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Regelung von Wechselstrominduktionsmotoren. Die Erfindung bezieht
sich auf Wechselstrominduktionsmotoren für Fahrstühle, Förderkörbe u. dgl. und betrifft
insbesondere die Regelung solcher mit zwei Primär= und zwei Sekundärwicklungen versehener
Motoren mittels eines einzigen Widerstandes im Sekundärstromkreis. . .
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Bei der Regulierung dein Geschwindigkeit von Wechselstrominduktionsmotoren
ist es bisher üblich, eine Mehrzahl von Primärwicklungen anzuordnen, die eine verschiedene
Anzahl von; Feldmagnetpolen zwecks entsprechender Änderung der.Drehgeschwindigkeit
erzeugen (Regelung durch Polumschaltung). Hierbei wird in die Primärwicklungen ein
Widerstand oder Transformatoi# zwecks Verminderung der Spannung beim Anlassen geschaltet.
Eine derartige Anordnung ist wegen der -erforderlichen Vorrichtungen und großen
Anzahl Leitungen umständlich und teuer.
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Erfindungsgemäß werden diese Übelstände dadurch - vermieden, daß der
Wechselstrominduktionsmotor zwei Primärwicklungen erhält, die eine verschiedene
Anzahl von Feldmagnetpolen erzeugen können, die in irgendeinem gewünschten Verhältnis
zueinander stehen. Es sind ferner zwei Sekundärwicklungen angeordnet, die bezüglich
der Anzahl der von ihnen erzeugten Pole den Primärwicklungen entsprechen. Die Klemmen
jeder Sekundärwicklung sind mit veränderlichen Widerständen durch einen einfachen
Satz Schleifringe verbunden.
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Die Widerstände liegen im Stromkreis mit der sekundären Wicklung,
die erregt wird, wenn die für geringe Geschwindigkeit bestimmte Primärwicklung zwecks
Anlassens des Motors eingeschaltet wird. Die Widerstände werden dann nacheinander
selbsttätig kurzgeschlossen, um .den Motor auf normale Drehgeschwindigkeit zu bringen,
während die Wicklung für geringe Diehgeschwindigkeit eingeschaltet ist. Der Stromkreis
für die letztgenannte Wicklung wird dann unterbrochen, die Wicklung für hohe Drehgeschwindigkeit
wird eingeschaltet und der Widerstand gleichzeitig wieder in den Sekundärstromkreis
geschaltet. Der Widerstand wird dann wieder allmählich kurzgeschlossen, um den Motor
auf seine; normale Betriebsgeschwindigkeit zu bringen, wobei die Wicklung für hohe
Geschwindigkeit sich im Stromkreis befindet.
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Die Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung
beschrieben, wo Fig. t ein Schaltungsbild des Hauptstromkreises und der Apparate
darstellt, welche Gegenstand der Erfindung sind. Fig. 2 ist eine Ansicht der Steuerstromkreise
und Fig. 3 ist ein -Schaltbild der sekundären Stromkreise des in Fig. r` gezeigten
Motors. Fig. 4 zeigt eine schematische Anordnung der
Verbindungen
der Stromquelle mit den primären Wicklungen des Motors. Es wird bemerkt, daß die
Haupt- und .Steuerstromkreise als besondere Ansichten, um sie verständlich zu machen,
dargestellt sind..
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Nach Fig. i. liefern die Leitungen 1, 2 und 3; welche mit einer geeigneten
Wechselstromquelle verbunden sind, Energie. an einen Wechselstrommotor 4, der mit
zwei primären Wicklungen 5' und 6' versehen ist, die für 8 und 24 Pole eingerichtet
sind. Diese Anzahl der dargestellten Pole, welche durch die primären Wicklungen
hervorgerufen werden, ist nur als ein Beispiel angenommen und es kann irgendein
gewünschtes- Verhältnis zwischen der Anzahl der Pole und dem entsprechenden Wicklungsanzahl
bestehen.
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In Fig.3 ist gezeigt, daß die sekundäre Wicklung des Motors 4 aus
Phasenwicklungen 5 und- 6 besteht, die entsprechend angeordnet sind, um 8 oder 24
Pole in Über-ein--Stimmung mit der primären Wicklung hervorzubringen. Die Wicklungen
5 und 6, welche parallel geschaltet sind, sind mit drei Schleifringen 7 verbunden.
Drei veränderliche Widerstände 8 sind. entsprechend- im Stromkreis mit den Schleifringen
7 und mit jeder der Wicklungen 5 und 6 verbunden.
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Nach Fig. i werden die primären Stromkreise des Motors durch einen
von Hand betätigten SSchalter 9 und die umkehrbaren Schalter io und i i gesteuert,
die die Drehrichtung,des Motors 4 bestimmen, sobald eine der primären Wicklungen
sich im Stromkreise befindet. Die Stromkreise der 24polige' oder der Wicklung mit
geringer Geschwindigkeit 6' werden durch einen doppelpoligen elektromagnetischen
Schalter 12 gesteuert und" die Stromkreise der achtpoligen Wicklung für hohe Geschwindigkeit
5' werden durch einen ähnlichen elektromagnetischen Schalter 13 betätigt. Eine Klemme
einer jeden der primären Wicklungen ist mit der Stromzuführung 2 durch .den Hauptschalter
9 unmittelbar verbunden. Die Widerstände 8 sind -während des gewöhnlichen Betriebes
des Motors durch eine Reihe von entsprechenden elektromagnetischen Schaltern 14,
15, 16 und 17 verbunden.
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In Fig.2 sind die Steuerstromkreise schematisch abgebildet. Ein Haupt-
oder Steuerschalten 18, welcher innerhalb des Fahrstuhles gebracht werden kann,.
versieht die Leitungen der Erregerspulen der verschiedenen Schalter mit Strom. Die
Erregerspule eines jeden der Beschleunigungsschalter 14, 15, 16, 17 wird durch ein
Strombegrenzungsrelais gesteuert, welches mit dem vorher genannten, zu schließenden
Schalter verbunden ist. Während die Relais in geeigneter Weise mit den entsprechenden
Schaltern verbunden werden, können sie auch für gewöhnlich durch die Federn i9 offen
gehalten werden. . Die Federn 19 - werden durch einen Hebelarm' 21 nach abwärts
gebogen, so daß sie die Strombegrenzungsrelais freigeben, sobald der entsprechende
Beschleunigungsschalter geschlossen ist. Die Relais können sich dann infolge der
Wirkung der Schwerkraft, ausgenommen, wenn ihre Erregerspulen von einem Strome durchflossen
werden, der einen vorher bestimmten Wert .übersteigt, schließen.
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Der Steuerschalter 18 (Fig. 2) hat zwei Steuerstellungen, in deren
einer er einen Strom für die Erregerspule des einen oder anderen der Umkehrschalter
io und i i und der Erregerspule des Schalters i2 herstellt, wobei letzterer die
Stromkreisverbindungen der primären Wicklung 6' für kleine Geschwindigkeiten des
Motors vornimmt. In `der zweiten Stellung des Steuerschalters wird .ein Stromkreis
für die Erregerspule eines Relais 2o (Fig. 2) geschlossen, das auch ein Übertragungsrelais
genannt werden kann. Dieser Stromkreis wird ebenfalls durch ein Strombegrenzungsrelais
39 betätigt, welches mit den Umkehrschaltern io und ii verbunden ist. Das Übertragungsrelais
2o arbeitet, um den Stromkreis der Magnetspul.& des Schalters 12 zu öffnen und
die Schließung des Schalters 13 zu bewirken; wobei die Anzahl der Pole, die in der
primären Wicklung des Motors hervorgebracht werden, wechselt.
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Die Stromkreise der primären Wicklungen des Motors sind geöffnet und-
die Widerstände 8 sind in den Stromkreis mit den sekundären Wicklungen 5 und 6 des
Motörs geschaltet. Zum Zwecke des Aufsteigens des Fahrstuhles wird der Handgriff
des Steuersch,.lters 18 in der Richtung des. Uhrzeigers gedreht; wie in Fig. 2 angezeigt
ist, damit die beweglichen Kontaktteile ä2 und 23 mit den feststehenden Kontaktteilen
24 und 25 Kontakt bilden: Ein Stromkreis wird geschlossen, wenn sich die Leitung
von der positiven Klemme eines Gleichstromgenerators 26 über Grenzschalter
2,7, den Notausschalter 28; die Betätigungsspulen 29 und 3ö der Bremsleitungsschalter
32 und 33, die Betätigungsspule 34 des Schalters io, den Grenzschalter 27, den Kontaktteil
25, das Kontaktsegment 23 und den Kontaktteil 35 bis zur negativen Klemme des Generators
26 erstreckt.
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Ein zweiter Stromkreis wird gebildet, wenn eine Verbindung von dem
Notausschalter 28 über d'as Übertragungsrelais 2o, das, wie gezeigt, sich in.seiner
unteren Stellung befindet, die Erregerspüle 36 des Steuerschalters 12, den Kontaktteil
24, die Kontaktsegmente 22 und 23 und Kontaktteil j5 bis .zur negativen Klemme des
Generators hergestellt wird.
Auf der Zeichnung ist eine leitende
Verbindung zwischen den Kontaktsegmenten 22 .und 23 nicht dargestellt. Sie kann
jedoch, wie leicht erkennbar, bewirkt werden. Durch Schließung des ersten Stromkreises
werden die Spulen 29 und 30 mit Energie versehen, um die Stromkreise der
Magnetspulen 37 und 38 der gewöhnlichen elektromagnetischen Bremsen, die nicht dargestellt
sind, mit Strom zu speisen und so die Auslösung der Bremsen zu bewirken.
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Ferner wird die Spule 3¢ erregt, um den umkehrbaren Schalter zo in
der Absicht zu betätigen, den Motor 4 in,der richtigen Drehrichtung arbeiten zulassen.
. Die Spule.36 wird auch durch den; zweiten Stromkreis erregt und schließt deshalb
den Linienschalter 12, um dadurch den Strom der 24poligen oder die Wicklung 6' des
Motors mit niedriger Geschwindigkeit zu betätigen.
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Zur Zeit des Anlassens des Motors wird der den sekundären Stromkreis
durchfließende Strom, welcher die 24polige sekundäre Wicklung 6 umfaßt, die Widerstände
8, die Spulen 39 der strombegrenzenden Relais bzw. die Schalter zo, 11, 12 und 13
durchströmen und von solchem Werte sein, däß das mit dem -Schalter 12 verbundene
strombegrenzende Relais ¢o in seiner oberen Offenstellung gehalten wird.
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Wenn der den sekundären Stromkreis durchfließende Strom unter einen
vorher bestimmten Wert fällt, schließt das Relais, 40, weil dann die Gegenkraft
des Relais seine Erregung überwiegt, einen Stromkreis für die Spule 41 und der Schalter
14 wird geschlossen; um eine Abteilung von jedem der Widerstände 8 kurzzuschließen.
Ein strombegrenzendes Relais ¢2, welches mechanisch verbunden ist mit dem Beschleunigungsschalter
1¢ schließt, unter der Wirkung .der Schwerkraft, nachdem seine Sperrfeder vom Schalter
1¢ mittels Hebels 21 zur Seite gedrückt worden ist, den- Stromkreis der Erregerspule
¢3 des. Schalters 15.
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Der letztere Schalter wird geschlossen, um einen zweiten Teil jedes
Widerstandes 8 zu schließen, wenn der Strom,. welcher den sekundären Strorikreis
durcheilt, wiederum unter einen vorher bestimmten Wert fällt. In einem ähnlichen
Fall sind die -Schalter 16 und 17, welche mit Betätigungsspulen 44 und ¢5 versehen
sind; durch die strombegrenzenden Relais ¢6 und 47 beeinflußt. Diese sind mit den
Schaltern 15 und 16 verbunden und arbeiten automatisch in Reihe und in Übereinstimmung
mit dem Werte des den sekundären Stromkreis durchfließenden Stromes, um die Nebenschlußstromkreise
fair den gesamten Widerstand 8 zu vervollständigen.
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Die Bewegung der Widerstände für den sekundären Stromkreis bringt-gewöhnlich
den Motor auf .seine normale Geschwindigkeit, wobei die 24polige Wicklung 6' eingeschaltet
ist. Wenn der Steuerschalter in seine zweite Stellung gebracht wird, so ist Kontaktsegment
23 mit Kontaktteil 48 verbunden, doch.. bleibt dabei die Verbindung mit den Kontaktteilen
25 und 35 bestehen. Hat 'der Motor seine maximale Geschwindigkeit unter den oben
beschriebenen Bedingungen erreicht, so schließt ein strombegrenzendes Relais 49,
welches mit dem Umkehrschalter za verbunden ist, den Stromkreis der Betätigungsspule
5o des Übertragungsrelais 2o.
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Dieser Stromkreis erstreckt sich von der positiven Klemme der Gleichstrommaschine
26 durch die Grenzschalter 27, den Notschulter 28, die Spule 5o, das strom@begrenzend(#
Relais ¢9, die Grenzschalter :27, ¢8, das Kontaktsegment 23 und Kontakterl 35 zum
negativen- Pole der Dynamo. Die Spule 5o wird erregt und bringt das Übertragungsrelais
in die obere Lage, um den Stromkreis der Erregerspüle 36 des Schalters 12 zu unterbrechen
und den Stomkreis der Erregerspule 51 des Sehalters 1-3 zu schließen. Dieser Stromkreis
erstreckt sich von dem Relais 2o, welches mit der positiven Klemme der Gleichstrommaschine
26 verbunden ist, über die Spule 5 r und den geschlossenen Schalter 33 zum negativen
Pole des Generators.
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Der Hauptschalter 12 öffnet den Stromkreis der 24poligen Wicklung
6'. Ein Unterbrecher 52, welcher mit derselben verbunden ist, öffnet den Stromkreis
der Spulen ¢i, ¢3, 44 und ¢5 der entsprechenden Beschleunigungsschalter 1¢, 15,_r6
und 17. Die gesamten Widerstände 8 werden dadurch in den Stromkreis der .sekundären
Wicklung des Motors eingeschaltet.
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Der: Hauptschalter z3 schließt den Stromkreis der achtpoligen Wicklung
5' für hohe Geschwindigkeit. Praktisch fließt kein Strom durch die ' 24polige sekundäre
Wicklung, weil verschiedene elektromotorische Kräfte -auf ihre Wicklungen drücken,
die, praktisch gleich und in umgekehrter Richtung fließen. Ein mit Schalter 13 verbundener
Verriegelungsschalter 53 stellt wiederum den Stromkreis der Betätigungsspule ¢I
des Beschleunigungsschalters i¢ her, während das Strombegrenzungsrelais 5¢, welches
mit dem Linienschalter 13 verbunden ist, bei einer Verminderung des den sekundären
Stromkreis durchfließenden Stromes bis zu einem vorher bestimmten Werte, diesen
schließt. Die Beschleunigungsschalter arbeiten selbsttätig in der oben beschriebenen
Weise in Verbindung mit der Wicklung für geringe Geschwindigkeit, um den .Motor
bis zu seiner normalen
Betriebsgeschwindigkeit zu beschleunigen,
wobei die Wicklung für hohe Geschwindigkeit mit dem Stromkreise verbunden ist.
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Das Arbeiten. der Beschleunigung des Motors ist unter der Voraussetzung
beschrieben worden, daß der Steuerschalter 18 stufenweise in Übereinstimmung mit
:der Geschwindigkeit des Motors betätigt wird. Es ist jedoch selbstverständlich,
daß der Handgriff des Steuerschalters schnell von seiner Ausschaltstellung bis zur
vollen Geschwindigkeitsstellung betätigt werden kann,- wobei die verschiedenen Schalter
in derselben Weise automatisch wirken, . wie es. vorhergehend beim Anlassen des
Motors beschrieben worden ist. Das Übertragungsrelais 2o kann nicht eher arbeiten.,
um die Leitungsverbindungen von einer primären Wicklung zu der anderen umzulegen,
als --bis der Motor seine normale Geschwindigkeit erreicht hat, wobei die Wicklung
für niedere Geschwindigkeit mit dem Stromkreis verbunden ist. Die Beschleunigungsschalter
arbeiten selbsttätig, wenn der den Sekundärstromkreis durchfließende Strom fällt
und -sie arbeiten wieder, wenn ein Leitungsschalter geöffnet und der andere durch
das Arbeiten des Übertragungsrelais geschlossen wird.
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Um die Drehgeschwindigkeit des Motors zu ermäßigen, kann der Steuerschalter
nach der Ruhestellung zu gedreht werden. Wenn er seine mittlere Stellung einnimmt,
wird der Strom der Spule 50 des Relais 2o bei dem Kontaktteile 48 unterbrochen.
Das Übertragungsrelais 2o fällt in seine untere Stellung, um den Stromkreis der
Erregerspule 5 r des Leitungsschalters 13 zu öffnen und einen Stromkreis
der Erregerspüle 36 des Leitungsschalters 12 herzustellen. Die Verriegelung 53 des
Schalters 13 öffnet die Stromkreise der Betätigungsspulen der `Beschleunigungsschalter,
um die Widerstände 8 in den sekundären Stromkreis einzuschalten. Der Stromkreis
der Spule 41 des Schalters 14 wird wiederum hergestellt durch die Verriegelung 52,
die mit dem Linienschalter r2 verbunden ist. Die Beschleunigungsschalter schließen
sich nach Maßgabe wie der Strom, welcher den zweiten-Stromkreis durchfließt, unter
den vorher bestimmten Wert fällt. Wenn der sekundäre Strom nicht über den vorher
bestimmten Wert steigt, bei welchem die Relais 40, 42, 46 und 47 offen gehalten
werden, schließen die Schalter sich sofort.
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In dem Augenblick, wo der Wechsel in den Verbindungen von der achtpoligen
Wicklung zur 24poligen Wicklung vor sich ;geht, arbeitet der Motor mit einer für
diese Verbindung übersynchronen Geschwindigkeit. Da: ein Induktionsmotor, welcher
mit übersynchroner Geschwindigkeit angetrieben wird, wie ein Generator arbeitet;
so wird eine elektrische Bremswirkung erreicht, welche schnell den Motor und den
Fahrstuhl bremst. Das Einschalten von Widerständen in den sekundären Stromkreis
während es. Wechsels in den Verbindungen und die stufenweise erfolgende Ausschaltung
des' Widerstandes bewirken eine allmähliche Verringerung von der höheren synchronen
Geschwindigkeit zu der niedrigeren.- Die Geschwindigkeit des Fahrstuhles kann somit
schnell vermindert werden von z.. B. 400 Fuß auf z2o Fuß in der Minute ohne Erschütterung
oder Mißklang.
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Um den Motor anzuhalten, wird der Steuerschalter 18 auf »Aus@«gestellt.
Die Steuerschalterstromkreise sind dann geöffnet und der Motor ist von der Leitung
abgeschaltet. Die Schalter 32 und 33 öffnen die Stromkreise der Bremsspulen 37 und
38 und erlauben die Anwendung der mechanischen Bremse: Der Fahrstuhl wird somit
leicht und sanft in Ruhe gebracht. Die öffnung der Steuerstromkreise bewirkt - die
öffnung der Beschleunigungsschalter und die Widerstände sind in den sekundären Stromkreis
eingeschaltet .zur Vorbereitung der folgenden Arbeitsweise des Motors.
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Um den Motor zu veranlassen, sich in entgegengesetzter Richtung zu
bewegen, also den Fahrstuhl` o. dgl. herabzulassen, ist es nur notwendig,-den Steuerschalterhandgriff
in die entgegengesetzte Richtung von der »Aus«-Stellung zu- bewegen, um das Schließen
des Umkehrschalters z z zu veranlassen, der mit einer Erregerspule 55 versehen ist
und einem strombegrenzenden Relais 56. . Die Reihenfolge der Operationen ist dieselbe
wie vorher in Verbindung mit dem Aufstieg des Fahrstuhles beschrieben. Im Falle
der Führer versäumt, den Motor anzuhalten, ehe der Wagen eine seiner Endstellungen
erreicht, können die Grenzschalter 27 durch irgendein gewöhnliches oder geeignetes,
mechanisches Mittel geöffnet werden, das durch den Fahrstuhl betätigt wird und die
Steuerstromkreise in derselben Reihenfolge öffnet, als ob der Handgriff des Steuerschalters
in die »Aus«-Stellung geschaltet-würde. Der Wagen wird so automatisch und allmählich
zum Stehen gebracht. Im Falle, daß es unmöglich ist, den Fahrstuhl vermöge des Steuerschalters
18 anzuhalten, ist es nur notwendig, den von Hand zu betätigenden Notausschalter
28 zu öffnen, wodurch sämtliche Steuerstromkreise stromlos werden. und der Fahrstuhl
in Ruhe gebracht wird durch das Öffnen aller Haupt-und Kontrollschalter und die
Anwendung der Bremsen.
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Während die Erfindung nur in Verbindung mit einem dreiphasigen Induktionsmotor
beschrieben ist, der Wicklungen einer besonderen
Art und eine solche
Anzahl von Polen hat, die ein bestimmtes Verhältnis zueinander haben, versteht es
sich doch, daß die verschiedenen Einzelheiten nur als Beispiele zu gelten haben
und daß irgendeine geeignete Anordnung- an -deren Stelle gesetzt werden kann. Die
Steuerstromkreise sind als solche gezeigt und beschrieben worden, welche beispielsweise
durch Gleichstrom betätigt werden, doch ist es selbstverständlich, daß auch Wechselstrom
angewandt werden kann, indem man Elektromagnete einer hierfür gebräuchlichen Art
vorsieht. `