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Einrichtung zum Synchronisieren und zur Verhütung des Pendelns von
ein-und mehrphasigen Wechselstrom-Synchronmaschinen, insbesondere bei Uhren. Bekanntlich
können kleinere elektrische Wechselstrom-Synchronmotoren einfach dadurch synchronisiert
werden, daB dieselben im erregten Zustand unter dem Betriebsstrom von Hand so lange
in eine der synchronen Drehzahl möglichst angenäherte Umlaufsgeschwindigkeit versetzt
werden, bis der Synchronismus erreicht bzw. der Motor mit dem Betriebsstrom in Phase
gekommen ist. Dieses Verfahren ist jedoch unbequem und unsicher,
weil
man den Versuch meist öfter wiederholen muß, bis er gelingt. Erwünscht ist daher
eine Einrichtung, welche sofort ein sicheres Synchronisieren sowohl von Hand als
auch selbsttätig ermöglicht. Eine solche Einrichtung bildet den Gegenstand der vorliegenden
Erfindung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Synchronisieren und zum Verhüten
des Pendelns ein- und mehrphasiger Wechselstrom-Synchronmaschinen deren Läufer ein
mit dessen Drehzahl sich steigerndes oder sich verringerndes Trägheitsmoment erhält.
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Zur Ausführung des Verfahrens können z. B. Fliehkraftpendel dienen,
wie bei Geschwindigkeitsreglern allgemein im Gebrauch. Diese Pendel, im folgenden
als Synchronisierpendel bezeichnet, können zugleich für andere Arbeitsvorgänge Anwendung
finden, z. B. zum Selbstanlassen, zur Steuerung des Schalters vom Anlaßmotor usw.
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In Abb. i bis i o sind verschiedene Anwendungsbeispiele zur Ausführung
des Verfahrens und deren weitere Ausbildung unter Weglassung des magnetischen Aufbaues
der Synchronmaschine veranschaulicht, und zwar beispielsweise bei kleinen Synchronmotoren,
die zum elektrischen Antrieb von Uhrwerken o. dgl. dienen können, und zwar zeigen
Abb. i und 2, 3 und 4., 7 und 8 drei Beispiele, bei denen das Anschnellen des Synchronmotors
von Hand erfolgt, während Abb. 5 und 6 ein solches darstellt, bei dem die Synchronisierpendel
zum Selbstanlassen den Anlaßschaiter und zugleich ein Uhrwerk bewegen. Abb.9 und
i o stellen hierzu eine weitere Ausbildung des Anschnellelektromagneten dar.
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Die Synchronisierpendel a in Abb. i und 5 bewegen sich unter dem Einfluß
der Fliehkraft um die Lagerzapfen b in einer durch die Drehachse gehenden Ebene,
ebenso die Pendelal nach Abb.3 und 4, jedoch besitzen deren Gewichte nicht wie bei
Abb. i und 5 Kugelform, sondern stellen wegen Raumersparnis Ausschnitte aus einer
Kreisscheibe dar, die aus demselben Grunde ohne einen Schaft sich nur auf Gleitflächen
senkrecht zur Achse bewegen und sich nicht wie beiAbb. i und 5 durch ihr Eigengewicht,
sondern durch Federkraft mit der Fliehkraft im Gleichgewicht halten.
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Ein weiteres Beispiel zeigen Abb. 7 und B. Die Synchronisierpendel
a= sind in Abb. 8 in Ansicht von unten dargestellt und an der unteren Fläche des
scheibenförmigen Läufers c des Synchromnotors um die Lagerzapfen bzw. Schraubenbolzen
d drehbar angeordnet. Zufolge der Bargestellten Anordnung bewegen sie sich unter
der Einwirkung der Kräfte in einer zur Drehachse senkrechten Ebene. Durch diese
Anordnung kommen nicht nur die durch die Drehung bedingten Fliehkräfte, sondern
auch die aus der Bewegung und der Trägheit der Synchronisierpendel a2 resultierenden
Kräfte in derselben Richtung wie die Fliehkräfte zur Wirkung, die demgemäß vergrößert
wird.
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Wird der Läufer eines ein- oder mehrphasigen Synchronmotors oder Generators
mit den in Abb. i, 3, 4, 5, 7 und 8 dargestellten Synchronisierpendeln
a, a1 und a° mit einer der gekennzeichneten Anordnungen versehen,
so genügt es, ihn im erregten Zustand, sei es mit der Hand oder durch eine motorische
Kraft, auf eine Drehzahl zu bringen, die nicht kleiner als die synchrone ist. Das
Einspringen in die Phase erfolgt hierauf durch die Wirkung der Synchronisierpendel
von selbst, ebenso wird durch sie zugleich ein Pendeln und Außertrittfallen verhindert.
Bei kleineren Synchronmotoren, z. B. solchen für den Antrieb von Uhrwerken, kann
das Anschnellen des Motors von Hand bequem durch die in Abb. i, z und 7 gekennzeichneten
Vorrichtungen erfolgen, und zwar laut Abb. i und z dadurch, daß die Sperrklinke
e samt dem zugehörigen Beharrungs- und Fliehkraftpendel f, die auf der Büchse g
mit dem Daumen h angeordnet sind, durch den zweiten Daumen ftl mittels des geriffelten
Knopfes i gegen den, ersten Daumen h so lange gedrückt wird, bis die beiden Daumen
infolge ihrer Kreisbewegungen außer Eingriff gelangen und die Büchseg samt der Sperrklinkee
und dem Pendel/ durch die -gleichzeitig gespannte Feder k zurückschnellt, wobei
die Sperrklinke e durch die Trägheit und die *Fliehkraft des Pendels/ zum Einsgriff
in das mit dem Läufer cfest verbundene Sperrad L gezwungen und der letztere samt
den Synchxonisierpendeln a in Drehung versetzt wird. Die Sperrklinke e wird durch
die Trägheit des Pendels t in dem Augenblick mit dem Sperrad L außer Eingriff gebracht,
wo der Daumenk beim Zurückschnellen der Feder k gegen den Anschlagstift m stößt.
Bei der Handanwurfvorrichtung laut Abb.7 wird die Drehung des geriffelten Knopfes
il von Hand durch die beiden Zahnrädern und n1 unmittelbar über die Klinke
e mit dem nicht sichtbaren Pendel t auf den Läuferc übertragen.
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Zum Zweck des Selbstanlassens eines Synchronmotors können die Synchronisierpendel
a in der bei Fliehkraftreglern allgemein üblichen Anordnung, wie dies Abb. 5 beispielsweise
veranschaulicht, mit einer Gleithülse o verbunden sein, durch die mittels des Kontakthebels
p der Schalter für seine elektromagnetische Anwurfvorrichtung und andere Einrichtungen
gesteuert werden können, indem z. B. nach Abb. 5 die Unruhe z eines Uhrwerkes gesperrt
und freigegeben wird, das bei einem elektrischen Uhrenantrieb für die
Zeit
einer Störung im elektrischen Antrieb den Betrieb des Zeigerwerkes übernimmt. Im
Schaltschema, Abb. 5, sind die Anschlußklemmen des Betriebswechselstromes mit w
und ivl und die Wicklung des Synchronmotors mit x bezeichnet, während y und y1 Schmelzeinsätze
bezeichnen. Die elektromagnetische Anwurfvorrichtung kann in diesem Fall, z. B.
wie in Abb. 5 und 6 veranschaulicht, aus einem Elektromagneten q bestehen, dessen
Anker t# seine Anziehungskraft über den Hebels durch die bei dem Handanwurf bereits
beschriebene Klinke e samt Pendelfund das Sperrad l auf den Läufer c überträgt.
Zur Inbetriebsetzung des Synchronmotors genügt in der Regel eine einmalige Bewegung
des Ankers r; sie kann jedoch durch Anbringung einer von letzterem gesteuerten Kontaktvorrichtung,
die beim angezogenen Anker unterbricht und in der ausgeschwungenen Lage den Strom
wieder schließt, in eine periodisch schwingende umgewandelt werden, die so lange
dauert, als der Strom durch den Kontakthebel p geschlossen ist.
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Ein anderes Beispiel der elektromagnetischen Anwurfsvorrichtung zeigen
Abb.9 und i o. Auf einem um die Achsel symmetrisch angeordneten zweiflügeligen Anker
r1 sind die Klinke e und ein sie z. B. durch seine Trägheit steuerndes Pendel/'
unmittelbar angeordnet, wodurch nicht nur die mechanischen übertragungswiderstände
zwischen dein Elektromagnetankei und der Klinke e vermieden, sondern infolge des
kurzen magnetischen Kraftlinienflusses zwischen den beiden Polen n und jtl des Elektromagneten
v durch den Ankeryl eine nur geringe magnetische Streuung und demzufolge eine sehr
kräftige Wirkung des Magneten erzielt wird.
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Bei größeren Synchronmotoren, deren Anwurf nicht mehr durch die gekennzeichnete
elektromagnetische Anwurfvorrichtung bewältigt werden kann, empfiehlt es sich, einen
der bekannten, mit Belastung anlaufenden. Wechselstrommotoren,z.B, einenKommutatormotor
mit in Serie geschalteter Hauptstrom-Feldbewicklung, anzuwenden.
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Die erläuterten Synchronisierpendel können auch bei größeren Synchrongeneratoren
und Motoren zur Verhütung des Pendelns und Außertrittfallens Anwendung finden, bei
denen man die Synchronisierung mit den hierzu allgemein üblichen Mitteln, wie Phasenvoltmeter,
Phasenlampen usw., bewirken will.