DE313132C

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Publication number: DE313132C
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Description

Es ist bekannt, eine Regelung der Stromstärke oder Spannung von Stromverbrauchern in Wechselstromkreisen durch Benutzung regelnder Drosselspulen derart vorzunehmen, daß die Änderung des induktiven Widerstandes der Drosselspulen durch Beeinflussung ihrer magnetischen Leitfähigkeit mittels Überlagerung von Gleichstromfeldern oder Wechselfeldern erfolgt.

ίο Werden zur Drosselspulenregelung Wechselfelder benutzt, so kann die Erregung dem Wechselstromkreis, in den die Drosselspule geschaltet ist, selbst entnommen werden. Nach der Erfindung werden hierfür die zur Erregung des überlagerten Wechselfeldes dienenden Spulen der Drosselspule an Teilspannungen desWechselstromkreises gelegt, die sich dem Betriebe der Stromverbraucher entsprechend ändern, und zwar in solcher Weise, daß die verlangte

ao Änderung der Drosselwirkung selbsttätig hervorgerufen wird. Dabei liegt eine doppelte Verkettung der Drosselspulen mit dem Wechselstromkreis vor, einmal durch den Arbeitsstrom, den sie regeln soll und zweitens durch die Hilfsströme, die von den Teilspannungen des Arbeitsstromkreises erzeugt werden.

Hierbei werden in an sich bekannter Weise die Wicklungen der Drosselspule, die zur Erzeugung der überlagerten Felder dienen (im folgenden kurz mit Hilfswicklungen bezeichnet), so angeordnet, daß sie in ihrer Gesamtheit

-. keine transformatorische Wirkung auf die Hauptwicklung der Drosselspule ausüben, sondern nur durch Änderung der Sättigung des Eisens die magnetische Leitfähigkeit und dadurch den Wechselstromwiderstand der Drosselspule regeln.

Die genaue Wirkungsweise des Regelungsverfahrens sei an Hand des folgenden Anwendungsbeispiels erläutert. Zur Begrenzung ^vdes Anlauf stromes eines mit z. B. konstanter Spannung gespeisten Einphasenreihenschlußmotors M wird nach Fig. 1 eine Drosselspule D mit ihrer Hauptwicklung J₁ in den Motorstromkreis eingeschaltet, während die Hilfswicklungen I₂ der Drosselspule an die Ankerbürsten des Motors angeschlossen sind. Hierbei sind die magnetische Verkettung zwischen Hauptwicklung und Hilfswicklungen und die Wicklungsrichtungen so gewählt, daß keine transformatorische Wirkung zwischen beiden stattfindet, also es ist z. B. der Eisenkern dreischenklig ausgeführt und die Hauptwicklung auf den Mittelkern, die Hilfswicklungen auf die zwei Seitenkerne gelegt (Fig. 2).

Während des Anlaufes, d. h. bei Stillstand und sehr kleiner Geschwindigkeit, herrscht an den Kollektorbürsten des Reihenschlußmotors nur eine geringe Spannung E₂, und daher werden die zwei Außensäulen durch den entsprechenden Flux<3?₂nur sehr schwach gesättigt. Für den magnetischen Kreis, der von der Hauptwicklung auf der Mittelsäule durch den Motorstrom J₁ erregt wird, bilden die zwei Außensäulen den magnetischen Rückschluß. Da dieser Rückschluß schwach gesättigt ist, so ist der Wechselstromwiderstand der Hauptwicklung groß, und es entspricht einem be-

stimmten Strom J₁ des Motors eine hohe Drosselspannuhg. Der Anlaufstrom wird hierdurch auf ein gewünschtes Maß begrenzt.

Steigert sich jetzt die Motorgeschwindigkeit, so wächst die Spannung an den Kollektorbürsten, und die Hilfswicklungen auf den Außensäulen werden mit dauernd steigendem Strom J₂ erregt. Der hierdurch erzeugte Kraftfluß Φ₂ setzt sich im Joch und in den beiden

ίο Außenkernen mit dem von J₁ herrührenden Kraftfluß Φ₁ zusammen, und zwar sind beide Kraftflüsse in einem Außenkern entgegengesetzt, so daß dieser schwach gesättigt bleibt, in dem anderen gleichgerichtet, so daß er hoch gesättigt wird, wodurch die gesamte magnetische Leitfähigkeit für den Hauptkreis und dadurch auch das Feld Φ_χ sinkt. Bei einem bestimmten Strom J₁ sinkt daher mit steigender Drehzahl

/ des Motors die drosselnde Spannung an der Hauptwicklung; die Drosselspule verliert selbsttätig mehr und mehr ihre Drosselwirkung, und Strom und Drehmoment sinken nicht so stark wie beim Reihenschlußmotor mit gewöhnlicher Drosselspule. Das Verhältnis zwischen Strom und Drehmoment bei Lauf einerseits un,d Anlaufstrom andererseits, das mit Rücksicht auf Spannurigsabfälle im Netz oft vorgeschrieben ist, wird günstiger.

Bei voller Geschwindigkeit ist Strom und Rotorspannung eines Reihenschlußmotors nahezu in Phase, die Drosselspulenspannung an der Hauptwicklung und jene an den Hilfswicklungen sind daher in der₍ Phase etwa 90 ° gegeneinander verschoben, so daß sich die entsprechenden Felder «S^ und Φ₂ nicht alge-. braisch, sondern geometrisch (ungefähr rechtwinklig) zusammensetzen.

Die Anwendung als Änlaßdrosselspule für den Betrieb eines Repulsionsmotor zeigt Fig. 3.

Hier sind die Hilfswicklungen der Drosselspule an die Arbeitswicklung A des Ständers gelegt, da die Aufteilung der Netzspannung auf Drosselspule D, Arbeitswicklung A und Feldwicklung F₁ (bzw. F₂ für die andere Drehrichtung) sich mit zunehmender Geschwindigkeit derart verschiebt, daß die Spannung an A dauernd steigt. Nach Erreichung der vollen Geschwindigkeit können mittels der Schalter S₁ und S₂, was mit Rücksicht auf die Bemessung der Drosselspule und auf.Verluste unter Umständen erwünscht ist, die Hauptwicklung der . Drosselspule kurzgeschlossen und die Hilfswicklungen abgeschaltet werden. *

Fig. 4 zeigt die Anwendung der Drosselspule

zur selbsttätigen Regelung der Überkompensation eines Einphasenkollektorreihenschlußmotors in Abhängigkeit von Speisespannung, Strom und Geschwindigkeit.
'Bekanntlich ist hierbei die für funkenfreien ¹^ Lauf erforderliche Aufhebung der Reaktanzspannung bedingt durch das resultierende Querfeld in der Wendezone, und dieses ist wiederum gegeben durch den Überschuß der Statoramperewindungen von Kompensationsund Wendewicklung über die Rotoramperewindungen, ist aber außerdem auch abhängig infolge des Sät.tigungseinflusses von der Größe des Hauptfeldes, bei Reihenschlußschaltung also vom Strom, Mit zunehmendem Hauptfeld muß der prozentuale Überschuß der Statoramperewindungen — die Überkompensation —· wachsen.

Die Schaltung nach Fig. 4 erfüllt diese Bedingung in der Weise, daß eine Drosselspule D zur Kompensations- und Wendewicklung (oder zu einer von beiden Wicklungen) parallel· gelegt wird und die Hilfswicklungen der Drosselspule an den Rotor oder an die Endklemmen des ganzen Motors angeschlossen werden. Auf den unteren Fahrstufen, d. h. bei den kleinen Spannungen, großen Drehmomenten und großen Strömen ist die Drosselspule durch die Hilfswicklungen schwach gesättigt, sodaß fast der ganze Rotorstrom durch die Ständerwicklung fließt. Auf den hohen Fahrstufen, wo der Motor mit kleinem Strom und Feld, aber mit großer Spannung betrieben wird, ist die Drosselspule durch die Speisung der Hilfswicklungen stark gesättigt, ihr Wechselstromwiderstand fällt und dadurch auch die Überkompensation des Motors.

In dem Anwendungsbeispiel Wach Fig. 5 dient die Drosselspule dazu, Einphasenkollektormotoren, deren Drehzahl im wesentlichen durch Änderung der zugeführten Spannung geregelt werden, gleichzeitig mit selbsttätiger Feldregelung zu betreiben. Bekanntlich ist es erwünscht, mit Rücksicht auf die Kommutierung beim Anlauf und kleinen Geschwindigkeiten das Hauptfeld zu schwächen.

Die Wirkungsweise der im Nebenschluß zur Feldwicklung F liegenden Drosselspule D, deren Hilfswicklungen durch die Differenz einer konstanten vom Netz abgegriffenen Spannung und der Motorspannung gespeist werden, ist an Hand der Ausführungen über die früheren Schaltungen ohne weiteres verständlich.

In gleicher Weise wie zur Regelung. von Einphasenkollektormotoren kann die Drosselspule auch zur Regelung im Stromkreis von Mehrphasenkollektormötoren Verwendung finden. . -

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Regelung des induktiven Widerstandes von Drosselspulen in Wechselstromkreisen durch Änderung der magnetischen Leitfähigkeit des Kraftlinienweges mittels Überlagerung von Wechselfeldern, dadurch gekennzeichnet, daß die zur* Erregung des überlagerten Wechselfeldes dienenden Spulen der Drosselspule an Teil-

spannungen des Wechselstromkreises gelegt sind, die sich in Abhängigkeit von Stromstärke oder Spannung der Stromverbraucher im Wechselstromkreis ändern, und zwar derart, daß eine den Abmessungen der Drossel¹ . spule entsprechende Änderung der Drosselwirkung selbsttätig hervorgerufen wird.
2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch ι zur Begrenzung des Anlaufstromes . ein- oder mehrphasiger, mit konstanter Spannung gespeister Kollektormotoren, dadurch, gekennzeichnet, daß die Drosselspule in den Motorstromkreis geschaltet ,ist und die überlagerten Felder durch solche Teilspannungen dieses Stromkreises erregt werden, die mit steigender Drehzahl des Motors sich vergrößern, zum Zwecke, mit zunehmender Geschwindigkeit eine abnehmende Drosselung der Motorspeisespannung und entsprechende Erhöhung des Drehmomentes zu erzielen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichung einer gewünschten Drehzahl die Drosselspule ausgeschaltet oder kurzgeschlossen wird.
4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Drosselspule die Überkompensation eines Reihenschlußmotors in Abhängigkeit von Spannung und Drehzahl selbsttätig geregelt wird.
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5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch ι zur selbsttätigen Feldregelung von Einphasenkollektormotoren, die vorzugsweise durch Spannungsänderung geregelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drosselspule mit ihrer Hauptwicklung der Motorfeldwicklung parallel geschaltet wird, während die zur Überlagerung der Wechselstromfelder vorhandenen Hilfswicklungen durch die Differenz, einer festen Spannung und der Motorspeisespannung erregt wird, zum Zwecke,, mit steigender Motorspannung eine Ver-Stärkung der Drosselspuleninduktanz und damit eine Feldverstärkung ■ des Motors zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.