze läuft der Motor langsamer und nimmt eine schwankende Geschwindigkeit an (Pendeln).

Um demnach die synchrone Geschwindigkeit bis zu einer gewissen Belastung einhalten zu können, muß der Motor so gebaut sein, daß er infolge der Einstellung der Bürsten auf dem Kollektor eine Geschwindigkeit annimmt, die über der synchronen oder nahe bei dieser ist. In diesem Falle wird der Motor bei allen Belastungen von Null bis zu der gewählten Grenze synchron laufen. Die Bürsten müssen der neutralen Linie näher eingestellt werden als bei gewöhnlichen Repulsionsmotoren.

Es ist zu beachten, daß bei einem solchen Motor der Kurzschluß nicht in der Ruhelage hervorgebracht werden darf, da der Anker sonst beim Anlauf eine Stellung einnehmen würde, für welche das Drehmoment Null ist. Diese Stellung ist diejenige, bei der der Kurzschluß sich in bezug auf die neutrale Linie symmetrisch zu den festen Bürsten des Kollektors einstellt.

Es ist also notwendig, den Anlauf derart zu bewirken, daß der Kurzschluß erst dann hergestellt wird, wenn der Motor eine gewisse Geschwindigkeit angenommen hat. Man kann zu diesem Zwecke verschiedene Anordnungen treffen.

Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einigen beispielsweisen Ausführungsformen näher veranschaulicht.

Fig. ι zeigt das allgemeine Schema der Vorrichtung, während die

Fig. 2, 3 und 4 verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellen.

In dem allgemeinen Schema (Fig. 1) ist der Anker 1 ringförmig. Der Induktor ist zweipolig, deshalb ist der Kollektor mit zwei Bürsten 2 und 2' versehen, während die Schleifringe 3 und 3' mit zwei gegenüberliegenden Punkten χ und x' der Ankerwicklung verbunden sind. Fig. 2 zeigt das Schema einer Anordnung zum Anlassen mit allmählichem Kurzschließen der Schleifringe 3 und 3'. Die Handgriffe der Widerstände R¹ und R² können miteinander verbunden werden, damit das Anlassen durch eine einzige Bewegung bewirkt werden kann, während in Fig. 3 eine einfache Anlaßvorrichtung für schwache Belastungen dargestellt ist. Zum Anlassen genügt es, nacheinander den Haupt ausschalt er J und den Schalter, vorzugsweise Maximalausschalter D, zu schließen. Die Fig. 4 veranschaulicht eine selbsttätige Kurzschlußvorrichtung der Ankerwicklung. In derselben ist ein Ausschalter W auf dem rotierenden Teile des Motors angebracht, welcher Ausschalter sich selbsttätig unter Einwirkung der Zentrifugalkraft schließt. Dieser Ausschalter wird derart einreguliert, daß der Kurzschluß bei einer etwas niedrigeren Geschwindigkeit als der synchronen erfolgt. Bei dieser Vorrichtung fallen sowohl

Ankerschleifringe als auch Schleifringbürsten und äußere Kurzschluß vorrichtung fort.

Claims

Patent-Anspruch :

Einphasenwechselstrommotor, dessen Läuferwicklung mit einem Kollektor mit kurzgeschlossenen Bürsten sowie mit zwei Schleifringen in Verbindung steht, mittels welcher bestimmte Punkte der Läuferwicklung nach Erreichung einer bestimmten Tourenzahl allmählich oder plötzlich kurzgeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzgeschlossenen Bürsten in eine der über der synchronen Geschwindigkeit oder dieser naheliegenden Geschwindigkeit entsprechende Stellung gebracht werden, und daß unter Aufrechterhaltung dieses Bürstenkurzschlusses der weitere Kurzschluß zwischen den bestimmten Punkten der Läuferwicklung hergestellt wird, zu dem Zweck, dem Motor die Eigenschaft eines Synchronmotors zu verleihen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.