DE273880C

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Publication number: DE273880C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 273880 KLASSE 21 d. GRUPPE

von Förderanlagen o. dgl. Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. März 1912 ab.

Beim Betrieb von Förderanlagen o. dgl. ist ; ein Umsteuern des Fördermotors beim Übergang vom Heben zum Senken oder vom Senken zum Heben der Last erforderlich, und dieses Umsteuern kann bei Drehfeld-Kollektor-Serienmaschinen in bekannter Weise durch Bürstenverstellung erfolgen. Gleichzeitig mit der Bürstenverstellung hat man bisher auch stets den Drehsinn des Drehfeldes umgekehrt,

ίο da bekanntlich ein gegen das Drehfeld laufender Motor hohe Verluste und daher schlechten Wirkungsgrad zeigt.

Nun handelt es sich beim Förderbetrieb aber auch oft nur um kleine Korrektionsbewegungen des Förderkorbes, und zwar z. B. dann, wenn sich der Förderkorb beim Stillstand nicht genau in der Höhe der Plattform befindet, so daß er gegebenenfalls eine kleine Strecke zurücklaufen muß. Für diese kleinen Korrektionsbewegungen war das gebräuchliche Verfahren zum Umsteuern zu kompliziert, mußten doch stets mit der Rückstellung der Bürsten zugleich auch die Hauptschalter umgelegt werden. Dies geschah z. B. in der Art, daß beim Durchgang durch die Leerstellung der Bürsten der Drehfeldumschalter gesteuert wurde. Es handelt sich dabei aber um relativ große Schalter, und das jedesmalige Umschalten erforderte verhältnismäßig große Kraftanstrengung. Der Maschinist hat also bei diesem Verfahren einen unstetigen, wechselnden Widerstand zu überwinden, und da es dabei oft auf große Feinheit und Genauigkeit in der Einstellung ankommt, so war ein einwandfreies Arbeiten der Anlage praktisch nicht zu erreichen. Diese kleinen Korrektionsbewegungen kommen übrigens recht häufig vor, häufiger oft als der eigentliche Rückwärtslauf des Förderkorbes, und es ist daher schon aus diesem Grunde ein schnelles, genaues Einstellen des Förderkorbes wünschenswert, um möglichst keinen unnötigen Zeitverlust zu haben. Es wäre daher wohl schon ein Fortschritt, wenn man die Betätigung der Hauptschalter durch ein Relais ausführen ließe; aber dadurch wird die Anlage komplizierter und kostspieliger, denn nicht nur braucht das Relais eine geeignete Aufstellung, besondere Zuleitungen usw., auch der Steuerbock müßte außer für die Steuerung der Bürstenbrücke und der Bremse auch für die Steuerung des Relais eingerichtet sein. Für derartig schwere Schalter empfiehlt sich im allgemeinen eine Betätigung mit Luftdruck. Diese Einrichtung hat vor den anderen den Vorteil der großen Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit bei Entwicklung relativ großer Kräfte, aber in vielen Förderbetrieben, besonders denen mittlerer Größe, steht für den hier in Betracht kommenden Zweck gar keine Luftdruckanlage zur Verfügung, und es wäre unrentabel, sie hierfür besonders anzuschaffen. Es ist nun Gegenstand vorliegender Erfindung ein Verfahren zum Umsteuern von Drehfeld-Kollektor-Serienmaschinen beim Betrieb von Förderanlagen o. dgl., nach welchem der Motor bei relativ kleinen Umkehrbewegungen gegen das Drehfeld, und bei größeren

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Umkehrbewegungen im Sinne des Drehfeldes läuft, wobei die Umschaltung des Drehfeldes vom Motor selbst entweder in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder in Abhängigkeit vom Weg bewirkt werden kann. Durch dieses Verfahren wird der Betrieb derartiger Anlagen wesentlich vereinfacht und die Tätigkeit des Maschinisten beim Umsteuern auf ein Minimum, nämlich auf das Verstellen der

ίο Bürsten, reduziert. Schließlich wird auch die Schnelligkeit, Genauigkeit und Sicherheit der Einstellung des Förderkorbes erhöht, ohne daß der Gesamtwirkungsgrad der Anlage herabgesetzt wird.

Da, wie erwähnt, der Motor selbst die Umschaltung des Drehfeldes bewirken soll, so hängt der Umschaltmoment von Einrichtungen ab, welche den Schaltvorgang in Abhängigkeit von der Zahl der zurückgelegten Umläufe des Motors oder von seiner Geschwindigkeit einleiten. Diese Einrichtungen können aber auch derart ausgebildet sein, daß sie eine relative Verlegung des Umschaltmomentes gestatten. Um den Drehfeldumschalter in der vorbeschriebenen Weise betätigen zu können, kann man mannigfache Hilfsvorrichtungen verwenden. Wird Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motors gefordert, dann kann z. B. der Umschalter in der durch Fig. 1 skizzierten Art ausgebildet sein. Dieser Umschalter besteht aus zwei beweglichen und einem festen Teil. Der innerste bewegliche Teil ist nach Art eines Käfigankers ausgebildet und wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und dem Drehsinn des Motors angetrieben. Der zweite bewegliche Teil ist nach Art eines Magnetsystems ausgebildet und erhält eine Erregerwicklung für Gleichstrom oder Wechselstrom.

Die Bewegung dieses Teiles wird durch die an ihm befindlichen Schaltmesser begrenzt, welche in die auf dem festen Teil montierten Kontakte eingreifen und je nach ihrer Bewegung im Sinne oder gegen den Sinn des Uhrzeigers die Umschaltung bewirken. Die Messer bleiben in der Lage a, b oder c durch Reibung so lange festgehalten, bis das Drehmoment, welches der innere rotierende Teil auf den äußeren beweglichen Teil ausübt, stark genug ist, diese Reibung zu überwinden. Dies geschieht aber erst, wenn die Geschwindigkeit des Motors einen gewissen Wert überschreitet. Die Höhe dieses Geschwindigkeitswertes des Motors kann man aber z. B. da- durch regeln und einstellen, daß man entweder die Reibung der Messer in den Kontakten regelbar oder einstellbar macht, oder dem beweglichen Teil selbst eine zusätzliche Reibung gibt, oder indem man die Erregung des beweglichen Teiles stärkt oder schwächt. Der rotierende Teil des Schalters kann durch die Motorwelle selbst angetrieben sein oder mit ihr in mechanischer oder elektrischer Verbindung stehen. Es kann auch für den Antrieb ein besonderer Hilfsmotor, gegebenenfalls ein kleiner Kollektormotor, verwendet werden, dessen Geschwindigkeit sich selbsttätig in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Hauptmotors einstellt. Diese selbsttätige Einstellung könnte z. B. durch eine mechanische Abhängigkeit der Bürstenstellung des Hilfskollektormotors von der Bürstenstellung des Hauptmotors erreicht werden.

Zur Vermeidung von Verlusten kann nach erfolgter Schaltung gegebenenfalls automatisch der Hilfsmotor und die Erregung des Schalters abgeschaltet werden.

Bei diesem Verfahren ist der Maschinist außerordentlich entlastet, da er zum Umsteuern nichts anderes zu tun hat, als die Bürsten des Motors in die Reversierstellung zu bringen. Er ist imstande, die Einstellung des Förderkorbes genau, schnell und sicher zu bewirken, so daß auch jeder unnötige Zeitverlust vermieden wird. Handelt es sich um kleine Korrektionsbewegungen, so tritt der Drehfeldumschalter gar nicht in Tätigkeit, wodurch die Kontakte des Umschalters geschont werden, da ein zu häufiges Schalten einen Kontaktverschleiß im Gefolge hat. Erst wenn beim Rückwärtslauf ein gewisser Geschwindigkeitswert des Motors überschritten wird, erfolgt die Umschaltung ganz automatisch, so daß der Motor mit geringen Verlusten und hohem Wirkungsgrad arbeitet. Die Häufigkeit des Umschaltens wird also auf ein Minimum beschränkt.

Bei diesem Verfahren wird also oft der Fall eintreten, daß die Umschaltung des Drehfeldes während des Laufes erfolgt, und dabei würde sich ein Übelstand insofern ergeben, als die Umschaltung des Drehfeldes stets eine wenn auch kurzzeitige Unterbrechung des Stromes erfordert. Diese Stromunterbrechung verursacht aber ein ebenso kurzzeitiges Verschwinden des Drehmomentes, und der so auftretende Belastungsstoß kann für den Betrieb störend und für die Anlage und das Netz nachteilig sein. Man kann diesen Belastungsstoß aber mildern oder ganz vermeiden, wenn man z. B. das vollkommene Drehfeld des Motors, bevor man den Drehsinn ändert, in ein oszillierendes Feld verwandelt, wobei diese Verwandlung allmählich (durch Induktionsregler) oder sprungweise (durch Transformatoren oder Drosselspulen) erfolgen kann.

Dies sei in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In Fig. 2 bedeutet I₁ II und III die drei Zuleitungen des Dreiphasennetzes, S₁, S₂, S3 die Ständerwicklung, R den Läufer des Drei-

phasenserienmotors. Die Bürsten bj, b₂, b₃ seien gegen die Achse der Ständerwicklungen um den Winkel α verschoben. Parallel zu den Leitungen I und II liegt die Drosselspule D₂, parallel zu den entsprechenden Klemmen des Motors die Drosselspule D₁. Die Wicklungsmitten beider Drosselspulen sind durch den Leiter ο dauernd verbunden. Die Leitung I ist mit S₁ bzw. mit S₂ durch den

ίο Umschalter U₁, die Leitung II ist mit S₂ bzw. mit S₁ durch den Umschalter U₂ verbunden. Stehen die Umschalter auf Kontakt a, dann sei der Lauf des Motors beispielsweise gegen den Drehsinn des Drehfeldes. Stellt man nun beide Umschalter auf den Unterbrechungskontakt b, dann tritt an Stelle eines Drehfeldes ein oszillierendes Feld im Motor auf; der Motor arbeitet als Einphasen-Reihenschlußmotor. Der Strom verlauf ist für diesen Fall aus den Pfeilrichtungen zu erkennen. Sowohl S₁ wie auch S₂ führen den halben Motorstrom. Die Stromgleichheit dieser Wicklungen wird durch die jetzt als Autotransformatoren arbeitenden Drosselspulen D₁ undD₂ erzwungen. Geht man endlich auf die Kontakte c über, dann entsteht wieder ein Drehfeld, aber in umgekehrter Richtung, d. h. also, im Sinne der mechanischen Drehrichtung des Motors. Bei diesem Verfahren der Drehfeldumschaltung wird also jeglicher Belastungsstoß vermieden, auch wenn die Umschaltung während des Motorlaufes erfolgt. Die Drosselspulen D₁ und D₂ können sehr geringe Abmessungen erhalten, wenn sie nur während der kurzen Zeit des Umsteuerns eingeschaltet werden. Ihre Modellgröße entspricht, ähnlich wie bei Anlaßtransformatoren, nur wenigen Prozenten der Motorleistung. Es sind natürlich auch andere Ausführungsmöglichkeiten denkbar, so z. B. könnte man die Leitungen I und II durch einen Ohmschen oder induktiven Widerstand verbinden und die Enden der Wicklungen S₁ und S₂ gegenläufig auf diesen Widerstand gleiten lassen. Auch in diesem Falle wird das Drehfeld zunächst in ein oszillierendes Feld verwandelt, bevor es seinen Drehsinn wechselt. Selbstverständlich ist es möglich, das beschriebene Verfahren auf Anlagen zu übertragen, welche unter ähnlichen Bedingungen arbeiten wie die Förderanlagen. Hauptsächlich wo es sich um Hebung von Lasten oder um Förderungen handelt, wird dieses Verfahren anwendbar sein.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zum Umsteuern von Drehfeld-Kollektor-Serienmotoren beim Betrieb von Förderanlagen o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß der Motor bei relativ kleinen Umkehrbewegungen gegen das Drehfeld und erst bei größeren Umkehrbewegungen im Sinne des Drehfeldes läuft, wobei die Umschaltung des Drehfeldes vom Motor selbst entweder in Abhängigkeit von seiner Geschwindigkeit oder vom ·; zurückgelegten Weg oder von äquivalenten Werten bewirkt werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls vom Steuerbock zu betätigende Einrichtungen getroffen werden, durch welche der Umschaltmoment entsprechend den Bedürfnissen des Betriebes verlegt werden kann.
' 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vollkommene Drehfeld des Motors vor Änderung des Drehsinnes in ein oszillierendes Feld umgewandelt wird.
4. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegebenenfalls abschaltbare Drosselspulen (D₁ und D₂ der Fig. 2) verwendet werden, deren Mitten verbunden sind, und welche während der Unterbrechung der Hauptumschalter (U₁ und U₂) den Betrieb des Motors als Einphäsen-Reihenschlußmotor dadurch vermitteln, daß durch Transformatorwirkung ihrer Wicklungshälften aufeinander Einphasenstrom den beiden abgeschalteten Netzleitungen (I und II) entnommen und über die eine Drosselspule (D₁) in die Verbindungsleitung (0) und dann über die andere Drosselspule (D₂) in die Ständerwicklungen der umzuschaltenden Phasen (S₁ und SJ zu gleichen Teilen geleitet und schließlich über den Anker und die Ständerwicklungen (SJ der dritten Phase der dritten Netzleitung (III) zugeführt wird.
5. Drehfeldumschalter zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehfeldumschalter aus drei Teilen besteht, und zwar erstens aus einem nach Art eines Käfigankers ausgebildeten drehbaren inneren Teil, zweitens aus dem die Kontaktmesser tragenden, nach Art eines Magnetsystems mit Gleichstrom- oder Wechsel-Stromerregung ausgebildeten beweglichen äußeren Teil, dessen Bewegung nach der einen oder anderen Richtung dazu dient, die Umschaltung des Drehfeldes zu bewirken, und dessen Bewegung durch den mit der Motorwelle mechanisch oder elektrisch gekuppelten oder durch einen besonderen, in Abhängigkeit vom Hauptmotor geregelten Hilfs- (Kollektor-) Motor angetriebenen inneren Teil verursacht wird und durch die auf dem dritten, dem festen Teil des Umschalters montierten

Kontakte oder Anschläge begrenzt wird, wobei die für die Umschaltung wirksame Geschwindigkeit durch die Größe der Reibung oder durch die Stärke der Erregung eingestellt oder geregelt werden kann, und wobei der Hilfsmotor und die Erregung nach erfolgter Drehfeldumschaltung zur Vermeidung von Verlusten abgeschaltet werden können.
6. Verfahren nach Anspruch ι und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des die Umschaltung des Drehfeldes bewirkenden besonderen Hilfsmotors, gegebenenfalls Hilfskollektormotors, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder von dem zurückgelegten Weg des Hauptmotors oder von äquivalenten Werten eingestellt oder geregelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- oder Mehrphasen-Hilfskollektormotor derart geregelt wird, daß seine Bürsten in Abhängigkeit von der Bürstenstellung des Hauptmotors eingestellt oder geregelt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.