DE36512C

DE36512C - Innovation in the regulation of electrodynamic motors

Info

Publication number: DE36512C
Application number: DENDAT36512D
Authority: DE
Original assignee: F. J. SPRAGUE in New-York City, V. St. A
Anticipated expiration: 1905-04-08

Description

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Vorliegende Erfindung bezieht sich in der Hauptsache auf die Regulirung elektrodynamischer Motoren und hat Einrichtungen zum Gegenstande, durch welche die bei einer gegebenen Geschwindigkeit entwickelte Kraft entweder durch Hand oder automatisch und mit gröfster Genauigkeit regulirt wird; die Geschwindigkeit kann unter veränderlichen Belastungen constant erhalten und können die Commutatorbürsten an den nicht Funken gebenden Punkten gehalten werden.The present invention relates mainly to the regulation of electrodynamic Motors and has devices as its subject by which the at a given Force developed either by hand or automatically and with speed is regulated with the greatest accuracy; the speed can under varying loads constant and can not spark the commutator brushes giving points are kept.

Bei der Erfindung kommt eine additionelle Gruppe erregender Spulen, die sich zu den in Abtheilungen liegenden erregenden Spulen im Nebenschlufs befinden, zur Verwendung, wobei Vorrichtungen zur Veränderung der Zahl der erregenden Spulen vorgesehen sind, zu der die additionelle Gruppe theilweise im Nebenschlufs, theilweise in Hintereinanderschaltung verbleibt.In the invention, there is an additional group of exciting coils that are associated with the in Divisions lying excitatory coils are in the bypass, for use, wherein Devices for changing the number of energizing coils are provided, too which the additional group partly in the secondary, partly in series remains.

Bleibt das Potential in den Hauptspulen von gleicher Polarität, so ändert sich die magnetische, der veränderlich im Nebenschlufs befindlichen Spule entsprechende Wirkung, welche je nach der Stellung der Anschlüsse genannter Spule eine cumulative, Null, oder eine differentiale ist.If the potential in the main coils remains of the same polarity, the magnetic, the changeable coil located in the bypass, which depending on the position of the connections of the said coil, a cumulative, zero, or differential is.

Durch diese Regulirungsweise, welche auch für dynamo - elektrische Generatoren angewendet werden kann, kann die Stärke des Feldes bis zu einer gewünschten Höhe und mit grofser Genauigkeit verändert werden, und ist diese Regulirung, da die im entsprechend gewundenen Felde aufgewendete Energie einen sehr kleinen Theil der gesammten verbrauchten Menge bildet, eine sehr ökonomische.By this way of regulation, which too Can be applied for dynamo-electric generators, the strength of the Field can be changed to a desired height and with great accuracy, and is this regulation, since the energy expended in the correspondingly twisted field unites forms a very small part of the total amount consumed, a very economical one.

Sowohl die im Nebenschlufs befindliche erregende Spule wie auch die Armatur können durch denselben oder durch verschiedene Commutatoren regulirt werden. Auch kann die Armatur und die im Nebenschlufs befindliche erregende Spule auf verschiedene Theile der in Abtheilungen angeordneten Spulen wirken.Both the exciting coil located in the bypass and the armature can be regulated by the same commutator or by different commutators. The fitting and the one in the bypass can also be used exciting coils act on different parts of the coils arranged in compartments.

Als weiteres Regulirungsmittel dient ferner eine erregende Spule, welche, den erregenden Hauptspulen entgegenwirkend, sich in Hintereinanderschaltung zur Armatur befindet, welche letztere sich, wenn nöthig, zu den getheilten erregenden Spulen im Nebenschlufs befindet. Diese differentiale Spule ist gewöhnlich von geringem Widerstände, hat wenig Umwickelungen und kann mit umschaltbaren Enden versehen sein, so dafs sie bei Umkehr des Armaturstromes noch eine differentiale Spule verbleibt.An exciting coil, the exciting one, also serves as a further regulating means Main coils counteracting, which is in series connection to the valve, which the latter is, if necessary, in the bypass to the divided exciting coils. This differential coil is usually of low resistance, has few windings and can be provided with switchable ends, so that when the armature current is reversed it still has a differential coil remains.

Die Anordnung der beiden vorgenannten Spulen ermöglicht eine äufserst absolute und positive Controle eines elektrischen Motors von Hand oder automatisch in Bezug auf die Kraft und Geschwindigkeit bis zu der durch die Mechanik vorgeschriebenen Grenze der Construction und der elektrischen Capacität des Stromkreises.The arrangement of the two aforementioned coils enables an extremely absolute and positive controle of an electric motor manually or automatically in relation to the Force and speed up to the limit prescribed by the mechanics Construction and the electrical capacitance of the circuit.

In Verbindung mit der vorstehend charakterisirten Regulirung der Motoren kann eineIn connection with the motor regulation described above, a

automatische Vorrichtung zur Verwendung kommen, durch welche etwaige Veränderungen in dem Ankerstrom und in der Stärke des erregenden Feldes dazu benutzt werden können, die Stellung der Anschlüsse der veränderlich im Nebenschlufs befindlichen erregenden Spulen zu verändern. Die hierbei verwendete Regulirvorrichtung kann entweder in den Armaturstromkreis oder in- diesen und den erregenden Stromkreis oder in den Armaturstromkreis und den unabhängigen Spulenstromkreis oder in diese drei verschiedenen Stromkreise zusammen eingeschaltet werden.automatic device come into use, through which any changes in the armature current and in the strength of the exciting field can be used to the position of the connections of the variable in the bypass excitation coils to change. The regulating device used here can either be installed in the valve circuit or in this and the exciting circuit or in the valve circuit and the independent coil circuit or into these three different circuits together be switched on.

Fig. ι zeigt einen Motor, dessen Armatur und unabhängige erregende Spule sich durch einen einzigen Commutator gegen das in Abtheilungen getheilte Feld in veränderlichem Nebenschlufs befindet, Fig. 2 denselben Motor, bei dem aber die erregende Spule zur Armatur in Hintereinanderschaltung liegt, und Fig. 3 ebenfalls den Motor, bei dem die genannte, in Hintereinanderschaltung befindliche erregende Spule mit einer im Nebenschlufs befindlichen Spule und mit einem Commutator ausgestattet ist, um die Wirkung dieser Spule zu verändern. Fig. Ι shows a motor, the armature and independent exciting coil through a single commutator against the field divided into compartments in variable Secondary loop is, Fig. 2 the same motor, but in which the exciting coil to the valve is connected in series, and Fig. 3 also shows the motor in which the said, Exciting coil located in series with one located in the bypass Coil and is equipped with a commutator to change the action of this coil.

Fig. 4 zeigt eine automatische Vorrichtung, durch welche, wie schon oben angegeben, etwaige Veränderungen im Ankerstrom dazu verwendet werden können, die Stellung der Anschlüsse der veränderlich im Nebenschlufs befindlichen erregenden Spule zu verändern. Fig. 5 endlich zeigt einen mit den vorgenannten Regulirvorrichtungen versehenen Motor, der aufser letzteren noch mit einer eigenthümlichen Vorrichtung zur Verstellung der Bürsten ausgerüstet ist.Fig. 4 shows an automatic device by which, as already indicated above, any changes in the armature current can be used to change the position of the To change connections of the variable in the bypass excitation coil. Fig. 5, finally, shows a motor provided with the aforementioned regulating devices, which on top of the latter still has a peculiar device for adjusting the brushes is equipped.

BB, Fig. i, 2 und 3, sind die Gruppen der erregenden Hauptspulen, C C¹ die Hauptleiter und D D die beiden Gruppen erregenden Spulen, welche gegen die Spulengruppen B B veränderlich im Nebenschlufs angeordnet sind. BB, Fig. I, 2 and 3, are the groups of exciting main coils, CC ¹ the main conductors and DD the two groups exciting coils, which are arranged variably in the bypass against the coil groups BB.

G, Fig. i, ist ein kreisförmiger Commutator mit den Contacten e e¹ e² . . ., welche mit den beiden Reihen der abtheilungsweise angeordneten erregenden Hauptspulen B B des Motors in folgender Weise verbunden sind. Die erste, d. h. die dem Hauptleiter C zunächst liegende Verbindung geht nach dem Klotz e, während sich an den gegenüberliegenden Klotz e¹ die dem Leiter C¹ benachbarte Verbindung anschliefst; die zweite Verbindung f geht nach den beiden Klötzen e²e², welche zu beiden Seiten von Klotz e liegen; in gleicher Weise geht die Verbindung f¹ nach den beiden zu den Seiten des Klotzes e¹ liegenden Klötzen e^a e^s, während die nächste Verbindung nach den Klötzen e⁴e⁴ geht, welche Verbindungsweise so lange fortgesetzt wird, bis die Klötze von beiden Seiten her an einander kommen. G, Fig. I, is a circular commutator with contacts ee ¹ e ² . . . Which are connected to the two rows of the divisionally arranged main excitation coils BB of the motor in the following manner. The first connection, that is to say the connection closest to the main conductor C , goes to the block e, while the connection adjacent to the conductor C ¹ adjoins the opposite block e ^1; the second connection f goes to the two blocks e ² e ² , which are on both sides of block e ; in the same way, the connection f ¹ goes to the two blocks e ^a e ^s lying on the sides of the block e ¹ , while the next connection goes to the blocks e ⁴ e ⁴ , which connection is continued until the blocks of both Sides come to each other.

Commutator G ist mit zwei Contactarmen g g¹ und h h¹ ausgerüstet. Die Armaturanschlüsse gehen nach den Armen g g¹, während die Anschlüsse der unabhängigen erregenden Spulen D nach den Armen h h^l gehen. Die Verstellung des ' einen Paares dieser Arme bringt den Stromkreis, mit welchem dieselben verbunden sind, zu einer gröfseren oder geringeren Anzahl von Spulen B in Nebenschlufs oder kehrt den Stromkreis überhaupt um.Commutator G is equipped with two contact arms gg ¹ and hh ¹ . The armature connections go to the arms gg ¹ , while the connections of the independent exciting coils D go to the arms hh ^l . The adjustment of one pair of these arms brings the circuit to which they are connected to a greater or lesser number of coils B in shunt, or reverses the circuit altogether.

Auf diese Weise wird, wie oben ausgeführt, der Strom im Anker oder die Intensität des Feldes regulirt.In this way, as stated above, the current in the armature or the intensity of the Field regulated.

In der Anordnung der Fig. 2 liegt die differentiale erregende Spule F zum Anker in Hintereinanderschaltung; im übrigen ist die Anordnung dieselbe wie in Fig. 1.In the arrangement of FIG. 2, the differential exciting coil F is connected in series with the armature; otherwise the arrangement is the same as in FIG. 1.

In der Anordnung der Fig. 3 ist die differentiale Spule mit Vorrichtungen zur Regulirung dieser Spule ausgerüstet. Hier kommt eine besondere Spule F¹ zur Verwendung; die Windungen -F sind in Abtheilungen angeordnet, die in der bei Fig. 1 beschriebenen Weise mit dem Commutator H verbunden sind. Die Contactarme k k sind mit der Spule F¹ verbunden; durch die Verstellung dieser Arme kann der Strom in dieser Spule verändert oder umgekehrt werden, um sie zu einer differentialen Spule zu machen.In the arrangement of FIG. 3, the differential coil is equipped with devices for regulating this coil. A special coil F ¹ is used here; the turns -F are arranged in compartments which are connected to the commutator H in the manner described for FIG. The contact arms kk are connected to the coil F ¹ ; by adjusting these arms, the current in this coil can be changed or reversed to make it a differential coil.

Fig. 4 zeigt eine automatische Vorrichtung zur Veränderung des Feldes. Ein in den Armaturstromkreis eingeschaltetes Solenoid I hat einen beweglichen Kern J, welcher eine geeignete, in der Zeichnung nicht dargestellte mechanische Verbindung mit den Armen der Enden der justirbaren unabhängigen erregenden Spule hat, um diese Enden durch die Veränderungen im Armaturstrome zu bewegen. Fig. 4 shows an automatic device for changing the field. A solenoid I connected to the armature circuit has a movable core J which has a suitable mechanical connection, not shown in the drawing, to the arms of the ends of the adjustable independent energizing coil to move these ends with changes in armature current.

Kern J ist mit zwei justirbaren Anschlagringen / / und mit einer justirbaren Zugfeder m versehen. Beim Einschalten des Motors in den Stromkreis behufs Verrichtung einer gewissen Arbeit werden die Feder und die Ringe für den verwendeten Strom und die gewünschte normale Geschwindigkeit justirt.
■>·■ Eine Zunahme 'in der Geschwindigkeit des Motors giebt eine vergröfserte elektromotorische Gegenkraft, wodurch eine Abnahme im Armaturstrom stattfindet. Durch die Federwirkung bewegt der Kern die Anschlüsse der unabhängigen erregenden Spule, wodurch das Feld verstärkt und so die Geschwindigkeit wieder reducirt wird. Dies ist von cumulativer Wirkung; da das verstärkte Feld die elektromotorische Gegenkraft wieder erhöht. Auf diese Weise wirkt eine sehr geringe Geschwindigkeitszunahme auf das Feld genau wie bei der mit der Armatur in Hintereinanderschaltung verbundenen differentialen Gruppe.Core J has two adjustable stop rings / / and an adjustable tension spring m . When the motor is switched on to do some work, the spring and rings are adjusted for the current used and the normal speed desired.
An increase in the speed of the motor gives an increased electromotive counterforce, whereby a decrease in the armature current takes place. Due to the spring action, the core moves the connections of the independent exciting coil, whereby the field is strengthened and the speed is reduced again. This has a cumulative effect; since the intensified field increases the counter electromotive force again. In this way, a very small increase in speed acts on the field exactly as in the case of the differential group connected in series with the valve.

Der in Fig. 5 dargestellte Apparat zur Verstellung der Bürsten arbeitet immer gleich gut, unbeschadet der Richtung, in welcher der Strom durch den Motor geschickt wird.The apparatus shown in Fig. 5 for adjusting the brushes always works equally well, regardless of the direction in which the current is sent through the motor.

Der im Centrum drehbare Arm L trägt die. auf dem Commutator K aufliegenden Bürsten η η. Auf dem Arm L befindet sich eine polarisirte Armatur Y, die zwischen den beiden curvenförmigen Polmagneten ZZ¹ liegt, deren Spulen beide im Armaturstromkreis liegen. Läuft der Armaturstrom in der einen Richtung, so bewegt sich die Armatur Y nach Z, in der anderen Richtung nach Z¹ hin. Ein Arm r erstreckt sich bis unter die Armatur Y und trägt hier den Kern S, auf welchen die Spulen t und t¹ aufgewickelt sind; die eine Spule liegt in den Haupt- oder in Abtheilungen angeordneten erregenden Spulen B, die andere im Stromkreis der unabhängigen, veränderlich im Nebenschlufs befindlichen erregenden Spulen D. Die Stromkreisspulen t t^l suchen die polarisirte Armatur Y in centraler Stellung zu halten, während die letztere durch die beiden Armaturstromkreisspulen Z und Z¹ in der einen oder anderen Richtung sich zu bewegen veranlafst wird. The arm L , which can be rotated in the center, carries the. brushes η η resting on the commutator K. On the arm L there is a polarized armature Y, which lies between the two curved pole magnets ZZ ¹ , the coils of which are both in the armature circuit. If the valve current runs in one direction, the valve moves Y to Z, in the other direction to Z ¹ . An arm r extends under the armature Y and here carries the core S on which the coils t and t ^{1 are} wound; a coil located in the main or in divisions disposed exciting coil B and the other tt The circuit coil in the circuit of independent, changeable located in Nebenschlufs exciting coils D. ^l seek polarized fitting Y in of central position to keep, during the latter by the two armature circuit coils Z and Z ¹ is caused to move in one direction or the other.

Spule t kann in einem Motor mit einfachem erregenden Felde, das mit einer Stromregulirvorrichtung versehen ist, wegfallen; dann hängt die Bürstenstellung von den Veränderungen in der Intensität des Hauptfeldes und im Armaturstrom ab.Coil t can be omitted in a single exciting field motor provided with a current regulating device; then the brush position depends on the changes in the intensity of the main field and in the armature current.

Bei Verstärkung des Feldes bewirkt die Spule in dem erregenden Hauptstromkreise eine Verminderung der Wegführung der Bürsten behufs vermehrter elektromotorischer Gegenkraft und verminderter, durch die Verstärkung des Feldes hervorgerufener Geschwindigkeit, während- eine Verminderung des Armaturstromes die gleiche Wirkung auf die Bürsten bewirkt, denn Spule t^l wirkt entweder der Spule Z oder Z¹ entgegen.When the field is strengthened, the coil in the energizing main circuit causes a reduction in the removal of the brushes due to increased electromotive counterforce and reduced speed caused by the strengthening of the field, while a reduction in the armature current has the same effect on the brushes, because coil t ^l either counteracts the coil Z or Z ¹ .

Der Einflufs der Spule t im unabhängigen Stromkreise der erregenden Spule wird verändert, wenn die Anschlüsse zur Regülirung verstellt werden, und wirkt derselbe im ge» gebenen Falle entweder dem Einflufs des Armatur- oder des erregenden Hauptstromes entgegen.The influence of the coil t in the independent circuit of the exciting coil is changed when the connections for the regulation are adjusted, and in the given case counteracts either the influence of the armature or the exciting main current.

Dieser Apparat wirkt immer in der gleichen Weise, unbeschadet, in welcher Richtung der Strom durch den Motor geschickt wird, wobei die den Bürsten ertheilte Bewegung immer die richtige ist, welches auch die Stromrichtung sein mag.This apparatus always works in the same way, regardless of the direction in which the Current is sent through the motor, the movement imparted to the brushes always is the right one, whatever the direction of the current may be.

In dieser Figur sind die verschiedenen Organe des den Strom regulirenden Apparates einzeln und diagrammatisch dargestellt. und der Commutator der Deutlichkeit halber von der Armatur und den erregenden Magneten getrennt. Durch den Commutator G¹, dessen Verbindungen in der schon beschriebenen Weise hergestellt sind, wird die Armatur zu einer gröfseren oder geringeren Zahl von Spulen B des erregenden Hauptfeldes in Nebenschlufs gebracht, während durch Commutator G² die unabhängigen erregenden Spulen -D zu den Spulen B in veränderlichen Nebenschlufs gebracht werden. Wie schon erwähnt, können beide Operationen durch denselben Commutator vorgenommen werden. Durch Commutator H wird eine besondere Spule F¹ mehr oder weniger zur differentialen Spule F in Nebenschlufs gebracht, die sich mit der Armatur in Hintereinanderschaltung befindet. In this figure the various organs of the apparatus regulating the flow are shown individually and diagrammatically. and the commutator separated from the armature and the exciting magnet for the sake of clarity. Through the commutator G ¹ , the connections of which are established in the manner already described, the armature is brought to a greater or lesser number of coils B of the main excitation field in the secondary loop, while the independent excitation coils -D to the coils B ^{through commutator G 2} be brought into variable sideline. As already mentioned, both operations can be performed by the same commutator. By commutator H a special coil F ^{1 is brought} more or less to the differential coil F in shunt, which is connected in series with the armature.

Zur automatischen Bewegung der Commutatorarme dient für den Commutator G¹ ein kleiner elektrischer Motor mit Armatur u. Centrifugalregulator v, auf oder verbunden mit der Welle des regulirenden Motors, schliefst durch seine Bewegungen den Stromkreis mit dem Motor mm¹, entsprechend den Geschwindigkeitsveränderungen in der einen oder anderen Richtung, wobei die Motorenarmatur u in geeigneter Weise mit den drehbaren Armen des Commutators G¹ verbunden ist und dieselben in der richtigen Weise bewegt.Is used for automatic movement of the Commutatorarme for the commutator G ¹ a small electric motor with armature u. Centrifugalregulator v, connected to or with the shaft of regulirenden motor asleep by its movements the circuit to the motor mm ^1, in accordance with the speed changes in a or in another direction, the motor armature u being connected in a suitable manner to the rotatable arms of the commutator G ¹ and moving the same in the correct manner.

Für den Commutator G² dient eine polarisirte Armatur w, die in dem Centrum der gebogenen Polstücke der Magnete χ χ¹ drehbar angeordnet ist. Durch Centrifugalregulator ν wird der Stromkreis durch χ oder x¹ geschlossen und die drehbar aufgehängte Armatur in der einen oder anderen Richtung gedreht; diese Armatur ist in geeigneter Weise mit den Commutatorarmen verbunden und dreht dieselben behufs Verstellung der Anschlüsse der unabhängigen erregenden Spule in der einen oder anderen Richtung.For the commutator G ² a polarized armature w is used, which is rotatably arranged in the center of the bent pole pieces of the magnets χ χ ^1. The centrifugal regulator ν closes the circuit through χ or x ¹ and rotates the rotatably suspended armature in one direction or the other; this armature is suitably connected to the commutator arms and rotates them to move the terminals of the independent energizing coil in one direction or the other.

Statt einer können auch zwei ähnliche oder verschiedene automatische Vorrichtungen zur Verwendung kommen, um die Anschlüsse der Armatur und des unabhängigen Feldes zu verstellen, wenn sich dieselben auf demselben Commutator befinden.Instead of one, two similar or different automatic devices can also be used Used to adjust the connections of the armature and the independent panel, when they are on the same commutator.

Claims

Patent claims:

To regulate a motor, which apart from its exciting. Solenoid coils with independent, to the valve circuit in the bypass and in series connection Magnetic coils:

ι. Arrangement of a commutator (G), the contact arms (gh) of which are connected to the armature (E) by lead wires in order to

to let said independent coils act cumulatively or differentially, Fig. i, 2 and 3.

Arrangement of a solenoid (I) with a core (J) fitted with adjustable stop rings, the tension spring (m) of which moves the connections of the independent coil with increasing speed in order to automatically change the field, FIG. 4.

Arrangement of a commutator (K), one of the same brushes as well as a polarized armature (Y) carrying arm (L), pole magnets (ZZ ¹ ), an arm (r) with wound core (s) and commutators (G ¹ G ² ) in connection with automatic switchovers, consisting of a motor (uv}) for one commutator (G ¹ ) and in a switchover device (yw χ χ ^ι ) for the other commutator (G ² ), FIG. 5.

For this purpose ι sheet of drawings.