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Elektrische Fernsteuerung. Die Erfindung hat eine elektrische Fernsteuerung
durch mehrphasigen Wechselstrom mit veränderlicher Frequenz zum Gegenstande, die
eine ununterbrochene Änderung der Geschwindigkeit sowie den Wechsel der Bewegungsrichtung
ermöglicht und insbesondere für den Antrieb von Einrichtungen auf Schiffen. und
anderen Fahrzeugen sowie für alle Übertragungen anwendbar ist, bei denen es sich
darum handelt, von einer mit konstanter Geschwindigkeit umlaufenden Motorwelle aus
eine andere Welle anzutreiben, deren Geschwindigkeit kontinuierlich geändert werden
und deren Drehsinn umgekehrt werden soll. Bei einer bekannten Lösung dieses Problems
erfolgt die Übertragung mit Hilfe eines Stromerzeugers, der ein feststehendes Feldsystem
und einen Kollektoranker aufweist, der durch einen Motor von unveränderlicher Geschwindigkeit
angetrieben wird. Dabei ist eine Gruppe von gleich weit voneinander liegenden Bürsten
vorgesehen, die auf einem beweglichen Träger sitzen, der mit veränderter Geschwindigkeit
um den Kollektor gedreht werden kann. Steht der Bürstenträger still, so erhält jede
auf dem Kollektor schleifende Bürste ein. bestimmtes Potential, das lediglich von
der Lage der Windung abhängt, mit der die Bürste in Berührung steht. Verdreht
man
die Bürste längs des Kollektors, so geht ihr Potential nacheinander vom Werte Null
zu einem Höchstwerte über, und zwar entsprechend der Kurve des Feldes der Maschine.
Verbindet man die Bürsten mit den Verteilungsleitungen der Fernsteuerung, so läßt
sich durch den Erzeuger in diese Leitungen ein Mehrphasenstrom schicken, dessen
Frequenz allein von der Drehgeschwindigkeit des Bürstenträgers abhängt. Ein von
dieser Linie aus gespeister Empfangsmotor von synchroner oder asynchroner Bauart
dreht sich also mit veränderlicher Geschwindigkeit entsprechend der Veränderung
der Frequenz des gelieferten Stromes. Diese ältere Fernsteuerung umfaßt außerdem
noch eine Anzahl von Vorrichtungen, die zur Sicherung der guten Wirkungsweise dienen.
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Bei der auf diese Weise ausgebildeten elektrischen Fernsteuerung erhält
man die Frequenzänderung dadurch, daß man auf das Ankerfeld einwirkt. Dies bedingt,
wenn man eine gute Kommutierung erzielen will, die Einwirkung auf Ströme von einer
Stärke und Spannung, die bei einer solchen Fernsteuerung sehr erheblich sind.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird nicht mehr auf das Ankerfeld,
sondern auf das Erregerfeld eingewirkt, so daß man nur noch mit Strömen von geringerer
Stärke und niedrigerer Spannung zu tun hat. Dadurch verschwinden alle Schwierigkeiten
der KommutierUng, die mit der Einwirkung auf das Ankerfeld zusammenhängen.
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Der mit konstanter Geschwindigkeit umlaufende Mehrphasenstromerzeuger
mit veränderlicher Frequenz .gemäß der vorliegenden Erfindung kennzeichnet sich
dadurch, daß er einen feststehenden Anker besitzt, wobei die Leitungen für die Fernsteuerung
an feste Punkte des Ankers angeschlossen sind, sowie ferner einen mit unveränderlicher
Geschwindigkeit umlaufenden, das Erregerfeld liefernden Induktor, der mit einem
Kollektor versehen sein kann, auf dem Speisebürsten schleifen, die auf einem beweglichen
Träger sitzen. Drehen sich die Bürsten mit derselben konstanten Geschwindigkeit
wie der Induktor, so wird dessen Wicklung stets an denselben Punkten gespeist, und
der Induktor erzeugt ein Feld, das sich mit derselben konstanten Geschwindigkeit
wie die mit der konstanten Geschwindigkeit mitgenommene Induktorwelle dreht und
im feststehenden Anker einen Mehrphasenstrom von bestimmter Frequenz erzeugt, der
das Netz speist. Erteilt man aber dem Bürstenträger eine von der konstanten Geschwindigkeit
des Induktors verschiedene Drehgeschwindigkeit, so drehen sich die Speisebürsten
gegenüber dem Kollektor des Induktors mit einet- bestimmten relativen Geschwindigkeit.
Daraus ergibt sich, daß das Erregerfeld gegenüber der Welle des Induktors mit derselben
relativen Geschwindigkeit schlüpft. Es dreht sich also das Induktorfeld gegenüber
dem Anker mit der Geschwindigkeit der Drehbürsten.
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Durch Änderung der Drehgeschwindigkeit des Bürstenträgers läßt sich
also die Drehgeschwindigkeit des Induktorfeldes gegenüber dem feststehenden Anker
und damit die Frequenz des in diesem erzeugten Mehrphasenstromes in kontinuierlicher
Weise ändern.
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Eine Ausführungsform der den Gegenstand der Erfindung bildenden elektrischen
übertragung mit veränderlicher Frequenz ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise
veranschaulicht. Die Einrichtung umfaßt einen Erzeuger G, der den Empfangsmotor
M speist. Die Steuerung der genannten elektrischen Einrichtung erfolgt mit Hilfe
einer Steuervorrichtung C.
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Der Erzeuger G besteht aus einem feststehenden Anker i, von dem in
den festen Punkten 2, 3, ¢ die Leitungen 5, 6, 7 abzweigen, sowie einem beweglichen
Induktor, der mit unveränderlicher Geschwindigkeit durch einen nicht dargestellten
thermischen Motor angetrieben wird. Der Induktor 8 ist mit einem Kollektor 9 versehen,
auf dem zwei Bürsten io und i i' schleifen. Diese beiden Bürsten sitzen auf einem
beweglichen Träger 12, der mit einem Kegelzahnkranz versehen ist, in den ein durch
einen Elektromotor von veränderlicher Geschwindigkeit angetriebenes Kegelrad
13 eingreift. Die beiden Bürsten i o und i i werden durch die, Leitungen
15 und 16 mit Gleichstrom gespeist.
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Drehen sich die Bürsten io und i i mit derselben konstanten Geschwindigkeit
wie der Kollektor 9 des Induktors 8, so wird dieser Kollektor an festen Punkten
gespeist, und der Induktor erzeugt ein Drehfeld, das dieselbe konstante Drehgeschwindigkeit
besitzt wie er selbst. Ändert man die Drehgeschwindigkeit des Hilfsmotors 14, derart
daß die Bürsten io und i i mit einer von der Drehgeschwindigkeit des Induktors 8
abweichenden Geschwindigkeit umlaufen und daß sie gegenüber dem Kollektor eine gewisse
relative Geschwindigkeit erhalten, so wird die Drehgeschwindigkeit des Induktorfeldes
gleich der konstanten Drehgeschwindigkeit des Induktors 8 vermehrt oder vermindert
um die relative Geschwindigkeit der Bürsten io und i i gegenüber denn Kollektor
9, je nachdem die Geschwindigkeit der Bürsten größer oder kleiner als diejenige
des Kollektors ist, so daß sich also das Induktorfeld mit der Geschwindigkeit der
Drehbürsten verschiebt. Dadurch, daß man die Geschwindigkeit des Hilfsmotors 14
sich ändern läßt, kann man
also in kontinuierlicher Weise auch die
Drehgeschwindigkeit des Induktorfeldes ändern und im feststehenden Anker sowie in
den Leitungsdrähten 5, 6, 7 einen Mehrphasenstrom von veränderlicher Frequenz entstehen
lassen. Die durch den Generator G erzeugte Spannung und Stromfrequenz sind also
unmittelbar proportional der Geschwindigkeit des Hilfsmotors 14. Wenn man also die
Geschwindigkeit des Hilfsmotors 14, der den beweglichen Träger für die Bürsten i
o und i i antreibt, kontinuierlich ändert, so erzielt man ebenfalls eine, kontinuierliche
Änderung der Spannung und der Frequenz des durch den Generator G erzeugten Stromes.
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Der Empfängermotor ist ein elektrischer Mehrphasenmotor synchroner
oder asynchroner Bauart. Im dargestellten Falle besteht er aus einem feststehenden
Induktor 17, der eine fortlaufende., an passenden Stellen durch die drei Leitungen
5, 6, 7 gespeiste Wicklung enthält, sowie aus einem beweglichen Anker 18, der durch
eine. fortlaufende vielpolige Wicklung gebildet wird, deren Enden an Ringe i9 und
2o angeschlossen sind, die von den Leitungen 15, 16 mit Gleichstrom gespeist werden.
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Die Steuervorrichtung C beisitzt einen Stromwender p für den Hilfsmotor
14. Dieser Stromwender besteht aus zwei Ringen 21, 22, an die die beiden den Hilfsmotor
1 4 speisenden Drähte 23, 24. angeschlossen sind, sowie aus zwei Halbringen 25,
26, die von den Leitungen 15, 16 mit Gleichstrom gespeist werden. Durch eine mit
zwei Brücken 28, 29 versehene Schiene kann der innere Ring 21 und der äußere Ring
22 mit den beiden Halbringen 25 bzw. 26 verbunden werden. Die Schiene wird mittels
eines Handgriffs 3o bewegt. In die Leitung 23 ist ein Rheostat v mit der Widerstandswicklung
31 eingeschaltet, *dessen -Kontaktarm 32 durch einen Handgriff 33 betätigt wird.
Die Bedienung des Stromwenders p sowie des Rheostaten v ermöglichtes, die Geschwindigkeit
des Hilfsmotors 1.1 in kontinuierlicher Weise: zu verändern und seinen Drehsinn
umzukehren.
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Die Steuervorrichtung C enthält außerdem einen .Rheostaten e für die
Erregung des Erzeugers G. Die Widerstandswicklung 38 dieses Rheostaten ist zwischen
die Bürste io und die Leitung 15 eingeschaltet. Die Änderung der Erregung wird durch
Bewegen eines durch einen Handgriff 40 zu betätigenden Kontaktarmes 39 erzielt.
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Schließlich enthält die Steuervorrichtung noch einen Rheostaten f
für die Erregung des Empfangsmotors M, dessen Widerstandswicklung 34 zwischen. die
Leitung 15 und die Zuführungsklemme 35 des beweglichen Ankers 18 eingeschaltet ist.
Die Änderung der Erregung wird mit Hilfe eines beweglichen Armes 36 erzielt, der
durch einen Handgriff 37 betätigt wird. Sämtliche Handgriffe zur Bedienung der Rheostaten
v, f, e sind ebenso wie der zum Stromwender p gehörige Handgriff auf ein
und derselben Welle befestigt, die durch ein Handrad ¢ 1 gedreht werden kann. Auf
diese Weise läßt sich durch Verdrehen des Handrades 41 der Steuervorrichtung C gleichzeitig
folgendes erzielen i. der Wechsel des Drehsinnes und die Änderung der Drehgeschwindigkeit
der Bürsten io und i i durch Umkehren des Drehsinnes des Hilfsmotors 1 ¢ (Stromwender
p und Rheostat v) ; 2. die Erzielung eines Drehmoments von passender Größe durch
Änderung der Erregung des Erzeugers G (Rheostat e ) ; 3.' die Änderung der Erregung
des Motors M (Rheostat f), wodurch die Beständigkeit der Wirkung gesichert
wird.