DE392139C - Einrichtung zur elektrischen Fernsteuerung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN
Al 17. MÄRZ 1924

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVi: 392139-KLASSE 21c GRUPPE

Elie Granat in Paris.

Einrichtung zur elektrischen Fernsteuerung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Juni 1922 ab.

Die Erfindung bezieht sich in der Hauptsache auf Verbesserungen an Umformern für zwangläufige elektrische Fernsteuerungen, bestehend aus..elektrischen Maschinen, die einen mit sich um den Kollektor -drehenden Bürsten ausgerüsteten Anker besitzen. Bei Maschinen dieser Art nehmen die Bürsten beim Umlaufen -verschiedene Stellungen gegenüber dem induzierenden Felde ein, wodurch sich die Kommutierung des Stromes in dem Augen-

bück, wo die Bürste durch die neutrale Linie le> Feldes geht, sehr schwierig gestaltet.

Die Erfindung bezweckt, die übertragung größerer Leistungen bei genauem Zwanglauf mit Hilfe von Umformern der vorerwähnten Art zu ermöglichen. Zu diesem Zwecke wird gemäß der Erfindung ein umlaufendes, im nachstehenden mit »Kommutierungsfeld« Iezeichnetes Hilfsfeld erzeugt, das sich mit ίο derselben Geschwindigkeit wie die Bürsten dreht und in jedem Augenblick dem von den Bürsten gelieferten Strom proportional ist. Auf diese Weise werden die für eine gute Kommutierung erforderlichen und hinreichenden Bedingungen geschaffen. Das Hilfsfeld spielt bei Maschinen der genannten Art dieselbe Rolle wie die Kommutierungspole . bei Maschinen mit fester Bürsteneinstellung.

Zur Erreichung einer genauen Abhängigkeit ist es wichtig, daß die Verteilung des Potentials über den Kollektor nach einer Sinuslinie erfolgt. Zu diesem Zwecke findet gemäß der Erfindung eine Maschine mit konstantem Luftspalt Verwendung, bei der vermöge einer entsprechenden Verteilung der Feldwicklungen das induzierende Feld sinusförmigen Verlauf nimmt.

Die Erfindung ist im nachstehenden beispielsweise beschrieben und in der Zeichnung in Anwendung auf eine zwangläufige elektrische Übertragung dargestellt.

A ist der Sender, B der Empfänger und C die beide verbindende Leitung. Der Sender A enthält ein festes Feldsystem, das durch einen mit zwei Wicklungen versehenen Blechring 1 gebildet wird. Die Hauptinduktionswicklung, die schematisch durch die beiden Spulen 2 und 3 dargestellt ist, wird durch die Leiter 2', 3' von der Gleichstromquelle aus ge- j 4.0 speist. Die Hilfswicklung für die Kommu- . tierang, die durch die drei Spulen 4, 5 und 6 : schematisch dargestellt ist, bildet eine Drei- ; phasenwicklung und wird durch die drei j weiter unten zu beschreibenden Drehbürsten 12, 13 und 14 gespeist.

Im Innern des festen induzierenden Feldes | läuft ein Anker 7 um, der mit einem Kollek- ■ tor 8 ausgerüstet ist. Der Gleichstrom wird dem Anker von der Stromquelle aus mittels j der festen Bürsten 9 und 10 zugeführt. Die drei Bürsten 12, 13 und 14 sind auf einem beweglichen Trägern angeordnet und stehen \ mit den drei Verbindungsdrähten 12', 13' ; !-zw. 14' der Leitung C in Verbindung. Der ^[ Träger 11 kann von einem Handrad V aus mittels eines mechanischen Getriebes betätigt werden, das durch einen auf dem beweglichen Träger 11 sitzenden Zahnkranz 15 angedeutet ist, der mit einem kleinen, auf der Welle des Handrades V sitzenden Kegelrad 16 in Eingriff steht.

Der Empfänger B enthält einen Ständer 27, der mit einer Dreiphasen wicklung versehen ist. An diese Wicklung sind in drei gleich weit voneinander entfernt liegenden Punkten 28, 29 und 30 die drei Verbindungsdrähte 21, 22 bzw. 23 angeschlossen. Der Läufer ist mit einer in sich geschlossenen Wicklung ausgerüstet. Zwei einander gegenüberliegende Stellen 32 und 33 dieser Wicklung stehen mit zwei Kontaktringen 34 bzw. 35 in Verbindung, auf denen feste Bürsten 36 bzw. 37 schleifen, die durch Drähte 38 bzw. 39 an die Drähte 40 bzw. 41 eines Gleichstromverteilungsnetzes angeschlossen sind.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:

Die Hauptwicklung des Ständers, die , durch die Spulen 2 und 3 mit Gleichstrom gespeist wird, erzeugt ein Feld, dem man durch entsprechende Ausbildung der in den Nuten des Gehäuses liegenden Wicklung einen Ver- ! lauf geben kann, der sich in jedem gewünschten Maße der vollkommenen Sinusform j nähert. Infolge der Drehung des Ankers 7 in dem durch den Ständer erzeugten sinus- ; förmigen Felde entsteht an den drei Drehbürsten 12, 13, 14 eine Dreiphasenspannung, wobei das Potential an jeder Bürste dem Kosinus des Winkels proportional ist, den die mit der Bürste in Berührung befindliche Ankerwindung mit der Richtung des induzierenden Kraftflusses einschließt. Die Frequenz des in die Leitung C geschickten Stromes wird nur von der Umlaufgeschwindigkeit der durch das Handrad V betätigten Drehbürsten 12, 13, 14 abhängen. Da die für die Kommutierung bestimmte, durch die Spulen 4, 5 und 6 gebildete Hilfswicklung durch den den drei Drehbürsten entnommenen Dreiphasenstrom gespeist wird, entsteht in dieser Wicklung ein Drehfeld, das genau mit der Geschwindigkeit der Drehbürsten umläuft. Die Drehbürsten werden also in ihrer Bewegung von einem Kraftfluß begleitet, der ein Hilfsfeld für die Kommutierung bildet, das die Rolle der Kommutierungspole bei Maschinen mit fester Bürstenverschiebung spielt. Man kann also sagen, daß die Bewegung des Kommutierungsfeldes von der Bewegung der Drehbürsten zwangläufig abhängig ist.

Der Ständer des Empfängers, der durch den von den drei Drehbürsten abgenommenen Dreiphasenstrom gespeist wird, wird gleichfalls zum Sitz eines Drehfeldes, das mit der Geschwindigkeit der Drehbürsten oder einem \^rielfachen davon umläuft. Der Läufer des Empfängers, der mit einer in sich geschlossenen, mit Gleichstrom gespeisten Erregerwick- iao lung versehen ist, folgt genau der Bewegung des so erzeugten Drehfeldes und ist infolge-

dessen in seiner Bewegung zwangläufig abhängig von der Bewegung der Drehbürsten.

Bezeichnet man mit

E die effektive Dreiphasenspannung zwisehen den Drehbürsten, mit

w die der Umlaufgeschwindigkeit der Drehbürsten proportionale Geschwindigkeit der Strompulsation, mit

L den Selbstinduktionskoeffizienten des

ίο Stromkreises der zwangläufigen Übertragung einschließlich der Linienleitung und der Empfangsapparate, mit

R den Öhmschen Widerstand dieses Stromkreises, so ist die effektive Stromstärke/ des die Dreiphasenwicklungen des Empfängerständers durchfließenden Stromes durch die Formel

T

YRz+L*

bestimmt.' Anderseits hat, wenn man mit I den Selbstinduktionskoeffizienten des

Hilfskommutierungskreises und mit r den Öhmschen Widerstand dieses Stromkreises bezeichnet, der Dreiphasenstrom, der die dreiphasige Kommutierungswicklung des Senders durchfließt, eine effektive Stärke, die .durch die Formel

gegeben ist. Wählt man
r ~ I

so erhält man

I = K-I.

Das bedeutet, daß die Stärke des die Hilfswicklung für die Kommutierung auf der Sendestelle durchfließenden Stromes derjenigen des in die Leitung gelieferten Stromes proportional ist.

Dank dieser Maßnahme ist das Kommutierungsfeld in jedem Augenblick dem in die Leitung gesandten Strome proportional. Infolgedessen ist das Kommutierungsfeld nach Richtung und Größe zwangläufig abhängig von der Änderung der Umlaufgeschwindigkeit der Drehbürsten einerseits und von der Änderung der Stromstärke in der Leitung anderseits. Dies ist die notwendige und hinreichende Vorbedingung für eine gute Kommutierung.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die beschriebene Maßnahme die Lösung des Problems durch Verwendung einer abgezweigten Hilfswicklung ermöglicht und damit den Übelstand vermeidet, den Hauptstrom durch die Kommutierungswicklung zu schicken, wodurch eine sehr beträchtliche Selbstinduktion in den Stromkreis der elektrischen Kraftübertragung gebracht würde.

Es leuchtet ein, daß mit Hilfe eines Senders ein mehrere parallel geschaltete Empfänger enthaltendes Netz gespeist werden kann, und daß dann die Bewegung sämtlicher Empfänger von der Bewegung der Drehbürsten streng zwangläufig abhängig ist.

Schließlich kann man durch entsprechende Einwirkung auf den Sender über die durch die Drehbürsten übertragene Bewegung hinaus noch eine Vorwärts- oder Rückwärtsverschiebung erreichen und damit dem durch den Empfänger gesteuerten Organ eine bestimmte Korrektion erteilen. Zu diesem Zwecke können die Ständer des Senders eine Drehbewegung gegenüber der Achse des Apparates erhalten, die eine zusätzliche Verschiebung zwischen dem induzierenden Kraftfluß und den Drehbürsten zur Folge hat.

Claims (3)

Patent-Ansprüche :

1. Einrichtung zur elektrischen Fernsteuerung mit einem als Sender dienenden Stromumformer mit feststehendem Felde und durch Gleichstrom gespeistem Anker, von dessen Kollektor Drehbürsten einem als Empfänger dienenden Synchronmotor Wechselstrom zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld der Umformermaschine sinusartig verläuft und zwecks Erreichung einer guten Stromkommutierung ein Hilfsdrehfeld mit der Geschwindigkeit der Bürsten umläuft.

2. Elektrischer Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfskommutierungsfeld durch eine von den Drehbürsten gespeiste Hilfsinduktorwicklung erzeugt wird.

3. Sender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn mit R der Ohmsche Widerstand, mit L der Selbstinduktionskoeffizient des die Linienleitung und die Empfänger einschließenden Stromkreises bezeichnet wird und wenn r und I die betreffenden Werte für die Kommutierungswicklung sind, die Gleichung

JL — _ no

r ~ I

besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.