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Einrichtung zum Anlassen und Steuern von Kommutatormotoren mit Fernverstellung
der Bürsten durch ein elektromagnetisches Schaltwerk. Die Erfindung bezieht sich
auf Anlasser für Kommutatormotoren, deren Bürsten zwecks Änderung der Drehrichtung
und Umlaufzahl durch ein elektromagnetisches Fortschaltwerk aus der Ferne verstellt
werden. Sie betrifft eine besondere Ausbildung dieses Fortschaltwerkes sowie eine
Schalteinrichtung für einen mit einem solchen Werk ausgerüsteten Regler.
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Die Erfindung hat sich die besondere Aufgabe gestellt, die Bürstenverstellung
vollkommen zu beherrschen, jede stoßweise Einstelhing oder Beschränkung auf wenige
bestimmte Stellungen zu vermeiden, somit ein sanftes Anfahren der betreffenden 'Maschine
sowie ihre Einstellung auf jede gewünschte Geschwindigkeit unbedingt zu ermöglichen.
Dabei soll möglichst wenig Strom verbraucht, insbesondere jeder Verlust beim Stillstand,
z. B. durch Anwrendung von Transformatoren, vermieden werden.
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Die Aufgabe wird durch ein Fortschaltw-erk gelöst, das aus einem elektromagnetisch
betriebenen, das Bürstenrad bewegenden Klinkwerk sowie einem Gesperre besteht, dessen
elektromagnetische Auslösung das Bürstenrad durch Feder- oder Schwerewirkung in
die Nullage zurückgehen läßt.
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Das Klinkwerk besteht gemäß der Erfindung aus zwei je einer Drehrichtung
des Bürstenrades zugeordneten Magneten, deren Anker auf eine gemeinsame Fortschaltklinke
wirken, die in besonderer Weise :ausgebildet ist. Ihr wesentlicher Bestandteil ist
eine Schwinge, in welcher die Fortschaltklinke gelagert ist und die wiederum auf
der Welle eines Fortschaltzahnrades sitzt, durch welches das Bürstenrad mitgenommen.
wird. Die Klinke wird durch die Magnetanker bei jeder Stromschließung mit dem Fortschaltzahnrad
gekuppelt, und dieses wird bei der Bewegung der Schwinge jeweils um ein Stück in
der einen oder andern Drehrichtung bewegt.
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Das Gesperre besteht aus einem in das erwähnte Zahnrad greifenden
Daumen, der einerseits die Fortschaltung reg;lt, anderseits das Rad in der jeweiligen
Stellung gegen die Wirkung der Bürstenrückstellfedern festhält und erst nach seiner
Auslösung freigibt.
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Weiter ist für die Erfindung wesentlich die zum Betriebe des Fortschaltwerkes
mit dem Gesperre sowie sonstiger zugehöriger Teile dienende Schaltung. Danach sind
zwei Stromkreise für die Schaltmagneten vorhanden, ferner ein Stromkreis für das
erwähnte Gesperre sowie je ein Kreis für zwei Relais, deren eines den Statorstrom
und deren anderes ein Bremsw #erk an der vom Motor angetriebenen Arbeitsmaschine
steuert. Diese Stromkreise werden durch drei vorzugsweise als Druckknöpfe ausgebildete
Schalter gehandhabt, von denen zwei je einen Magnetstromkreis steuern und bei ihrer
Schließung den Statorstromkreis einschalten. sowie den Bremsrelaisstrom schließen.
Der eine Kreis
dient für den Rechts-, der andere für den Linkslauf
des Motors. Der dritte Schalter dient bei seiner Schließung zur Erregung des Brems-
und des Gesperremagneten, wodurch das Bremswerk eingeschaltet und das Gesperre ausgelöst
wird. Ferner wird dadurch der Anker des Relais für den Statorstrom angezogen und
damit dieser Strom abgeschaltet.
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Die Zeichnung veranschaulicht in den Abb. i und 2 ein Ausführungsbeispiel
des einen wesentlichen Teil der Erfindung bildenden. Fortschaltwerkes in zwei Endstellungen,
während Abb.3 ein Beispiel der Gesamtschaltung des Anlassers zeigt. Dabeifst angenommen,
daß der Motor in Ruhe und daß kein Stromkreis geschlossen ist.
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Die wesentlichen Teile der Anordnung sind das mit -J-- bezeichnete
Netz, die beispielsweise als Druckknöpfe gedachten Schalter D" Dt, DIt, das Fortschaltwerk
F mit den Magneten U1 und U2, das Gesperre G, das Brernswerk B an der Arbeitsmaschine
mit dem zugehörigen. Relais Rb und das Steuerungsrelais Rst für den Statorstrom.
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Sämtliche Schalter D" Dl, DIL sind einmal mittels einer Leitung i
an + angeschlossen. Dem Schalter D, sind die Leitungen bzw. Kontakte 2, 3, 4 zugeordnet,
die somit durch den Schalter sämtlich an den einen Pol des Netzes angeschlossen
und miteinander verbunden werden.
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Die Leitung 2 endigt in einen vom Anker des Relais Rst überwachten
Kontakt 5, 6, der zunächst geschlossen ist.
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Die Leitung 3 führt zu der einen Spule -7 des Magneten Ul.
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Die Leitung 4 ist mit einer der drei dem Schalter Dt zugeordneten
Leitungen 8, 9, io, und zwar zusammen mit der Leitung 8, über die gemeinsame Leitung
i i zum Bremsrelais Rb geführt. Die Leitung 9 ist von der Leitung 2 abgezweigt,
führt also ebenfalls zum Anker des Relais Rst, während die Leitung io entsprechend
der Leitung 3 an der einen Spule 12 des Magneten U, endigt.
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Vom Schalter Dl, schließlich werden zwei Leitungen beherrscht, die
zum Bremsrelais Rb führen, nämlich Leitung 13, die in den Kontakt 14 endigt, und
Leitung 15, die zum Relais Rst führt. Von dieser zweigt .eine Leitung 16
ab, die zum Gesperre Cr gelangt. Die zugehörige Rückleitung 17, ferner die Rückleitengen
i8 und i9 vom RelaisRst, 2o und 21 vom Relais Rb sowie die Rückleitung 22 von den
l@Tagnetspulen 7, 12, 23 und 24 sind zusanunengeführt und durch eine gemeinsame
Rückleitung 25 zum Minuspol des Netzes geführt.
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Der S,tator St ist über einen doppelpoligen Schalter z6 an. das Netz
angeschlossen, wobei vom Schalter zum Netz die Leitungen 27 und 28, vorn Schalter
zum Stator die Leitungen 29, 30 führen. Das bewegliche Schalt-; glied wird
von dein Anker -,i des Relais R" gebildet, der bei 32 schwenkbar gelagert ist und
vorn der Wicklung 33 beeinflußt wird. Er trägt die Schaltbrücke 34. und wird in
der Einschaltstellung entgegen der Wirkung der Feder 35 durch eine Nase 36 gesperrt,
die an dem der zweiten Relaiswicklung zugeordneten, entgegen einer Feder 38 um den
Lagerpunkt 39 beweglichen Anher.4o angeordnet ist. In der gezeichneten Stellung
be-
rührt der Anker 3 i mit dem Gegenkontakt 6 den Kontakt 5 und stellt damit
die Stromverbiidun;g zur Wicklung 33 her.
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Das Bremsrelais Rb besteht aus den beiden Wicklungen 4i und 42, deren
erstere auf den bei 43 drehbar gelagerten, entgegen einer Feder 44 beweglichen Anker
45 wirkt, der mit einer an ihm vorgesehenen Nase 46 den der anderen Wicklung 42
zugeordneten Anker 47 nach dessen Anzug sperrt. Dieser ist als zweiarmiger, bei
48 gelagerter Hebel ausgebildet, der unter dem Einfluß einer Feder 49 den Kontakt
14 schließt und damit die Bremsrelaiswicklung 42 unter Strom zu setzen gestattet.
Der andere Hebelarm 5o -wirkt auf einen sich .gegen ein Rad 5 i der Arbeitsmaschine
legenden Bremsklotz o. dgl. 52, so daß bei Anzug des Ankers 47- die Bremse angezogen,
bei Freigabe gelüftet wird.
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Die beiden einen Teil des Fortschaltwerkes F bildenden Magneten U1
und U2 bestehen in üblicher Weise aus je zwei Spulen 7 und 23 bzw. 12 und 24; die
auf je einen Anker des weiter unten beschriebenen Fortschaltwerkes wirken. Zwischen
den beiden Spulen jedes Paares sind Unterbrecherkontakte 53, 54 und parellel zu
den zugehörigen Zungen 55, 56 sind Funkenlöschspulen 57 und 58 ,geschaltet, wodurch
ein Verschmoren der Unterbrecherkontakte vermieden. wird.
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Den elektrischen Teil des Gesperres Q bildet ein Elektromagnet mit
der Wicklung 59 und dem Anker 6o, der als zweiarmiger, weiter tunten zu beschreibender
Gesperrhebel ausgebildet ist und unter dem Einfluß der Feder 6 i steht.
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Das Fortschaltwerk mit dem Gesperre selbst ist folgendermaßen beispielsweise
durchgebildet. Unten auf :einer Platte 62 (Abb. i und 2) sind die Magnete Ul und
U2 mit den Spulen 7 und 23 bzw. 12 und 24 angeordnet. Ferner sind ;auf der Platte
62 die zu den Magneten gehörigen Anker bei 63 und 64 drehbar gelagert und als zweiarmige
Hebel ausgebildet. Der eine Arm 65 bzw. 66 dient als eigentlicher Anker. Der andere
Arm 67 bzw. 68 dielt zur übertragung der Ankerbewegung auf je :einen zweiten Doppelhebel,
die beide
an einer Schwinge 69 bei 7o bzw. 71 drehbar gelagert sind.
Diese sind unter Vermittlung von Stiften 7 2 und 73 mit den Armen 67 und 68 unter
Vermittlung von Schlitzführungen ,^4. bzw. 75 gekuppelt, so daß bei einer Schwingung
der Ankerhebel die längeren Arme 76 bzw. 77 der Doppelhebel mitgenommen werden.
Deren kürzere Arme 78 bzw. 79 sind gebogen und wirken auf einen Stift 8o ein, der
in der senkrechten Mittelachse der Schwinge 69 längsverschieblich gelagert und von
einer Schraubenfeder 81 dauernd in Berührung mit mindestens einem der Arme 78 und
79 gehalten ist.
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Der Stift 8o ist an seinem vorderen Ende 82 zugespitzt und ist dem
Mittelpunkt eines Zahnrades 83 gegenüber dadurch festgelegt, daß die Schwinge 69
um die Achse 84 sich bewegt, auf welcher das Zahnrad 83 sitzt. Das Zahnrad 83 verstellt
das in Abb. 3 angedeutete Bürstenrad 85. A n dem Bürstenrad greifen zwei Rückstellfedern
86 und 87 an, die bestrebt sind, das Rad und damit die Bürsten in eine Nullage entsprechend
dem Ruhezustand des Motors einzustellen.
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Zwischen den Hebelarmen 76 und 7 7 ist noch eine Feder 88 angeordnet,
welche das Gestänge in der aus Abb. i ersichtlichen Normallage zu halten sucht.
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Auf der Grundplatte 62 ist ferner das Gesperre G angeordnet, dessen.
zweiarmiger, bei 89 drehbar gelagerter Sperrhebel mit dem einen Arm go in das Zahnrad
83 eingreift, während der andere Arm 6o als Anker des Gesperrelektromagneten 59
dient.
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Die Wirkung des Fortschaltwerkes ist folgende Sobald beispielsweise
der Anker 65 (Abb.2) ,angezogen wird, werden die Arme 67, 76 und 78 mitgenommen,
und der Stift 8o wird ,einwärts gedrückt, so daß die Schwinge 69 mit dem Zahnrad
83 gekuppelt ist. Bei der weiteren Bewegung des Ankers 65 wird nunmehr die Schwinge
mitgenommen und dadurch das Zahnrad 83 um .einen. gewissen Winkel in der einen Richtung
gedreht. Die Klinke go legt sich sperrend in die nächstfolgende Zahnlücke und hält
dadurch das Zahnrad in der neuen Stellung fest, auch wenn bei der Rückschwingung
des Ankerhebels die Kupplung zwischen Schwinge und Zahnrad aufgehoben wird. Die
Teile nehmen somit am Ende der Schwingbewegung die ,aus Abb.2 ersichtliche Stellung
ein. Die Klinke-9o sorgt dabei gleichzeitig für gleichbleibende schrittweise Bewegung
des Zahnrades 83, so daß beim nächsten Schaltstoß ein Kreis von + über i, D," 13,
14, 48, 42. 24 25 nach-, ein zweiter von -k- über i, DIt, 15, =6, 59,
17, 25 nach-, ein dritter von + über i, Djl, 15, 37, 18, 25 nach-, die Schwinge
69, die inzwischen unter dein Eintluß ihrer Schwere sowie der Feder 88 in die Ausgangslage
zurückgegangen ist, kuppelnd in die nächstfolgende Zahnlücke einfallen kann. Ebenso
gestaltet sich die Wirkungsweise bei Einschaltung des anderen Magne@te.n. Das Zahnrad
83 wird alsdann nach der entgegengesetzten Richtung bewegt.
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Wird der Elektromagnet des Gesperres G unter Strom gesetzt, so wird
der Anker 6o angezogen, die Klinke 9o wird frei, und das Rad 83 kehrt unter dem
Einfluß der Rückstellfederii 86 und 87 in die Normallage zu--rück.
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Es sei angenommen, daß der Motor rechtsherum anlaufen soll. Zu diesem
Zweck wird der Knöpf D-. (Abb. 3 ) gedrückt. Dadurch entsteht folgender Stromkreis:
von -f- über Leitung i, D;, 3, 7, 23, 22, 25, :nach -. Gleichzeitig wird
folgender Stromkreis, gebildet -, i, Dy., 2, 5, 6, 32, 33, 19, 25, -. Infolgedessen
wird Anker 3 i angezogen und der S,tatorschalter 26 geschlossen, so daß der Stator
aus dem Netz Strom erhält. Das Bürste:n,rad 8 5 wird so lange in der gleichen Richtung
fortgeschaltet, als der Strom geschlossen bleibt, so daß der Motor allmählich auf
Touren. kommt. Wird der Druckknopf losgelassen, so werden die beiden angegebenen
Stromkreise unterbrochen, der Statorstrom bleibt dagegen. bestehen, da der Anker
31 durch die Nase 36 in der Einschaltstellung verriegelt ist. Der Motor läuft also
mit der eingestellten Drehzahl weiter.
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Sollein die Bürsten nach der entgegengesetzten. Richtung verstellt
werden, so wird der Knopf Dl gedrückt. Der Stromkreis verläuft dann von über i,
Dl, 10, 12, 2,1, 22, 25 nach --. Der Schaltstromkreis für den Statorstrom
geht in diesem Falle von -j- über i, 1011 9, 2; 5, 6, 32, 33, 19, 25 nach
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Außerdem wird durch Drücken eines dieser Knöpfe noch die Bremse gelöst.
Dazu dienen die Leitungen .1 und 8, die sich zur Leitung i i vereinigen. Der betreffende
Relaisstromkreis kommt zustande von + über I)r oder Dl, 11, 4.1, 2o, 25 nach -.
Der Anker 4:5 wird angezogen und der Bremsanker .17 freigegeben, so daß er aus der
Anzugsstellung, in der er sich vorher befand, in die in Abb.3 gezeichnete Lage gelangt,
so daß der Bremsklotz 52 abfallen kann.
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Sollren die Bürsten wieder in die Nullage zurückgehen und der Motor
stillgesetzt werden, so wird der Knopf Djt gedrückt. Dadurch werden folgende Stromkreise
geschlossen:
Das Schließen des ersten Kreises bewirkt ein Anziehen
des Bremsankers 47 und Verriegeln desselben durch den Anker 45. Dadurch wird die
Bremse in. Tätigkeit, somit die Arbeitsmaschine stillgesetzt. Der zweite Kreis bewirkt
ein Ansprechen des Elektroimagneten 59 des Gesperr; s G, so daß die Klinke 9o abgehoben
wird und die Bürsten in ihre Ausgangslage zurückgelungen können. Der dritte Kreis
bringt den Elektromagneten 37 zum Ansprechen. Der Anker 40 gibt durch Anziehen den
Anker 3 i frei, und dadurch wird der Statorstromkreis unterbrochen.
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Durch diese Einrichtung wird somit der Betrieb mit Sicherheit ferngesteuert.
Naturgemäß bestehst die Möglichkeit, an diese Schaltung erforderlichenfalls noch
weitere Stromkreise anzuschließen, um beispielsweise irgendwelche Signale zu geben.
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Die Erfindung kann in allen Fällen Anwendung finden, in denen durch
Bürstenverschiebung Motoren irgendwelche Maschinen, Fahrzeuge usw. antreiben. Die
Vorteile bestehen im Fortfall eines vielteiligen, stromverbrauchenden und kostspieligen
Anlassers, in der Möglichkeit, den Motor von beliebigen verschiedenen Stellen aus
mittels einfachster, auch von ungeübter Hand bedienbarer Organe steuern zu können,
in der Erzielung .eines langsamen Anlaufens in jeder Drehrichtung sowie Bremsung
der angetriebenen Vorriditung beim Ausschalten oder Ausschaltung der Bremse beim
Anlassen, in der Vermeidung von bestimmten Geschwindig:keitstufen der bisherigen
Anlasser und insbesondere auch in der Regelungsmöglichkeit ohne Stromverlust, was
vor allem für Gleichstrombetriebe oder -fahrzeuge von. wesentlicher Bedeutung ist.
Es erübrigen sich, in diesem Falle auch besondere Umformeranlagen.