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Zum Antrieb von Dynamomaschinen dienende elektrische Reibungskupplung.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung.zum selbsttätigen Regeln einer elektrischen
Reibungskupplung zwischen einer Kraftmaschine und einem Energieerzeuger, bei welcher
der Andruck der Kupplung von einer gleichbleibenden Kraft bewirkt wird, der eine
mit der entnommenen Energie veränderliche zweite Kraft entgegenarbeitet. Nach der
Erfindung wird diesen beiden Kräften eine dritte mit der erzeugten Energie veränderliche
Kraft hinzugesetzt, die in demselben Sinne wirkt wie die zweite Kraft, so daß der
Andruck von der Einwirkung der gleichbleibenden ersten Kraft einerseits und der
veränderlichen zweiten und dritten Kraft anderseits bestimmt wird.
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Der Zweck der Erfindung ist, eine elektrische Reibungskupplung so
zu regeln, als wenn der Reibungskoeffizient bei allen Relativgeschwindigkeiten der
stets in Berührung bleibenden, d. h. ohne Luftspalt arbeitenden Kupplungsscheiben
gleich wäre. Tatsächlich nimmt unterhalb einer gewissen Geschwindigkeitsgrenze der
Reibungskoeffizient mit zunehmender Geschwindigkeit ab, während er oberhalb dieser
Grenze mit zunehmender Geschwindigkeit zunimmt. Wenn die Kupplung zu gleiten beginnt,
ist die Relativgeschwindigkeit ihrer Scheiben gering, der Reibungskoeffizient nimmt
folglich ab und das Gleiten dauert fort, bis die Relativgeschwindigkeit der Scheiben
so groß geworden ist, daß der Reibungskoeffizient wieder zunimmt. Erst dann hört
das Gleiten auf.
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Diese Erscheinung verzögert die Regelung und führt zu Schwankungen
der Energieerzeugung. Es ist daher erforderlich, beim Beginn des Gleitens der Kupplung
den Andruck zu verstärken, damit die Kupplung trotz des sich verringernden Reibungskoeffizienten
im richtigen Augenblick wieder festgezogen wird. Zu diesem Zweck läßt man
neben der den'Andruck hervorrufenden iznd der ihr entgegenarbeitenden, der entnommenen
Energie entsprechenden Kraft noch eine "dritte Kraft wirken, die von der erzeugten
Energie beeinflußt wird. Solange die entnommene Energie. den vorgeschriebenen Höchstwert
nicht überschreitet, ist die erste, die Andruckkraft, größer als die Summe der zweiten
und dritten Kraft, die ihr beide entgegenwirken. Die Kupplung bleibt also fest.
Wird der Höchstwert der entnommenen Energie überschritten, so werden die Gegenkräfte
stärker, und die Kupplung beginnt zu gleiten. Die Folge davon ist, daß die Leistung
des Energieerzeugers und damit die dritte Kraft nachläßt. Der Andruck wird. entsprechend
verstärkt und die Kupplung hört auf zu gleiten.
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Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Kupplung
zum Antrieb einer Dynamo dargestellt.
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Auf der mit gleichförmiger Geschwindigkeit
umlaufenden
Antriebswelle G sitzt die eine Scheibe D der Kupplung. Die andere Kupplungsscheibe
D1 sitzt auf der Welle Ei des Dynamoankers E. Die Scheiben haben keinen Luftzwischenraum,
stehen also ständig miteinander in Berührung. Der Anker Eist hier getrennt von der
Welk; E1 dargestellt. Seine Feldmagnetspulen E2 haben Fremderregung von einer Stromquelle
aus, die konstante elektromotorische Kraft liefert.
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In der Kupplungsscheibe D liegen zwei Spulen, von denen eine, die
Andruckspule F2, mit Abnehmerringen F3 verbunden ist und mit Strom von konstanter
elektromotorischer Kraft gespeist wird. Die andere Spule, die Hilfsspule H, ist
mit Abnehmerringen J verbunden und durch die Leitungen K über die Klemmen der Dynamomaschine
E im Nebenschluß geschaltet. Die zweite Kupplungsscheibe Dl trägt eine Spule L,
die Gegenspule, die mit Abnehmerringen 111 in den Hauptstromkreis der Dynamomaschine
E geschaltet ist. Diese kann z. B. eine, elektrische Schweißvorrichtung G betreiben.
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Der von der Spule F2. erzeugte Magnetismus drückt die Kupplungsscheiben
D und D1 gegeneinander, während der von der Spule L erzeugte Magnetismus ihm entgegenarbeitet
und die Kupplung zum Gleiten zu bringen sucht. Die dritte oder Hilfsspule H wirkt
ebenfalls der Spule F2 entgegen, unterstützt also die entgegenwirkende Spule L.
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Die Wirkung der drei Spulen ist folgende: Beim Anlassen der Kraftmaschine
wird die Andruckspule F2 mit konstantem Strom gespeist, so daß die Kupplungsscheiben
D und Dl festgezogen werden und die Dynamomaschine antreiben. Es werde zunächst
kein Nutzstrom der Dynamo entnommen. Die in der Dynamo erzeugte Energie wird über
die Nebenschlußdrähte K und die Schleifringe J der Spule H zu-
geführt.
Diese wirkt der Spule F2 entgegen, sucht also den Antrieb zu verringern, d. h. die
Kupplung ins Gleiten zu bringen. Bei voller Geschwindigkeit entspricht der Andruck
dem Unterschied zwischen der Wirkung der Spulen F2 und H, er ist also geringer als
der Andruck, den die Spule F2 allein hervorbringen würde, aber immer noch beträchtlich
größer als erforderlich ist, um Gleiten der Kupplung zu vermeiden. . Angenommen,
es werde jetzt der Dynamo Nutzstrom entnommen. Die Stelle G, an der dies geschieht,
ist über die Gegenspule L an die Dynamo angeschlos2en. Der der Dynamo entnommene
Nutzstrom fließt über die Spule L und die Schleifringe M zur Verbrauchsstelle. Die
Spule L hat das Bestreben, den Andruck zu verringern, unterstützt also die Wirkung
der Spule H. Bei einem bestimmten Wert des resultierenden Feldes beginnt die Kupplung
zu gleiten. - Wenn nur die erste Spule F= vorhanden wäre, so würde der Andruck gleich
dem Unterschied der gleichbleibenden Wirkung dieser Spule und der veränderlichen
Wirkung der Spule L sein. Wenn in diesem Falle die Kupplung zu gleiten begänne,
so würde das Gleiten andauern, bis die Relativgeschwindigkeit der Kupplungsscheiben
D und Dl denjenigen Wert erreicht hätte, bei dem der Reibungskoeffizient mit der
Geschwndigkeit zunimmt. Das bis zu diesem Punkte fortgesetzte Gleiten würde sowohl
in der Stromstärke wie in der Spannung der Dynamo Schwankungen- hervorrufen. Dies
verhindert die Hilfsspule H. Sobald die Kupplung zu gleiten beginnt, läßt die Spannung
der Dynamo nach, wodurch die Wirkung der Spule H verringert wird. Dies verstärkt
die Wirkung der Andruckspule F2 und gleicht die Verringerung des Reibungskoeffizienten
aus. Infolgedessen wirkt die Kupplung möglichst genau so, als wenn der Reibungskoeffizient
sich nicht mit der Relativgeschwindigkeit der Kupplungsscheiben änderte.