-
Anlassen und Geschwindigkeitsregeln von Motoren. Es ist nicht unbedingt
erforderlich, daß die von der Tachometermaschine gelieferte Spannung zur Erzeugung
eines die Regulierung bewerkstelligenden magnetischen Feldes benutzt wird, und es
ist dies um so ungünstiger, je stärker die verwendeten Felder sind, da auf diese
Weise mehr schädliche Selbstinduktion in das System hineingebracht wird. Gas-oder
Vakuumschnellregler ohne solche Wirkungen, wie sie im Patent 367964 beschrieben
sind, die auf natürlichen Einflüssen von Lichtbogen und Glimmströmen und ihrer elektrischen
Eigenfelder beruhen, haben im allgemeinen den Vorzug.. Das Zusammenarbeiten der
Regelapparate nt den zur Regelung notwendigen elektronischen Leitapparaten wird
dadurch vereinfacht und die Zusammenfassung aller Apparate zu einem einheitlichen
von einfachster Wirkungsweise begünstigt.
-
Die einfachste, vielleicht am nächsten liegende Möglichkeit der Ausnutzung
einer natürlichen Regeleigenschaft des Lichtbogens wäre die, daß dieser Dauerzündung
bekommt, die nur durch steigende Spannung der Tachomnetermaschine unterbrochen wird.
Der Hauptleitapparat wäre dann einfach der Lichtbogenapparat L in Abb. i mit den
getrennten beiden Kathoden 1(, der bei genügend hoch transformierter Spannung trotz
der beiden Kathoden im Dauerbetrieb verbliebe, so lange, als nicht die Spannung
der Tachometermaschine in Gegenschaltung, ie nach der Motorart, direkt oder indirekt
das natürliche Löschvermögen des dargestellten Apparates wieder zur Geltung bringt.
_ Es ist aber klar, daß Idas, abgesehen von der hohen Spannung, starke Stromstöße
gibt, die im allgemeinen, trotz etwaiger Anwendung von Vakuumstrombegrenzern oder
sonstigen Vorschaltwiderständen von stark mit dem Strom steigendem Widerstandswert,
zu vermeiden sein möchten, obwohl das Verfahren als solches vervollkommnungsfähig
ist.
-
Das in Wirklichkeit in Abb. i dargestellte System für den z. B. vom
Drehstromnetz N zu speisenden Drehstrommotor M zeigt neben dem Lichtbogenapparat
L noch einen Hilfsapparat H, der einfach ein Lichtbogengleichrichter
ist
und irgendeine Dauerzündung Z hat. Es ist K demzufolge die Kathode, während, nur
auf einer Seite gezeichnet, neben der Hilfsanode für die Dauerzündung noch zwei
Hauptanoden A vorhanden sind. Die Tachometermaschine T wirkt der vom Netz herrührenden
umgeformten Gleichspannung des Gleichrichters entgegen und erzeugt so bei steigenden
Touren eine fallende Spannung für die Hilfsanoden A1 des Hauptlichtbogenapparates:
Diese Hilfsanoden A1 sind die Zündanoden für den Hauptlichtbogenapparat, und die
zugeführte Spannung ist im allgemeinen hinreichend, um andauernd neu zu zünden.
Der Widerstand im Zündkreis wird so gewählt, als es günstig erscheint, um bei verhältnismäßig
kleinem Strom eine nicht so große Zündspannung zu bekommen. Sobald also eine gewisse
Tourenzahl am Motor überschritten wird, fällt die Spannung an den Zündanoden A1
so weit, daß sich der Strom dort der kritischen Stromstärke nähert und der Bogen
alsdann schließlich aussetzt, so auch den Hauptmotorstrom löschend. Bei fallenden
Touren wird er aber bald wiederhergestellt, wenn leben der Hilfsstrom wiedereinsetzen.
kann. Da letzterer zur Erhaltung genügender Empfindlichkeit nur wenig größer als
der kritische Strom sein darf, so kann man größere Stabilität mit größerer Empfindlichkeit
erzielen, wenn man ihn im Vergleich hierzu doch noch etwas größer nimmt, aber am
Hilfsapparat H die eine Anode abschaltet, 'so daß nur die eine Welle zum Hauptapparat
L gelangt, wobei man aber beim Abschalten auf günstige Phasenwirkung der Spannungen
zu achten hat. Dann braucht man um- die Löschung des Bogens nicht mehr besorgt zu
sein, und man verringert die Zündspannung, was besonders gilt, wenn mit einer Atmosphäre
von Argongas in den Apparaten gearbeitet wird, in welchem Falle man auch einen gewissen,
zum Wiederzünden nicht ausreichenden Glimmstrom statt völliger Löschung ruhig bestehen
lassen kann. In der Abbildung ist nur die Regelung einer Phase gezeigt, da das übrige
leicht übersehen werden kann, ebenso wie es leicht ist, zu übersehen, wie man etwa
durch weitere Anoden an den Lichtbogenapparaten L zwei positive oder zwei negative
Pulse oder deren mehr nebeneinanderlegen könnte, falls dies für Drehfelder geringerer
Geschwindigkeit wünschenswert erscheint. Die zugehörigen Einstellungen können durch
Kontakte an der Tachometermaschine oder durch eine sonstige Ergänzung des Regelapparates
erfolgen.
-
Ebenso einfach ist es, auf ähnliche Weise von einem Einphasennetz
her einen zweiphasigen Induktionsmotor derart zu speisen, daß bei einer günstigen
Verteilung der Pulse auf beide Phasen, unterstützt durch eine passende Rotorwicklungsanordnung,
ein guter Anlauf erzielt wird.
-
Hingegen erscheint es notwendig , die weiteren Anordnungen zur Verstärkung
der Empfindlichkeit und Schnelligkeit des Zünders ins Auge. zu fassen, wie deren
die Darstellung in Abb. 2 eins bietet. Die Tachometermaschine T ist hier ebenfalls
Ziindmaschine für den Lichtbogenapparat L; sie wirkt aber auch auf die Hilfsanode
U des Glimmlichtapparates W, die eine Anzahl von Üffnungen besitzt. Der Glimmlichtapparat
hat eine Wehneltkathode, die von dein Hilfsgleichrichter H aus gespeist wird. Letzterer
liefert aber auf einen Regulierwiderstand 12 zugleich, so viel Spannung, daß mit
ihrer Hilfe in an sich bekannter Weise Wellenenergie von genügend hoher Periodenzahl,
die von der Tachometermaschine T geliefert wird, zum Teil eine Verstärkung erfährt,
so daß bei Rücktransformierung auf den Zündkreis am Transformator TY sich bei steigenden
Touren nicht eine Erhöhung der Zündspannung, sondern eine genügend starke Erniedrigung
ergibt. Hat der Dreielektrodenapparat W Hochvakuum, so tritt die hierdurch erzielte
scharfe Zündungskontrolle nur in etwas anderer Weise ein, indem statt der Ionisation
im Innern durch die Hilfsanode U oder eine sonstige Hilfselektrode etwa in Gitterform
u. dgl. die Elektronenraumladung an der Kathode beeinflußt wird.
-
Die Wirkung der Zündaussetzung ist auch nicht an eine Wellenübertragung
von Energie gebunden, sondern kann in der verschiedensten Weise geschehen. In Abb.
3 z. B. ist die Tachometermaschine eine Gleichstrommaschine. Sie ist hier nicht
Zündmaschine, sondern wirkt einer kleinen Batterie B von genügend hoher Spannung
entgegen, die an der Hilfsanode U des Glimmlichtgleichrichters und Verstärkungsapparates
W liegt. Für die Zündung ist, der einfachen Übersicht halber, die kleine Batterie
P vorgesehen, die aber nur dann, angesichts des vorhandenen Widerstandes der Zuleitung,
wirklich zünden kann, wenn dies Zünden durch einen Parallelstrom vom Glimmlichtapparat
begünstigt wird, und dieser wird eben durch die Tachometermaschine mittelbar stark
herabgesetzt oder erhöht. Wie man sieht, ist hier auch bei Gegenwart von Argongas
im Lichtbogenapparat eine hohe Spannung am Glimmlichtapparat unerläßlich, und im
übrigen kann man sich statt des gezeichneten einfachen Apparates so viele parallel
denken, als günstig erscheint: Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Tachometermaschine
wieder Zündkreismaschine und ihre; Erregung vom Glimmlichtapparat nach Belieben
stark beeinflußt wird.
Sie hat dann, etwa wie im Fall der Abb. i
oder mit Hilfe einer eigentlichen kleinen Zündmaschine, auf die sie wirkt, zeitweise
wieder die Zündung aufzuheben.
-
übrigens könnte in allen Fällen die Empfindlichkeit der Anordnungen
und die gleichmäßige Verteilung der Treibpulse noch dadurch gefördert werden, daß
die Tachometermaschine von einer kleinen Hilfsmaschine betrieben wird, die in allen
Dingen wie der Hauptmotor geschaltet ist und mit diesem in primärer und sekundärer
Verbindung steht, aber verhältnismäßig eine viel geringere Masse als dieser am Rotor
hat, so daß raschere Oberschwingungen auf die Regulierung wirken.
-
Bei den gezeichneten Induktionsmotoren können Vorschaltwiderstände
oder Sekundärwiderstände um so kleiner gehalten werden, je mehr es möglich ist,
durch die Kombination der Pulse geeignete nahehegende Drehfelder für die verschiedenen
Touren, die an den Erregungen der Tachometerma.schinen eingestellt werden, ohne
zu starke Oberfelder zu erzielen, so daß auf diese Weise starke Verluste und Erwärmungen
in den Motoren selbst vermieden werden, und die Oberwellen können natürlich durch
Selbstinduktion verringert werden.
-
Bei der Anwendung von Gleichstrommotoren ist ein solcher Minimalwiderstand
eher eine Notwendigkeit, auch dann, wenn die Speisung von einem Gleichrichter her
erfolgt, an den auf der Wechselstromseite leichter verschiedene Spannungen gelegt
werden können. oder wie bei Bahnmotoren Parallel- und- Hintereinanderschaltungen
der Motoren in Betracht kommen.
-
Die hier beschriebene Regelung heißt ja bei solchen Maschinen folgendes:
Abgesehen von etwaigen Umschaltungen an den Transformatoren, die der breiten Kontakte
wegen nur in gewissen Stufen erfolgen können, ergibt sich eine Variation der Spannungsverluste
in den wirklich vorhandenen Widerständen, derart, daß einzelne Pulse aussetzen und
andere arbeiten, je nach dem Regeleinfluß. Der Strom wird also mehr oder weniger
konzentriert und nutzt demnach die konstante Leitfähigkeit der Strombahn in demselben
Grade nur mehr oder weniger aus, da ja unter solchen Umständen zur Erzielung und
Kflnstanthaltung einer bestimmten Tourenzahl ein bestimmter mittlerer Spannungsabfall
unter allen Umständen .erforderlich ist. Die Wirkungsgrade sind hierbei also eindeutig
gegeben. Daneben aber tritt noch folgendes ein: Zu einem bestimmten Grade werden
auch die einzelnen Spannungsimpulse nur unvollkommen für die Stromlieferung in Anspruch
genommen, da die Zündung nicht zu Anfang eins Spannungsimpulses zu erfolgen braucht.
Zum Teil erfolgt die Zündung sogar erst, nachdem der Spannungsamplitudenwert überschritten
ist, wobei die Selbstinduktion mitspielt. Dann wird also schon ein geringerer mittlerer
oder effektiver Spannungswert für die Stromlieferung in Anspruch genommen als wenn
die Vollpulse arbeiten, und die wirksame Ank--rspannung wird also wesentlich hierdurch
und nicht durch die Variation der Ohmschen Verluste erreicht, was den Wirkungsgrad
verbessert. Man kann sagen, daß man es mit einer variablen Transformierung zu tun
bekommt, bei der die Regelelektronik das variable und gegebenenfalls streng konstant
zu haltende übersetzungsverhältnis bestimmt. Soweit solches nicht in Wirkung tritt,
müssen aber die Minimalwiderstände ergänzende Funktion übernehmen. *Die letzteren,
die zweckmäßig stets Strombegrenzer, gegebenenfalls Vakuumstrombegrenzer sein können,
um allzu scharfe Stromstöße zu vermeiden, wenn sie bei starken Tourenänderungen
nicht verändert werden sollen, können auch durch einen besonderen elektronischen
Regelapparat ein- und ausgeschaltet werden, ebenso wie eine Veränderung der Anschlüsse
an den Gleichrichtertransformator auf solche Weise möglich ist, so daß z. B. die
gesamte Kontrolle einer Lokomotive eine solche durch elektronische Leitapparate
wird.
-
Ein Vakuumvorschaltwiderstand kann nun aber wieder mit den anderen
Vakuumapparaten vereinigt werden, und es möge nun an einem weiter entwicklungsfähigen
Beispiel gezeigt werden, wie alle Funktionen, die zur Regelung nötig sind, in der
Tat von einem einzigen Vakuumapparat wahrgenommen werden können, wobei ein Teil
der Wirkungen sich überhaupt erübrigen mag.
-
In Abb. 4 ist nämlich M ein zu regelnder Gleichstrommotor, der von
einem Wechselstromnetz N betrieben werden soll. Der Glim;nlichtapparat W besorgt
die Gleichrichtung und die Geschwindigkeitsregelung, er sorgt für die Direktionskräfte
für schnellschwing-ende Neueinstellungen der Touren und ist selbst der veränderliche
Vorschaltwiderstand im Hauptkreis des Motors, der in diesem Falle ein Nebenschlußmotor
von zunächst konstantem Feld F sein mag. Die Tourenregelung erfolgt am Feldwiderstand
R der TachometergIeichstrommaschine T, die spannungsvermindernd auf den Hilfsanodenkreis
des GlimmIichtapparates W wirkt. Dieser Apparat bekommt aber seine Energie vom 'vVechselstromnetz
N und führt diese, je nach Auslösung durch Hilfsanode und Tachometermaschine, direkt
dem Anker des Motors zu, nachdem sie gleichgerichtet ist.
-
Man sieht, daß hier der nötige Spannungsabfall
nicht
durch den zeitweise verstärkten Strom hervorgerufen wird, sondern daß der Widerstand
des Glimmlichtapparates durch den an der Tachometermaschine liegenden Fühlkreis
mit der Empfindlichkeitseinstellung E und gegebenenfalls noch besonderer Feldbeeinflussung
durch den Verstärkungsapparat der Tachometermaschine gewissermaßen unmittelbar geändert
wird. Demzufolge werden auch die Strompulse des Gleichrichterkreises nicht mehr
in ihrer Verteilung, sondern nur noch in ihrer Stärke beeinflußt, und bei reinem
Gleichstrombetrieb haben wir nur noch Schwingungspulse bei Änderungen der Tourenzahlen,
Belastungsänderungen usw., für welche die Direktionskräfte ,auch von der Einstellung
bei E abhängen und also auch die Abklingung der Pulse selbst zu :einem gleichmäßigen
Strom. Es ist also dann bei Gleichstrom auch der in dem Hauptpatent 367224
erwähnte
zusätzliche Pulsapparat nicht nötig, der um so größer sein muß, je größer der jeweilige
Regelbereich ist. Die hierzu erforderlichen Ank:erl:eistungen werden durch die bestehende
Entwicklung der Glimmlicht- und besonders auch der Hochvakuumapparate in steigendem
Maße aufgebracht, und namentlich bei letzteren ist angesichts der Arbeitscharakteristik
ja ein beliebiges Parallelschalten zur weiteren Ausdehnung des Leistungsbereiches
außerordentlich bequem und leicht. Dabei können durch geeignete Konstruktion die
inneren Minimalwiderstände weitgehend herabgesetzt werden, so daß bei hohen Touren
auch ohne Abschaltung der Apparate gute Wirkungsgrade entstehen.
-
Auch bleibt zu beachten, daß das Feld F in gleicher Weise regulierbar
ist und beide Reguliermöglichkeiten in günstiger Weise vereinigt werden können.
-
Da z. B. auch Gleichstromlokomotiven für 5ooo Volt mit 25oo Volt pro
Doppelarmatur eines einzigen Motors bereits gebaut werden, ist hier bei den möglichen
Serien- und Parallelschaltungen der Motoren das System von besonderem Interesse.
-
Da sich grundsätzlich bei Lichtbogenapparaten ähnliche Wirkungen erzielen
lassen. wie bei Glimmlichtapparaten, so ist :eine ähnliche Schaltung bei Lichtbogengleichricht.ern
oder einfachen Lichtbogenleitapparaten denkbar, bei welchen durch .einen Hilfsstrom
mit Hilfsanode die Kathode stark belastet ist und so gegenüber der Fühlanode U gleichfalls
eine elektrische Feldverstärkung erzielbar ist. Es ist auch auf solche. Weise eine
Leistungsverstärkung möglich, wenn auch solche Apparate noch nicht weit entwickelt
sind.