DE262321C

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Publication number: DE262321C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 262321 KLASSE 21 d. GRUPPE

Repulsionsmotor mit Nebenschlußcharakteristik.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Mai 1911 ab.

Der Einphasenkommutatormotor, der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, gehört zu den Repulsionsmotoren, bei denen ein Drehrichtungswechsel nicht durch Verschieben der Bürsten, sondern durch Versetzen der magnetischen Achse des Stators erreicht wird. Zu diesem Zweck ist gewöhnlich senkrecht zu der eigentlichen Statorwicklung eine mit dieser in Serie geschaltete, umschaltbare Hilfswicklung angebracht. Der Rotor ist nach Art einer Gleichstromarmatur ausgeführt und besitzt einen Satz feststehender, in sich kurzgeschlossener Arbeitsbürsten, deren Achse, mit der Achse der eigentlichen Statorwicklung zusammenfällt. Das Anzugsmoment hängt bei diesen Motoren bekanntlich von der passenden Wahl der Windungszahl der Hilfswicklung ab. Bei Lauf haben diese Motoren Seriencharakteristik, d. h. ihre

ao Tourenzahl ist in weiten Grenzen von der Belastung und auch von der Stellung der resultierenden Statorachse zur Achse der kurzgeschlossenen Bürsten abhängig.

Es sind nun verschiedene Vorschläge gemacht worden, um bei Lauf diesen Motoren Nebenschlußcharakteristik zu geben oder zum mindesten ein Durchgehen des Motors bei plötzlicher Entlastung zu vermeiden. Die meisten in die Praxis eingeführten Methoden gehen darauf hinaus, die Schältung des Motors zwischen Anlauf und Lauf entweder' von Hand oder unter Zuhilfenahme eines Fliehkraftreglers zu ändern. Es werden z. B. senkrecht zu den Arbeitsbürsten Hilfsbürsten angeordnet, die beim Anlauf offen und beim Durchgehen durch Synchronismus kurzgeschlossen werden, wodurch der Motor bei Lauf die Eigenschaften eines Einphasen-Induktionsmotors erhält. Oder es werden diese Hilfsbürsten _; ebenfalls nur bei Lauf direkt oder unter Zwischenschaltung eines Transformators an eine von der Belastung unabhängige Spannung, z. B. an die Netzspannung, angelegt.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, aus einem Einphasen-Kommutatormotor nach Art der zuletzt erwähnten Repulsionsmotoren einen Motor mit Nebenschlußcharakteristik herzustellen, und zwar derart, daß, ohne die Schaltung zu ändern, sein Anzugsmoment ein Vielfaches des normalen sein kann und seine Umdrehungszahl unabhängig von Pol- und Periodenzahl gewählt werden kann. Es soll zudem durch eine entsprechende Anordnung die Möglichkeit gegeben sein, den Motor beim Abschalten des Netzstromes als elektrische Kurzschlußbremse wirken zu lassen.

Der Stator des den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Motors besitzt in an sich bekannter Weise eine auf den Umfang gleichmäßig verteilte Wicklung, die beispielsweise in zwei verschieden große Spulengruppen unterteilt ist. Gemäß der Erfindung wird nun die größere Spulengruppe, deren Achse mit der Achse der z. B. kurzgeschlossenen Arbeitsbürsten zusammenfällt, für den Drehrichtungswechsel umschaltbar gemacht; ferner werden die auf dem Rotor senkrecht zu den Arbeitsbürsten angeordneten Hilfsbürsten entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines Transformators oder Potentialreglers an diese umschaltbare Spulengruppe angeschlossen. Die Hilfsbürsten werden so-

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mit nicht, wie bisher, an eine von der Belastung unabhängige Spannung, sondern an eine von der Belastung abhängige Spannung angeschlossen. Durch den Anschluß der Hilfsbürsten an eine Spannung, deren Größe und Phase mit der Belastung in einem bestimmten Sinn veränderlich ist, wird der Leistungsfaktor für alle Betriebszustände beinahe gleich oder gleich der Einheit. Bei einem derartigen Anschluß der Hilfsbürsten teilt sich die Netzspannung auf in die Spannung über dem umschaltbaren und in die Spannung über dem feststehenden Statorwicklungsteil, welche Teilspannungen bei Leerlauf beinahe senkrecht aufeinander stehen. Mit zunehmender Belastung wird selbsttätig der Winkel zwischen den Teilspannungen kleiner, während sich zugleich auch die Größe dieser Teilspannungen ändert. Auch die Verhältnisse beim Anlauf gestalten sich wesentlich günstiger. Bei geschlossenem Stromkreis über die Hilfsbürsten kann das Anlaufmoment bequem auf das 2 bis 2¹Z₂ fache des Normaldrehmomentes und unter Umständen noch darüber gebracht werden.

Endlich beträgt der Tourenabfall zwischen Leerlauf und voller Belastung nur wenige Prozente. Statt die Statorwicklung nur in zwei Teile zu unterteilen, kann dieselbe auch in mehr Spulengruppen unterteilt werden, z. B. in vier, wovon dann drei Teile für den Drehrichtungswechsel zusammen umschaltbar sind. Zu einer dieser umschaltbaren Spulengruppen sind die Hilfsbürsten auch wieder entweder direkt oder durch das Zwischenglied eines Transformators o. dgl. parallel geschaltet. Der Motor ist daher dadurch gekennzeichnet, daß der größere Teil der Statorwicklung eine für den Drehrichtungswechsel umschaltbare Spulengruppe bildet, und daß die ungefähr senkrecht zu den Arbeitsbürsten, deren Achse mit der Achse der umschaltbaren Statorwicklungsgruppe zusammenfällt, angeordneten Hilfsbürsten entweder direkt oder über einen Transformator, an die für den Drehrichtungswechsel umschaltbare Spulengruppe oder an für beide Drehrichtungen gleich große Teile derselben angeschlossen sind.

Für Motoren, die mit einer vom Synchronismus stark abweichenden Tourenzahl laufen, ist darauf zu achten, daß beim Umschalten der Spulengruppe, zu welcher die Hilfsbürsten parallel liegen, das Vorzeichen der den Hilfsbürsten aufgedrückten Spannung nicht auch geändert wird. Die Größe des Anlaufmomentes wird bei diesen Motoren abhängig sein von der Wahl des Windungsverhältnisses der umschaltbaren und der feststehenden Spulengruppen sowie von den im Stromkreis der Hilfsbürsten wirkenden Ohmschen und induktiven Widerständen. Die Tourenzahl bei Lauf ist wiederum bestimmt durch das Verhältnis der Statorwicklungsteile wie auch von der Größe der den Hilfsbürsten aufgedrückten Spannung und deren Vorzeichen. Zum Anlassen und Reversieren des Motors bedarf es eines doppelpoligen Umschalters, wobei die zu der umschaltbaren Spulengruppe parallel liegenden Hilfsbürsten derart an diesen Umschalter angelegt werden, daß beim Umschalten die Stromrichtung über die Hilfsbürsten nicht umgekehrt werden kann.

Für Motoren, die mit annähernd synchroner Geschwindigkeit laufen sollen, und deren Statorwicklung in mehr als zwei Spulengruppen unterteilt ist, so daß die Hilfsbürsten zu einem relativ kleinen Teile der umschaltbaren Spulengruppe parallel zu liegen kommen, ist es nicht unbedingt notwendig, daß beim Umschalten für den Drehrichtungswechsel das Vorzeichen der den Hilfsbürsten aufgedrückten Spannung unverändert bleibe.

Soll für Motoren gemäß vorliegender Erfindung die Möglichkeit gegeben sein, dieselben beim Abschalten des. Netzstromes als elektrische Kurzschlußbremse wirken lassen zu können, so wird, damit der Motor sich selbst errege, notwendig sein, daß die Hilfsbürsten mit der umschaltbaren Spulengruppe in leitender Verbindung stehen bleiben. Zum Anlassen und Drehrichtungswechsel wird man an Stelle des doppelpoligen Umschalters einen mehrpoligen verwenden müssen.

Zur Erhöhung des Anlaufmomentes wird es unter Umständen von Vorteil sein, statt .die Arbeitsbürsten direkt, dieselben über eine zusätzliche Wicklung des die Hilfsbürsten speisenden Transformators kurzzuschließen.

Die Fig. 1 bis 5 stellen Schaltungen für Motoren gemäß der Erfindung dar. Es bedeuten: St den Stator eines zweipoligen Motors mit den Spulenabteilungen S₁, S₂, S₃ bis S₈, R den Rotor mit den beiden Bürstensätzen, den Hilfsbürsten y_lt y₂ in der Achse y, und den Arbeitsbürsten X₁, x_% in der Achse x, T einen Transformator, u einen zwei- oder dreipoligen Umschalter, und endlich sind mit I und II die Stromzuleitungen bezeichnet.

In Fig. ι ist die Statorwicklung in die beiden Spulengruppen S₁-S₃ mit der Achse y und S₂-S₄ mit der Achse χ unterteilt. Die Arbeitsbürsten X₁ und X₂, deren Achse χ ist, sind in sich kurzgeschlossen und die zu denselben etwa senkrecht stehenden Hilfsbürsten y_x und y₂ sind an die Sekundärwicklung eines Zweispulentransformators T angeschlossen, dessen Primärwicklung über der Statorspulengruppe S₂-S₄ liegt.

Fig. 2 gibt das Schaltungsschema eines Motors im Zusammenhang mit dem für den Dreh-

richtungswechsel benötigten doppelpoligen Umschalter. T ist hier als Einspulentransformator eingezeichnet.

Die Fig. 3 stellt einen Motor dar, dessen Stator in vier in Serie geschaltete Spulengruppen unterteilt ist, und zwar sind S₁-S₆ die feststehenden, S₂-S₆, S₃-S₇ und S₄-S₈ die für den Drehrichtungswechsel umschaltbaren Spulengruppen. Die Hilfsbürsten J₁ und y₂ sind direckt an den. Wicklungsteil S₃-S₇ angeschlossen.

Nach Schema Fig. 3 wie auch nach der folgenden Fig. 4 wird die Möglichkeit gegeben sein, den Motor als elektrische Kurzschlußbremse gebrauchen zu können, da nach dem Abschalten des Netzstromes die Hilfsbürsten mit der Statorwicklung in leitender Verbindung stehen bleiben. In Fig. 4 ist zu dem Zwecke bei Anwendung eines Transformators mit zwei Sekundärwicklungen ein dreipoliger Umschalter eingezeichnet.

' Denkt man sich in Fig. 4 durch den Drehpunkt des dreipoligen Umschalters eine Linie gelegt, so ist die Lage dieser Linie horizontal, die Umschaltung geschieht also derart, daß der Schalter nach oben oder unten, nicht aber nach links oder rechts umgelegt wird.

Mit Fig. 5 ist· das Schaltungsschema für einen' Motor gegeben, bei dem die Arbeitsbürsten X₁ und x₂ nicht direkt, sondern über eine dritte Wicklung des die Hilfsbürsten speisenden Transformators T kurzgeschlossen sind.

Claims

³^ Patent-Ansprüche:

i. Repulsionsmotor mit Nebenschlußcharakteristik, bei welchem die Statorwicklung in verschiedene in Serie geschaltete, für den Drehrichtungswechsel zum Teil umschaltbare Spulengruppen unterteilt ist und auf dem Rotor ungefähr senkrecht zu der Achse der kurzgeschlossenen Arbeitsbürsten Hilfsbürsten angeordnet sind, die direkt oder über einen Transformator an eine besondere Spannung gelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Teil der Statorwicklung die für den Drehrichtungswechsel umschaltbare Gruppe bildet, und daß an diese Spulengruppe oder an für beide Drehrichtungen gleich große Teile derselben die ungefähr senkrecht zu den Arbeitsbürsten, deren Achse mit der Achse der umschaltbaren Statorwicklungsgruppe zusammenfällt, angeordneten Hilfsbürsten dauernd angeschlossen sind.
2. Motor nach Anspruch 1 in Verbindung mit einem für den Drehrichtungswechsel notwendigen doppelpoligen Um-Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsbürsten derart an diesen Umschalter angeschlossen werden, daß beim Umschalten der Statorwicklungsgruppe, zu welcher die Hilfsbürsten parallel liegen, der Strom über diese Hilfsbürsten nicht auch gekehrt wird.
3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschalten des Netzstromes die Hilfsbürsten mit der umschaltbaren Statorwicklungsgruppe in leitender Verbindung bleiben.
4. Motor nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hilfsbürsten speisende Transformator eine zusätzliche Wicklung erhält, über welche die Arbeitsbürsten dauernd kurzgeschlossen bleiben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.