DE294385C

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Publication number: DE294385C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- ΛΙ 294385 KLASSE 21 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. November 1912 ab.

Im nachfolgenden soll eine Einrichtung beschrieben werden zur selbsttätigen Regelung der Tourenzahl bei durch Bürstenverschiebung gesteuerten Drehstrom - Serienkommutatormaschinen.

Zur Erreichung des Zweckes wird von der Welle der zu steuernden Maschine direkt oder über mechanische Übersetzungen ein Fliehkraftregler angetrieben, welcher bei Änderungen

ίο der Umdrehungszahl die Bürstenbrücke in entsprechendem Sinne verschiebt. Bei größeren Maschinen wird es von Vorteil sein, statt eines Fliehkraftreglers zur direkten Verstellung der Bürstenbrücke einen Öldruckregler bekannter Art und Konstruktion zu verwenden. Soll nun aber die Tourenzahl von Maschinen auch innerhalb sehr weiter Grenzen verändert werden können, und soll dabei die Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Tourenzahl für alle Umdrehungszahlen möglichst empfindlich sein, so schaltet man zweckmäßig zwischen die Maschinenwelle und die Welle des Fliehkraftreglers eine besondere Kupplung, die dafür sorgt, daß die Grenzen der Umlaufszahlen oder Umlaufsschwankungen, zwischen denen der Fliehkraftregler schwankt, enger sind als die Grenzen der Umlaufszahlen oder Umlaufsschwankungen, zwischen denen die gesteuerte Maschine schwankt. Dadurch behält der Fliehkraftregier also auch bei Maschinen mit großem Tourenregelungsbereich seine Empfindlichkeit, was besonders wichtig ist, auch für die niederen Geschwindigkeiten bei, und die Dimensionen desselben werden, da er mit absolut höherer Geschwindigkeit umlaufen kann als die Maschine, 3 kleiner, als wenn der Abstand der Grenzen, zwischen denen die Umlaufszahlen des Reglers schwanken, gleich dem Abstand der Grenzen der Umlaufszahlen der zu steuernden Maschine wäre.

Eine solche elektrische Differentialkupplung besteht im wesentlichen aus einem asynchronen Motor mit drehbarem Stator und Rotor. Der Rotor dieser Maschine wird von der Welle der zu regelnden Maschine angetrieben; dem Stator, der mechanisch mit dem Fliehkraftregler verbunden ist, wird über Schleifringe Strom von der Netzperiodenzahl zugeführt.

Bezeichnet man nun allgemein mit N₁ und N₂ die Grenztourenzahlen, zwischen welchen die Umdrehungszahl einer Drehstrom-Kommutatormaschine reguliert werden soll oder schwankt, mit Ji₁ und ^₂ die entsprechenden Geschwindigkeiten, mit welchen der Geschwindigkeitsregulator umläuft, mit j> die Polpaarzahl der Kupplungsmaschine, die Periodenzahl des dem induzierenden Teil derselben zugeführten Stromes mit co, so wird, wenn die Übersetzungsverhältnisse der mechanischen Verbindungen zwischen der zu steuernden Welle und dem von ihr angetriebenen Teil der elektrischen Kupplung und dem vom Netzstrom gespeisten Teil der elektrischen Kupplung und dem Fliehkraftregulator gleich eins sind, und wenn der

Strom dem induzieienden Teil der elektrischen j Kupplung so zugeführt wird, daß das Dreh- j feld entgegengesetzt der Drehrichtung des von der zu steuernden Welle angetriebenen Kupplungsteiles umläuft,

CVD · 60
W₁=. 1 + _p ■

„_r . CXi · 60

Für -N₁ = 100, N₂ = 1000, p = z ^un(i cvd = 50 wird z. B.

50-60

W₁ = IOO -\ = IIOO,

«2 = 1000

50-60

= 2000.

Die Tourenzahl der zu regelnden Maschine ändert sich also in diesem Falle im Verhältnis ι: 10, während das Verhältnis der Grenzwerte der Tourenzahlen, mit welchen der Fliehkraftregler umläuft, nur 1:1,82 beträgt.
Zur Beeinflussung des Einstellungswertes des Fliehkraftreglers während des Betriebes können die für denselben Zweck allgemein bekannten Mittel angewendet werden. Will man, wie oben angegeben ist, bei größeren Maschinen einen Öldruckregler anwenden, so benötigt man zur Herstellung des Öldruckes eine kleine Öldruckpumpe. Diese öldruckpumpe kann nun durch einen besonderen Motor mit konstanter Umdrehungszahl angetrieben werden, oder aber man treibt bei Verwendung eines die Tourenveränderung des Fliehkraftreglers verkleinernden Zwischengliedes zwischen der Welle der zu steuernden Maschine und dem Fliehkraftregler die öldruckpumpe ebenfalls über dieses oder über ein zweites derartiges Zwischenglied von der Maschinenwelle aus an. Dadurch wird, wie aus obigem ohne weiteres ersichtlich ist, auch die öldruckpumpe mit nur innerhalb kleiner Grenzen sich ändernder Umdrehungszahl angetrieben, während der Abstand der Grenzwerte der Umdrehungszahl, innerhalb derer die Maschinenwelle umläuft, ein weit größerer sein kann.

Die Erfindung besteht also darin, daß von der zu regelnden Maschinenwelle (direkt oder über

mechanische Übersetzungen) unter Zwischenschaltung einer elektrischen Differentialkupplung ein gewöhnlicher Fliehkraft- und Öldruckregler angetrieben wird, der bei Änderungen der Tourenzahl, die durch irgendeine Änderung im Drehmoment oder in der Netzspannung hervorgerufen worden ist, die Bürstenbrücke der zu regelnden Maschine in einem durch den Zweck bestimmten Sinne derart verschiebt, daß die Tourenzahl derselben angenähert konstant bleibt, wobei eben die Grenzen der Tourenzahlen, innerhalb derer der Fliehkraftregler schwankt, wesentlich enger zusammenliegen als die Grenzen, innerhalb derer die Umdrehungszahlen der Maschine schwanken.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel.

Es bedeuten in den Figuren: 1 den Fliehkraftregler, 2 den Regulierhebel, 3 den Steuerkolben und 4 den eigentlichen Regulierkolben. Mit 5 ist ein Winkelhebel bezeichnet, mit 6 eine Steuerstange, die am Nocken 11 der Bürstenbrücke 12 angreift. 13 bezeichnet die Riemenscheibe auf der Mäschinenwelle, 14 diejenige der elektrischen Differentialkupplung, welche aus der in den Lagern 24 und 25 drehbaren Welle 23, dem auf dieser aufgekeilten Rotor 18, dem um das Lager 26 und die Welle 23 ebenfalls drehbaren Stator 21 besteht, dessen Wicklung 17 über die Schleifringe 19 und deren Bürsten 20 vom Netz Strom zügeführt wird. Mit dem Keil 25 ist der drehbare Stator 21 mit der in den Lagern 26 und 30 drehbaren Welle 31 gekuppelt, die einesteils über die Schnecke 32 das mit der Welle der öldruckpumpe 9 verbundene Schneckenrad 8, andernteils über die Winkelräder 22 und 7 den in dem Support 29 gelagerten Fliehkraftregler 1 antreibt. Mit 16 ist ein Gehäuse bezeichnet, welches die öldruckpümpe und den Regulatorantrieb einschließt. 10 bezeichnet einen Dreiweghahn, mit welchem der Öldruckregler aus- oder eingeschaltet werden kann. 27 ist ein kleiner Motor, mit dessen Hilfe die Regulierfeder des Fliehkraftregulators während des Betriebes in bekannter Weise beeinflußt wird zwecks Einstellung z. B. auf eine andere Umlaufszahl. Endlich ist mit 28 ein Lagerbock der Maschine, mit 15 ein Handrad zur Verstellung der Bürstenbrücke 12 von Hand bezeichnet.

Die Arbeitsweise der ganzen Einrichtung ist nun folgende:

Mit dem Steuermotor 27 wird die Regulierfeder des Fliehkraftreglers 1 für eine bestimmte Geschwindigkeit eingestellt, was bei kleineren Reglern z. B. auch von Hand bewirkt werden könnte. Der hiermit festgelegten Tourenzahl des Fliehkraftreglers entspricht dann eine bestimmte Geschwindigkeit der Welle der zu steuernden Drehstrom-Kommutatormaschine, die konstant gehalten werden soll. Ändert sich aus irgendwelchen Gründen nunmehr, z. B. infolge einer Schwankung der Netzspannung oder infolge Belastungsänderungen, die Tourenzahl der zu steuernden Maschine, so wird in bekannter Weise der Fliehkraftregulator den Kolben des Steuerzylinders des Öldruckreglers nach oben oder unten verschieben und dadurch dem Regulierzylinder von oben oder unten unter Druck stehendes öl zufließen,

wodurch der Kolben des Regulierzylinders bzw. über die Winkelhebel 5 ,und das Gestänge 6, die Bürstenbrücke 12 im entsprechenden Sinne so lange verschoben wird, bis die Tourenzahl der gesteuerten Maschine wieder der Einstellung des Fliehkraftregulators entspricht. Die Verbindung des Kolbens im Regulierzylinder mit der Stange 2 ist zum Zweck der bekannten Rückführung vorgenommen.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Tourenzahl für durch Bürstenverschiebung gesteuerte Drehstrom-Serienkommutatormaschinen, bei der ein Fliehkraftregler gegebenenfalls über ein Öldruckgetriebe die Bürstenbrücke verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Motorwelle und dem Fliehkraftregler eine aus einem asynchronen Motor mit drehbarem Stator und Rotor bestehende Differentialkupplung angeordnet ist, deren Rotor von der Motorwelle angetrieben wird und deren mechanisch mit dem Fliehkraftregler verbundenen Stator Strom von der Netzperiodenzahl zugeführt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung eines Öldruckreglers auch die für diesen erforderliche öldruckpumpe über die elektrische Differentialkupplung angetrieben wird, zum Zweck, den Öldruck annähernd konstant zu halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,