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Einrichtung zum selbsttätigen Anlassen elektrischer Motoren mittels
Schützensteuerung. Die bisher bekannten Verfahren zum Selbstanlassen elektrischer
Motoren mittels Schützensteuerung beruhen im allgemeinen darauf, daß die einzelnen
in Reihe geschalteten Anlaßwiderstände mit höherer Ankerspannung oder geringerer
Stromstärke der Reihe nach durch Schütze kurzgeschlossen werden. Hierbei ist die
Schaltung meist derart getroffen, daß jedes einzelne Schütz bei einem bestimmten
Betrag der Spannung oder des Stromes betä igt wird. Ferner ist e3 bekannt, die einzelnen
Schütze von der jeweiligen Beschleunigung des Motors, also von der Geschwindigkeitsänderung
des Stromes oder der Spannung abhängig zu machen. Zu diesem Zwecke werden die Schaltvorrichtungen,
welche die einzelnen Schütze betätigen, mit zwei magnetisch umabhängigen Elektromagneten
versehen, welche gemeinsam ein Schaltglied regeln, das von einer Feder in einer
bestimmten Stellung, z. B. in der Schlußstellung, gehalten wird. Einer dieser Elektromagneten,
der an die Netzspannung bzw. an die einzelnen Stufen des Anlaßwiderstandes angeschlossen
ist, soll als Hubelektromagnet und der andere, der in Abhängigkeit von der Beschleunigung
des Motors erregt ist, als Fallelektromagnet bezeichnet werden. Die Wicklung des
Fallelektromagneten wird von der Sekundärseite eines Transformators erregt, dessen
Primärseite entweder dem Rotor oder einem der Anlaßwiderstände parallel geschaltet
oder direkt in den Motorstromkreis als Reihentransformator eingeschaltet ist.
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Um genügend Energie von der Sekundärwicklung des Transformators entnehmen
zu können, ist nun ein ziemlich großer Apparat erforderlich. Gemäß der vorliegenden
Erfindung lassen sich aber die Abmessungen dieses Transformators durch Anwendung
einer Elektronenröhre erheblich verkleinern, welche die für die Regelung oder Betätigung
der Motorregelungsvorrichtung erforderliche Kraft erzeugt. Die Elektronenröhre besitzt
in bekannter Weise eine Anode, eine Glühkathode und ein Gitter. Die Anode kann mit
der positiven Sammelschiene und die auf geeignete Weise erhitzte Glühkathode mit
einem am Netz liegenden Spannungsteiler verbunden sein. Ist das zwischen beiden
liegende Gitter nega'iv mit Bezug auf die Glühkathode, so schaltet es den Anodenstrom
der Röhre aus. Ist es dagegen positiv, so vergrößert es diesen Strom. Bei neutralem
Gitter ist der Anodenstrom etwa gleich der Hälfte des Maximalstromes, der bei positivem
Gitter erzeugt wird. Man schaltet zweckmäßig die Wicklung der Fallmagneten in den
Anodenkreis der Röhre und gibt dem Gitter eine negative Spannung gegenüber der Glühkathode,
wenn die zu kontrollierende Betriebsgröße des Motors konstant ist, d. h. z. B. die
Geschwindigkeit des Motors oder seine gegenelektromotorische Kraft oder der vom
Gitter aufgenommene Strom oder der Spannungsabfall an einem zur Beschleunigung dienenden
Widerstand konstant ist. Die Spannung des Gitters soll aber positiv werden, wenn
die gewählte Größe sich ändert. Dadurch wird es möglich, die Wicklung des Fallmagneten
dann zu erregen, wenn die gewählten Arbeitsbedingungen des Motors sich ändern, und
dieselbe zu ente;rregen, sobald diese Größe konstant ist. Hierbei sind erfindungsgemäß
die Relais derart ausgebildet, daß ihr Hubmagnet bei Erregung den Anker anzieht
und dadurch den Schalter öffnet; der vom Elektronenstrom erregte Fallmagnet kann
den, Anker zwar festhalten, aber nicht selbst anziehen. Verlieren demnach beide
Magnete ihre Erregung, so wird der Anker losgelassen und kann bei rückkehrender
Erregung
des Fallmagneten allein nicht wieder angezogen werden;
der Schalter bleibt also geschlossen. Der zur Änderung der Gitte@_--erregung erforderliche
Impuls ist im Verhältnis zu der Kraft, die zur Betätigung der Schütze erforderlich
ist, sehr klein. Die Elektronenröhre: wirkt also als Verstärker.
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Zur Erläuterung der Erfindung sind auf der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele
dargestellt. Abb. i zeigt eine Anordnung, bei der die zu regelnde Betriebsgröße
des Motors auf den Gitterstromkreis mittels eines Transformators einwirkt, Abb.2
eine Anordnung, bei der die zu regelnde Betriebsgröße d°s Motors auf den Gitterstromkreis
mittels eines Kondensators einwirkt, in vereinfachter schematischer Darstellung.
Der anzula--_send:# Elektromotor io ist mit den Sammelschienen i i über den elektromagnetischen
Schalter 12 und die Anlaßwiderstände i_3, 14 verbunden. Die Widerstände 13, 1-1
können durch die elektromagneti$chen Schalter 17, 18, die unter dem Einfluß der
Relais 15, 16 stehen, kurzgeschlossen werden. Das Relais 15 besitzt den Hubmagneten
i g und den Fallmagneten 2o, welche beide auf den unter dem Einfluß der Feder 3
5 stehenden Schalthebel 21 einwirken. Das Relais 16 besteht ebenfalls aus dem Hubmagneten
22 und dem Fallmagneten 23, die wiederum beide auf den unter dem Einfluß der Feder
4o stehenden Schalthebel 2.1 einwirken. Die Wicklung des Hubmagneten i g und die
Wicklung des Hubmagneten 22 sind mit ihrem einen Endpunkt an die positive Sammelschiene
und mit ihrem anderen Endpunkt an die Anfangspunkte der Vorschaltwiderstände 13
und 11 angeleg. Die Wicklungen der Fallmagnete 20 und 23 werden durch die Elektronenröhre
1-5 gesteuert. Die Wicklungen der Hubmagnete sind so bemessen, daß sie in
erregtem Zustande den Anker 21 bzw. 24. anziehen können. Die Wicklungen der Feldmagnete
sind so bemessen, daß sie hierzu nicht imstande sind, daß sie aber in erregtem Zustande
den angezogenen Anker festhalten körnen. Die Elek@ronenröhre 25 enthält die Anode
26, die mit der positiven Sammelschiene über die Wicklungen 20 und 23 verbunden
ist, ferner die Glühkathode 27 und das zwischen Anode und Kathode liegende Gitter
28. Letzteres ist über die Sekundärwicklung des Transformators 3i, dessen Primärwicklung
dem Läufer des Motors io parallel geschaltet ist, an die negative Sammelschiene
angeschlossen. Die Kathode 27 kann durch eine geeignete Stromquelle 29 geheizt werden.
Ihre Spannung gegenüber dem Gitter 28 wird durch einen Spannungsteiler eingestellt,
der aus dem Regulierwiderstand 30 von geringem Widerstand und dem konstanten
hohen Widerstand 32
besteht. Zwischen beiden Widerständea wird die Verbindung
zur Glühkathode abgezweigt. Der Widerstand 32 liegt an der positiven, der «'iderstand
3o an der negativen Sammelschiene. Hierdurch erhält das Gitter normalerweise eine
negative Spannung gegenüber der Glühkathode.
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Beim Anlassen des Motors wird zunächst der Trennschalter 33 geschlossen.
Hierdurch werden die Wicklungen der Hubmagnete i g und 22 von der Stro-nquelle erregt,
so daß sie ihre zugeh@;rigen Schalthebel 21 und 24 anziehen und in der Anzugsstellung
festhalten. Sodann wird der Motorenhauptschalter 34 von Hand und hierdurch auch
der Schalter 12 selbsttätig geschlossen. Hierdurch wird auch die Z'4Ticklung des
Hubmagneten 2z des Relais 16 dem Anlaßwiderstand 13 parallel geschaltet und bleibt
also, erregt. Dagegen wird die Wicklung des Hubmagneten ig ku.rzgesc'hlossen. Da
aber gleichzeitig der Motor anläuft und hierdurch die Elektronenröhre 25 Strom durchläßt,
so werden die 'Wicklungen der Fallmagnete 2o und 23 erregt, so daß trotz der Enterregung
des Hubmagneten ig der Schalthebel 21 angezogen bleibt.
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Der Strom durch die Elektronenröhre kommt dadurch zustande, daß während
der -Beschleunigungsperiode des Motors io infolge der hierdurch an den Primärklemmen
des Transformators 31 auftretenden Änderungen der gegenelektromotorischen Kraft
des Motors in der Sekundärwicklung des Transformators eine Spannung erzeugt wird,
die der Änderungsgeschwindigkeit des Primärstromes und infolgedessen auch der Beschleunigung
des Motors proportional ist. Hierdurch wird dein Gitt--r 28 eine pasitive Spannung
aufgedrückt, weIche die ihm gegebene negative Vorspannung zu überwinden vermag.
Wenn die Drehzahl des Motors sich allmählich der durch die Vorschaltwiderstände
13, 14 gegebenen Drehzahl nähert, so nimmt seine Beschleunigung allmählich ab, so
daß die in der Sekundärwicklung des Transformators erzeugte elektromotorische Kraft
allmählich verschwindet und die Spannung des Gitters gegenüber der Glühkathode von
dem positiven wieder auf den negativen Wert ab-nimmt.
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Der Elektronenstrom fließt also nur so lange, als der Motor beschleunigt
wird. Sobald der Motor mit konstanter oder nahezu konstanter Drehzahl läuft, verschwindet
der durch die Röhre 25 fließende Strom, so daß auch die Fallmagnete 2o und 23 aberregt
werden. Dies hat zur Folge, daß der Schalthebel 21 infolge der Wirkung der Feder
35 abfällt und die in der Zeichnung angegebene Stellung einnimmt. Der Schalthebel
24 des
Relais 16 bleibt dagegen. angezogen, da die Wicklung des
Hubmagneten 22 von der am Anlaßwiderstand 13 erzeugten Spannung noch erregt ist.
Durch das Schließen des Relais 15 wird auch der Schalter 17 geschlossen, so daß
die Anlaßstufe 13 und infolgedessen. auch die Wicklung des Hubmagneten 2? kurzgeschlossen
ist. Da nunmehr der Motor wieder beschleunigt wird, so wird die Spannung des Gitters
28 gegen die Glühkathode wieder positiv, so daß die Röhre 25 einen Strom hindurchläßt,
der die Fallmagnete 2o und 23 erregt. Infolgedessen bleibt der. Anker 24 angezogen.
Dagegen ist der Fallmagnet 2o nicht in der Lage, den Anker 21 anzuziehen.
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Bei diesem Vorgang ist übrigens zu beachten, daß beim Kurzschluß der
Wicklungen i9 und 22 der Hubmagnet seinen Magnetismus noch eine gewisse Zeitlang
behält, die ausreicht, den durch die Röhre 25 fließenden Strom wirksam werden zu
lassen.
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Sobald die Beschleunigung des Motors wieder auf Null abnimmt und das
Gitter allmählich wieder seine negative Spannung erhält, wird der Anodenstrom unterbrochen,
so daß die Fallmagnete 2o und 23 wieder aberregt sind. In diesem Moment wird unter
der Wirkung der Feder q.o der Schalthebel 2;l den Stromkreis des Schalters 18 schließen,
so daß dieser Schalter betätigt wird und auch den Anlaßwiderstand 14 kurzschließt.
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Bei der Ausführung nach Abb.2 ist statt des Transformators 31 ein
Kondensator 36 zur Regelung der Gitterspannung vorgesehen. Der verhältnismäßig hohe
veränderliche Widerstand 37 dient hierbei dazu, die elektrostatische Ladung des
Kondensators 36 allmählich auf einen ge#enschten Wert zurückzuführen. Der Kondensator
38 kann mittels des Hilfsschalters 39, der mit dem Schalter 17 verbunden ist, dem
Kondensator 36 parallel geschaltet werden, damit die Kondensatorwirkung bei dieser
Stufe der Motorbeschleunigung eine @größere Wirkung erhält, um eine Zeitverzögerung
beim Schließen des nächsten Schalters zu gewinnen.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist im wesentlichen die gleiche wie
diejenige der Anordnung nach Abb. i. Es ist jedoch zu bemerken, daß die Kondensatoranordnung
nach Abb.2 mehr in Abhängigkeit von der Zeit als von der Beschleunigung arbeitet,
jedoch läßt sich auch diese Einrichtung so einstellen, daß die Beschleunigungsabhängigkeit
stärker hervortritt.