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Dynamo zum Steuern von Motoren mit selbsttätiger Spannungsänderung
während der Steuerperiode: Bei elektrischen Anlagen, in denen ein oder mehrere Arbeitsmotoren
von einer Steuerdynamo gespeist werden (z. B. in Leonard-Schaltung), ist die Geschwindigkeit
des Arbeitsmotors der Kraftlinienzähl des Feldes der Steuerdynamo nahezu eindeutig-
proportional. Ebenso ist die Beschleunigung oder Verzögerung des Motors, seine Geschwindigkeitsänderung,
der zeitlichen Feldänderung der Steuerdynamo und damit auch der Steuergeschwindigkeit
proportional. Jede unachtsame Handhabung der Steuervorrichtung oder unrichtiges
Stillsetzen verursacht daher Stöße und gefährdet Personen und Waren. "Man suchte
bisher diesen Übelständen durch mechanische Verriegelungen, durch Strombegrenzungswicklungen,
durch selbsttätige Widerstandskontaktschaltungen u. dgl. zu begegnen. Aber allen
diesen Einrichtungen fehlt Einfachheit oder Genauigkeit. Man hat auch vorgeschlagen,
den Steuervorgang dadurch von der Willkür des Bedienungsmannes unabhängig zu machen,
daß man auf stufenweise zu betätigende Steuereinrichtungen überhaupt verzichtet
und z. B. dem Erregerstromkreis durch einen einmaligen Schaltvorgang unmittelbar
die den Endzustand bestimmende volle Spannung aufdrückt; wobei die sich abspielende
Zustandsänderung durch die dem Schaltvorgang folgenden - Ausgleichsvorgänge selbsttätig
geregelt werden soll (sogenannte Grobschaltung). Diese Maßnahme ist jedoch in ihrer
Wirkung von nicht willkürlich beherrschbaren Konstanten der zu steuernden Anlage
in weitgehendem Maße abhängig und daher nur unter besonders günstigen Verhältnissen
praktisch anwendbar. Die vorliegende Erfindung macht nun die selbsttätige Regelung
des Steuerstromes durch Ausgleichsvorgänge von verschiedenen störenden und beschränkenden
Einflüssen frei und ermöglicht eine verschiedenen Bedürfnissen entsprechende Anpassung,
Vorausbestimmung und willkürliche Einstellung der selbsttätig ablaufenden Vorgänge.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerdynamo mit selbsttätiger
Spannungsänderung während der Steuerperiode, deren zeitlicher Verlauf im wesentlichen
durch einen elektromagnetischen Ausgleiclhsvorgang in ihrem Erregersystem bestimmt
wird. Erfindungsgemäß wird im Erregerkreis der Dynamo eine ihm eine Spannung aufdrückende
Anordnung oder überhaupt eine solclhe Einrichtung vorgesehen, die den Einfluß des
Ohmschen Widerstandes des Erregersystems auf die zeitliche Dauer irgendeines Ausgleichsvorganges
verringert oder vollständig aufhebt, wobei dieser durch eine Zustandsänderung, ,etwa
die Einführung einer zusätzlichen Spannung von einstellbarer Höhe, hervorgerufen
wird, sa daß die entsprechende Änderung der Klemmenspannung der Steuerdynamo allmählich
verläuft, wodurch der von ihr gespeiste Arbeitsmotor die beabsichtigten mäßigen
Bes chleuniguhgen oder Verzögerungen erhält. Die Ausgleichsvorgänge selbst hängen
sowohl von charakteristischen Größen der zugeführten
Energiemengen,
z. B. der Spannung, als auch von den Zeitkonstanten der Systeme ab, in denen sie
auftreten. Auf die Zeitkonstanten haben die Ohmschen Widerstände bestimmenden Einfluß
und beschränken dadurch die zur willkürlichen Einstellung und Vorausbestim< mang
der Ausgleichsvorgänge erforderliche Freiheit. So. läßt sich z. B. in einer F örderandage
:ein. gewünschtes Fahrdiagramm nur dann ausschließlich durch Ausgleichsvorgänge
erzielen, wenn diese nicht unter dem dämpfenden Einfluß der Ohmschen Widerstände
zu rasch abklingen.
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Das einfachste Fahrdiagramm würde sich etwa bei konstanter Beschleunigung
und Verzögerung ergeben, also bei konstanter Änderungsgeschwindigkeit des Dynamnofeldes.
Hierzu müßte in einem Erregerkreis der Steuerdynamo ein zeitlich linear verlaufender
Ausgleichstrom hervorgerufen werden. Ein solcher entsteht z. B., wenn einem rein
induktiven Stromkreis (ohne Ohnvschen Widerstand) plötzlich :eine Spannung aufgedrückt
wird. Hat diese den Wert E, dex Selbstinduktionskoeffizient des Kreises den Wert
L, bedeutet j die resultierende Stromstärke und t die Zeit, so ist nach der Gleichung
E - L #
= o w it =s n nn M K ti s näher Indizes ihre Zugehörigkeit A e m i nm der
Rolle, e irgendeiner die Änderungsgeschwindigkeit Stromes Vollständigkeit Erregerstromkreis
also konstant. Dies setzt aber eben H
e voraus, daß der Stromkreis überhaupt frei von s genannt Ohmschem Widerstand ist
sich ein solcher widerstandsfreier dem verhält. ili g oder Vorkehrungen, Stromkreis
prakel tisch im indifferenten Spannungsgleichgewicht Die Regelsind an sich erhalten.
Solche dynamo un bekannt (z. B. der R:egutiermaschin@en usw.). Ihre n- so. endung
im Sinne der Erfindungergibt aber R Zusammenhang mit den durch sie bcein- dieser
Maschine ßzißten neue Induzierte Wirkungen. Einen Verlauf des, Vorganges erhält
man, wenn in derartigen t kr im indifferenten Spannungsgleichgewicht ste- ungesättigten
henden Stromkreis mit S:elbstin:duktion und m beliebige Ohmschem Widerstand plötzlich
die Spannung oder der Widerstand geändert wird. Dieser Fall ,liegt den folgenden
zusätzliche zugrunde. Die Feldänderung der Dynamo Haupterregerstromkreis darf natürlich
nicht bis ins elektrisches fort- i i wofür schreiten. Man könnte .sie z. B. durch.
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von der abhängige his Schalteinrichtung selbsttätig unterbrechen.
Haupterregerstromkreis Zweckmäßig wird aber die Sättigung der ma--gnetischen zur
Begrenzung des Beschleunigungsvorganges h ran ezogen.
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und Abt. i zeigt das ganzen elektrischen Steuerung, der ge m <
durch unrichtige Handhabung der Steuervorfunktionellen zwischen richtung nicht verursacht
werden können. Es bedeuten darin 1Y1 den Arbeitsmotor für veränderliche Drehzahl,
D die Steuerdynamo mit praktisch konstanter Drehzahl, S eine Erregermaschine mit
konstanter Spannung und R eine z e e sich nicht selbst erregende Erregermaschine
mit stark veränderlicher Spannung, aber ebenfalls konstanter Drehzahl. Errege chine
R sei Regeldynamo it n sind ge a t. a bedeuten die Anker. Neb:emsch7.ußerregerwicklungen
bzw. fremderregte Wicklungen, mit y Reihenschtul3erregexwicklungen und mit w Wendepol
bzw. ompensa on wicklungen benannt, alle bezeichnet durch die M, D, S und R, its
otorM, zum womit rb zur Steuerdynamo D und zu den beiden Erregermaschinen S und
R ausgedrückt erscheint. st bedeutet den Steuerwiderstarid, m den Steuerumschalter
und j .einen Justierwiderstand.
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Die Wendepolwicklungen wD und w,H, die Kompoundwicklungen vD und YS
zur Kompensation des Ohmschen Spannungsabfalles und die Erregerw spielen beim cklungenns
und Gegenstand Erfindung keine andere elektrischen Anlage als di s in der Fall sein
würde. Sie wurden nur der halber gezeichnet. Der der Steuerdynamo D sei aupt rregerstronzkreis-und
ihr Erregerstrom Haupterreger Der Hauptertrom regerstromkreis wird gebildet aus
der ErregerwicldungnD der Steuerdynamo D, Anker aR und der Re enschlußerrre erwlcklungvR
dynamo R und aus einem etwa vorder Reg handenen Justierwiderstand j.
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R habe n eine -solche magnetische Jus.tierwderstand j sei Charakteristik
@bzw.
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eingestillt, daß bei reiner Reihenscblußerregung durch die Wcklungr
und bei undie im gesättigtem Zustande Anker nR Spannung E, gerade den Olunschen
Spannungsverlust :ItrV des ganzen Haup erregerstrom cis:es deckt. Innerhalb des
Zustandes der Regeldyna Wert o R wird dann jeder des Haupterrregerstromes so lange
=erhalten bleiben, als im Haupterregerstromkreis keine Spannung auftritt. Es herrscht
dann im indifferentes der mathe-Gle chgew cht, matische Ausdruck lautet: E,.
- Jw.
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In Abb.2 .sind die Spannungsverhältnisse im grap eh dargestellt. Die
Gerade 2 zeigt den funktionellen Zusammenhang zwischen dem Haupterregerstrom J .dem
von ihm verursachten Ohmschen Spannungsverlust Jht1 des Haupterre rstro reises.
Die Kurve go zeigt dem 2 Zusamm:enhamg dem
Haupterregerstrom J und
der Spannung E, die im Anker aR zufolge Reihenschlußerregung durch Wicklung rR induziert
wird. Voraussetzungsgemäß heben sich nun die beiden Spannungen E, und JW innerhalb
des ungesättigten Zustandes der Regeldynamo R gerade auf. Dies kommt in Abb.2 .dadurch
zum Ausdruck, daß sich die Gerade 2 mit dem geraden Teil der Kurve so deckt.
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Es werde nun durch Betätigung des Steuerschalters st und des Umschalters
in in die Wicklung nR ein von der Erregermaschine S gelieferter Fremderregerstrom
geschickt. Zu dem Rehenschluß AW der ZVicklungrR kommen somit Fremderreger AW der
Wicklung ttR hinzu, und dementsprechend addiert sich zu der dem Rehenschluß AW entsprechenden
Spannung E, .eine dem Fremderreger AW @entsprechende Spannung E,1. Das bei reiner
Reihenschlußerregung im Haupterregerstromkreis vorhandene Spannungsgleichgewicht
ist hierdurch gestört.
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Hat nun die Spannung E" z. B. dieselbe Richtung wie E" so. ist die:
gesamte im Anker aR induzierte Spannung E" - E, + E" größer als die
vom Ohmschen Widerstand W des Haupterregerstromkreises verursachte Gegenspannung
JW. Der Haupterregerstrom J wird also verstärkt werden.
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Die Verstärkung des Haupterregerstromes J hat die Verstärkung aller
durch ihn erregten Felder, das sind alle Streufelder, das Reihenschlußerregerfeld
der Regeldynamo ;R und vor allem das Erregerfeld der Steuerdynamo D, zur Folge.
Das Anwachsen dieser Felder ist von dem Auftreten von Selbstinduktionsspannungen
begleitet, deren Summe das Gleichgewicht gehalten wird durch den überschuß der Summenspannung
E" = E, -f - E" über den Ohmschen Spannungsverlust JW. Bezeichnen
wir die Summe aller Selbstindukd (P tionsspannungen mit n
worin it die Windungszahlen der einzelnen Erregerwicklungen und cb die entsprechenden
Erregerfelder hedeuten, so gilt die Gleichung E2 -J W
d 41 Diese Gleichung sagt, daB durch die Überschußspannung E<< - f
W die Änderungsgeschwindigkeit der Felder des Haupterregerstromkreises eindeutig
bestimmt ist.
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In Abb. 2 sind die im Anker aR induzierten Gesamtspannungen E" als
Funktion des Haupterregerstromes J für verschiedene Werte der Fremderregung - durch
Wicklung nR graphisch in Form der Kurven c dargestellt. Die Kurven cl und e- gelten
für jenen Fall, in .welchem sich die Spannungen E, und E" bei positivem Werte des
Haupterregerstromes J addieren. - Die Kurven c3 und % gelten für. den Fall, in welchem
sich die Spannung E" von der Spannung E, bei positivem Werte des Haupterre;gerstromesJsubtrahi:e;rt.
Dieliurveco gilt für reine eihenschlußerregung. Die Kurven cl und s3 gelten für
konstante und schwächere, die Kurven E@ und für konstante und stärkere Fremderregung
durch Wicklung nR. Der der Regeldynamo tritt selbstverständlich immer beim Wert
der Gesamtspannung auf. Dies kommt geometrisch dadurch zum Ausdruck, daß bei Fremderregung
dme Kurve co horizontal und nicht etwa vertikal -verschoben wird. Diese Horizontalverschiebung
proportional dem Fremderregerstrom in. Wicklung nR.
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Aus Ab .2 ist noch. zu ersehen, daß die Differenzspannung E"
- J'W = E", das ist geometrisch der Vertikalabstand zwischen den E
und der Geraden 2, so lange bleibt, als die S-Kurven gerad bleiben. Nach Übergang
der c-Kurven in den gekrümmten Teil, also nach Eintritt der in der Regeldynamo,
wird der zwischen den Kurven e und der G-raden immer kleiner und schließlich Schnittpunkt
der beiden Linien gleich Null. Ist der durch diesen Schnittpunkt geometrisch dargestellte
Zustand erreicht, so ist die Änderungsgeschwindigkeit das Haupterregerstromes
J geworden. Der Strom J
kann bei der eingestellten den erreichten Wert
nicht übersteigen; dieser stellt also den für jene Fremderregung möglichen größten
Haupterregerstrom dar.
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Der Regelvorgang geht in folgender Weise vor sich: Bei Motorstillstand
muß das Feld der Steuerdynamo, also auch der Haupterregerstrom J, den Wert o haben.
Dieser als vorhanden angenommene a-Wert des Haupterregerstromes bleibt dauernd erhalten,
wenn der Haupterregerstromkreis auf indifferentes Spannungsgleichgewicht eingestellt
und die Fremderregerwic!klung nR stromlos ist. Will man nun vorwärts fahren, so
stellt man den : Umschalter m auf »Vorwärts«, d. h. auf jene Schaltung ein, bei
welcher sich die Spannungen E, und E,1 positivem Werte des Haupterregerstromes
J addieren. Der Steuerschalter st ist gleichzeitig auf einen : Wert der Fremderregung
durch Wicklung nR Nach richtiger Einstellung dieser beiden wird der Haupterregerstrom
J zunächst, bezogen auf die Zeit, mit konstantem Zuwachs ansteigen, da die Diffe.-renzspannu
g E" - JW bei ungesättigtem Zustande der Regeldynamo konstant bleibt. Im
selben Maße steigt auch das der Steuerdynamo an. Da nun jedem Werte Feldes der Steuerdynamo
eine bestimmte Gechwindigkeit des Motors W -entspricht, muß auch die bezogen auf
die Zeit,
konstant zunehmen.' Der Motor ist also auf konstante Beschleunigung
geregelt: Mit beginnender Sättigung in der Regeldynamo. werden alle diese Zunahmen
geringer werden, und die Zunahmen. finden ihre Grenze durch den Eintritt des elektrischen
Gleichgewichtszustandes im Haupterregerstromkreis, der durch den Schnittpunkt zwischen
s und 52 in Abb. a gekennzeichnet ist. D,er Motor M läuft von ,da ab mit konstanter
Geschwindigkeit, und zwar ist diese Geschwindigkeit die höchste, die er bei der
eingestellten Fremderregung erreichen kann.
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Kommt nun der vom Motor bewegte Gegenstand in die .Nähe seines Zieles,
so stellt man den Umschalter m auf »Rückwärts«, d. h. auf jene Schaltung ein, bei
welcher sich die Spannung E" von der Spannung Er bei positivem Werte -des Haupterregerstromes
J subtrahiert. Der geometrische Ausdruck dieser Umschaltung ist eine Verschiebung
der S-Kurve aus den Lage E1 nach rechts in die Lage E3. Die negativ gewordene Differenzspannung.EQ
- JW hat ,eine negative Änderung des ,Haupterregerstromes J und damit die .Abnahme
des Feldes der Steuerdynamo D zur Folge. Der Motor wird also verzögert.
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Ist es bei geschickter Steuerung gelungen, die Motorgeschwindigkeit
o gerade am Ziel zu erreichen, so. wird man im Augenblick des Motorstillstandes
den Fremderrezerstrom der WicklungnR ausschalten. Dann ist keine Ursache einer weiteren
Feldänderung an der . Steuerdynamo mehr vorhanden, und der Motor wird im Stillstände
verharren. Wäre eine kleinere Betriebsgeschwindigkeit @exwünscht gewesen als die
erreichbare Höchstgeschwindigkeit, so hätte der Steuermann nasch Erreichung .einer
geeigneten Zwischengeschwindigkeit die Fremderregung auf o bringen und so lange
auf o belassen können, als der'Betrieb diese Zwischengeschwindigkeit erfordert hätte.
Die Stillsetzung des Motors wäre auf dieselbe Art zu bewerkstelligen gewesen, wie
vorhin beschrieben. Wäre eine kleinere oder eine größere Beschleunigung oder Verzögerung
erwünscht gewesen, so hätte man die RegeldynamG schwächer oder stärker fremd- -erregen
müssen. B.emerkeriswert ist, da:ß man einen durch den Widerstand des Fremderregerkreises
und durch die Höhe .der Fremderregerspannung gegebenen Höchstwert -der Beschleunigung
oder Verzögerung am Motor M nicht überschreiten kann, und daß man ebensowenig die
durch: die. Sättigung der Regeldynamo gegebene höchste Motorgeschwindigkeit überschreiben
kann. --Wie die bisherigen Darlegungen beweisen, ist die in Abb. i schematisch gezeichnete
Steuerung,, z. B. für Kranbetrieb, ohne irgendwelche zusätzliche Einrichtungen vorteilhaft
verwendbar. Der Steuernarr, kann nur bis zu einer gegebenen Höchstbeschleunigung
oder Höchstverzögerung, nur bis zu einer gegebenen höchsten Hub- oder Senkgeschwindigkeit
oder auf eine Zwischengeschwindigkeit oder auf Stillstand steuern, womit bereits
alle Bedingungen eines sicheren Kranbetriebes erfüllt sind. Die Schaltung nach Abb.
i hat vor den bestehenden Kranschaltungen mit Leonardsteuerung dien Vorzug, daß
durch die Anordnung selbst, also ohne zusätzliche Einrichtungen, Stromstöße und
demzufolge unzulässige Seilbeanspruchungen durch unrichtige Handhabung des Steuerhebels
ausgeschlossen sind.
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Bei vielen Steuerungen, `bes:onders von Aufzugs- oder Förderanlagen,
tritt zu den vorhin aufgezählten Bedingungen eines sicheren Betriebes noch der Wunsch
hinzu, den geförderten Gegenstand .aus der voll n Geschwindigkeit unabhängig von
der Geschicklichkeit des Steuermannes genau im Fahrziel stillsetzen zu können. .
Dieser Wunsch kann nur erfüllt werden, wenn in der richtigen Entfernung vom Fahrziel
die richtige Verzögerung selbsttätig .einsetzt und wenn im Augenblick des Stillstandes
die Verzögerungskraft selbsttätig zu wirken aufhört. Bei Nichterfüllung der ersten
Bedingung wird das Fahrziel entweder nichterreicht -oder überfahren, bei Außerachtlassung
der zweiten Forderung würde das Fahrzeug zwar am richtigen Ort zum Stillstand kommen,
aber sofort in umgekehrter Richtung mit derselben Geschwindigkeitsänderung wieder
davonfahren.
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Praktisch ließe sich der genannte Wunsch an einer Steuerung nach Abb.
i ohne weiteres erfüllen- Hierzu wären nur zusätzliche Einrichtungen erforderlich,
z. B. die folgen- i denn Ein Kontakt in richtiger Entfernung vom Fahrziel veranlaßt
die Einstellung auf geeignete--Verzögerung. Bei Erreichen einer bestimmten kleinen
Fahrgeschwindigkeit wird mit Hilfeeines zweiten Kontaktes, z. B. an einem Fliehkraftrelais,
auf diese konstante Geschwindigkeit geregelt. Mit dieser kleinen Geschwindigkeit
fährt das Fahrzeug ins Ziel ein. Am Ziel veranlaßt ein dritter Kontakt die Einschaltung
eines Ohmschen Widerstandes in den Haupterregerstromkreis, wodurch das Feld der
Steuerdynamo und die Motorgeschwindigkeit den Wert o erreichen. Viertens' wird im
Bedarfsfalle mechanisch gebremst. ° Das angeführte Verfahren der Stillsetzung im
Fahrziel. benötigt nur ,eine mechanisch auszuführende Schaltung.
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Eine Anordnung, die Verzögerung o selbsttätig und gleichzeitig mit
der Geschwindigkeit o zu :erreichen, zeigt Abb. g.
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Zum Unterschiede von der Einrichtung
nach Abb. i besitzt
hier die Steuerdynamo D zwei Erregerwicklungen nDl und nD2, von welchen nDl an die
Regeldynamo 1Z angeschlossen ist, während nD2 von der Haupterregermaschine S gespeist
wird. In Abb. 3 - sind zwei Umschalter mDl und mD2 in den beiden Erregerkreisen
der Steuerdynamo vorhanden.
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Der Regelvorgang spielt sich" folgendermaßen ab: Bei Fremderregung
der Regeldynamo durch die WcklungnR steigt der Haupterregerstrom bis zu dem der
Fremderregung entsprechenden Höchstwert an. Wird der Umschalter mR umgelegt, d.
h. die Fremderregung der Regeldynamo umgekehrt, so wird der Haupterregerstrom abnehmen
und über den Nullwert hinaus negativ wieder ansteigen, und zwar bis zu jenem Höchstwert,
den er bei positiver Richtung hatte. Macht man nun die AW-Zahl der Wicklung nD2
gleich groß der höchsten AW-Zahl der Wicklung nDl, so werden bei: negativem Strom
in der WicklungnDl die Gesamt-AW der Steuerdynamo D dem Nullwert zustreben. Wird
der Schalter mR in der richtigen Entfernung vom Fährziel umgelegt, so tritt gerade
in diesem der Stillstand ein. Bei positivem Strom in der -#VicklungnDl werden diese
Gesamt-AW den doppelten Wert jener AW annehmen, die in nD2 dauernd vorhanden sind.
Durch Betätigung des Umschalters tnR wird somit das Feld der Steuerdynamo zwischen
dem Nullwert und einem Höchstwert geregelt.
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Die Manövrierfähigkeit der Steuerung nach Abb.3 ist in bezug auf Beschleunigung
und Verzögerung sowie in b;ezug auf Fahren mit verschiedenen Geschwindigkeiten genau
dieselbe wie bei der Schaltung nach Abb. i. Hingegen ist das Stillsetzen der Maschinen
bei der Schaltung nach Abb. 3 dadurch bedeutend vereinfacht, daß die Feldverminderung
in der Steuerdynamo nach Erreichung des Feldwertes o selbsttätig aufhört. Mechanische
Betätigungen zusätzlicher Stillsetzungseinrichtungen, wie sie bei Schaltung nach
Abb. i erforderlich waren, sind hier überflüssig.
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Zum Zwecke der Umkehrung der Motordrehrichtung sind noch zwei Erregerumschalter
nzDl und tnD2 vorgesehen, die zweckmäßig nur bei Stillstand des Motors, also bei
»Feld Null< in der Steuerdynamo zu betätigen sind; dann ist die zu vernichtende
magnetische Energie am geringsten, und die Umschaltung der beiden Erregerströme
erfolgt unter geringster Funkenbildung an den Schaltkontakten.
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Dieselben Betriebseigenschaften, die die Schaltung nach Abb.3 besitzt,
lassen sich durch die vereinfachte Schaltung nach Abb. q. erreichen. Schaltet man
in den Haupterregerstromkreis der Abb. i eine Spannung ein, z. B. die Spannung Es
der Erregerdynamo S, und ! hebt -gleichzeitig die Wirkung dieser zugescbaltete@n
Spannung wieder auf, indem man die Regeldynamo 1Z mit Hilfe der Wicklung nR so stark
fremderregt, daß die im Anker aR hierdurch induzierte Spannung En" gleich und entgegengesetzt
ist der Spannung ES, so ist durch diese zwei einander aufhebenden Änderungen das
indifferente Spannungsgleichgewicht im Haupterregerstromkreis nicht gestört worden.
Der mathematische Ausdruck hierfür ist Es - En, = o. Der mathematische
Ausdruck für das indifferente Gleichgewicht aller Spannungen im Haupterregerstromkreis
der Abb. ¢ läßt sich dann unter Heranziehung der bei Besprechung der Abb. i genannten
Formel E, = JW folgendermaßen schreiben JW = E, - En" ,+
Es. Der Ausdruck E, - E,ta sagt, daß die im Anker aR induzierte Gesamtspannung
E" = E, - En, zustande kommt durch Gegenwirkung der beiden Erregerwicklungen
rR und nR. Daß dies richtig ist, zeigt die Betrachtung jenes B!etrieb,sfalles, in
welchem das Feld der Regeldynanio@ gleich Null ist. Dann hat auch die im Anker aR
induzierte Spannung E" den Wert Null und im Haupterregerstromkreis kommen nur die
zwei Spannungen E., und JW zur Wirkung. Sie müssen für den Fall indifferenten Gleichgewichteseinander
gleich groß und entgegengerichtet :sein. Es muß also in diesem Betriebsfalle die
Gleichung gelten Es-J,W = o, wenn man den Haupterregerstrom, der im betrachteten
Sonderfall erheblichen Wert besitzt, mit J, bezeichnet. Soll trotz des erheblich
großen Stromes J, das Feld der Regeldynamo R den Wert Null ;erhalten, so müssen
die Reihenschluß;erreger AW der j&TicklungrR durch die vorhandenen Fremderreger
A'W der WicklungnR aufgehoben werden.
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Die betriebsmäßige Spannungseinstellung erfolgt bei Anordnung nach
Abb. q. durch Änderung der Fremderregung an der Regeldynamo, R mit Hilfe des Steuerschalters
st'.
Die Fremderregung wird aber hierbei nicht um den Wert o herum geregelt,
sondern die Richtung des Fremderregerstromes bleibt ungeändert, und nur seine Stärke
wird einmal größer, das andere Mal kleiner gemacht als jener Wert, der der im Anker
aR induzierten Spannung Enoentspricht.
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Wird z. B. der Fremderregerstrom der Wicklung nR geschwächt, so wird
die im Anker aR durch diese Wicklung induzierte Teilspannung En" etwa um einen-
Wert En verkleinert. Es wird dann die Formel gelten E,-(E,0-E.) + Es
= Er -i- Era > ,% W .
Der Ohrnschen Verlustspannung JW = E,
wirkt also eine um En größere Spannung entgegen. Der Haupterregerstrom J
wird ansteigen.
-- Bei dar -Anordrivng nach Abib. i wirkte der Ohmschen
Verlustspannung JW während des Ansteigens- des Haupterregerstromes. J @ebenfalls
.eine .Spannung E, + E" entgegen. Es ist also die zu Abb. 4 gehörige Spannung :E,L
vollkommen gleichwertig der zu Abb.. a .gehörigen Spannung E'". Nur das Zustandekommen
dieser Spannung E'. ist bei der Schaltung nach Abb. i ein anderes. ,als bei derjenigen
nach Abb. 4. Bei Abb. i ist es die ganze Fremderregung durch WicldungnR, die diese
Spannung hervorruft. Bei Abb.-4 ist in der Wicklung nR eine Grunderregung vorhanden,
die die Spannung E", erzeugt, und über diese Grunderregung lagert sich eine zusätzliche
Fremderregung, die die Spannung-En erzeugt. Praktisch wird die Überlagerung dieser
beiden Fremderregungen bei der Schaltung nach Abb. 4 erreicht durch Schwächung und
Stärkung des Fremderregerstnomes in der Wicklung UR.
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Alle Folgerungen, die aus dem Vorhandensein der Spannung
En bei Besprechung der Steuerung nach Abb. i an Hand der Abb.2, gezogen wurden
und die die Änderungsgeschwindigkeit des Haupterreg;erstromes -sowie die Begrenzung
dieser Änderung durch die Sättigung der Regeldynamo, R betrafen, gelten auch für
die Anordnung nach Abb. q.. Der Unterschied zwischen den Regeleigenschaften der
ganzen Anordnungen nanh Aab. i und Abb.4 besteht jedoch irn folgenden: Beim indifferenten
Gleichgewichtszustand tritt bei der Anordnung nach Abb.4 das Feld Null in der Regeldynamo
.R bei einem beträchtlichen Wert :J, des Haupterregerstromes auf, bei dem die Erregermaschine
S- allein zur Deckung des Ohlnschen Verlustes JaW ausreicht. Beim Ansteigen des
Haupterregerstromes J über diesen Wert Jo hinaus wird das Feld der Regeldynamo R
im Sinne der Erregerwicldung YR ansteigen und beim Sinken des Haupterregexstromes
J unter den Wert J" im verkehrten Sinne, also im Sinne der Erregerwicklung
nR, ansteigen. Die Sättigung der Regeldynamo, die ja von der -Feldrichtung unabhängig
ist, wird also im positiven Sinne bei einem Haupterregerstromwert J = J"
+ a J
und -in negativem Sinne bei einem Haupterreg erstromwert J = Ja -
/\ J .auftreten. Werden nun die magnetischen und :elektrischen Verhältnisse
so. gewählt, daß die negative Feldsättigung der Regeldynamo beim Werte
J = J, - /A :J = o auftritt, so wird der Haupterregerstrom
je nach 'Stellung de Steuerhebels st einxnal dem Werte J = o, und das andere
Mal einem Werte J = z Ja zustreben. Die Anordnung nach Abb. 4 hat also dieselben
Betriebseigenschaften wie diejenige nach Abb. 3.
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Beim indifferenten Gleichgewichtszustand in der Anordnung nach -Abb.-a
fallen dagegen Feldwert Null der Regeldynamo- und -Haup,terregerstrom Null zusammen.
Bei jener Anordnung strebt somit der Haupterregerstrom immer demselben Höchstwert
zu, nur je nach Stellmg des Umschalters m. einmal mit po-. sitivem und das andere
Mal mit negativem Vorzeichen.
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Die praktischen Vorteile der Schaltung nach Abb.4 gegenüber der Schaltung
nach Abb. 3 sind folgende: i.. Für Eahrtriehtungswechsel ist bei Abb. ¢ nur ein
Umschalter mD gegenüber zwei UmschalternmDl und MD" he. Abb. 3 erforderlich.
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x. Die Bedienung des Umach-alters mD der Abb. 4. kann bei -Motors-tillstand
stromlos, also völlig funkenlos erfolgen, während .den Schaltern mDi und mD2 der
Abb. 3 bei Motorstillstand der volle ;Strom zufließt.
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3. Die Steuerdynamo D nach Abb. 4 benötigt nur eine Frregerwickhmg
nD und ist daher von einfacherer Bauart als die Steuerdynamo D, nach Abb. 3, die
zwei Erregerwicklungen nDi :und nD2 besitzen muß.
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4. Die Erregerwicklung nD nach Abb.4 ist bei Motorstillstand stromlos,
während die ErregerwieklungenyaDl und riD2 nach Abb. 3 bei Motorstillstand den vollen
Erregerstrom füh-
ren. Die Stromverluste der Schaltung nach Abb.4 sind somit
geringer -,und die Steuerdynamol? nach dieser Abbildung kommt billiger als diejenige
nach Abb. 3. .
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5. Die Steuerung bei Anordnung nach Abb. 4 erfolgt nur durch :einmaliges
Schwächen oder Stärken der Fremderregung der Regeldynamo, R. Der Umschalter mR nach
Abb. 3 .entfällt.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich., zur Erreichung der selbsttätigen
und gesetzmäßigen Spannungsänderung im Haupterregerstromkreiseine besondere Maschine,,
die sogenannte Regeldynamo vorzusehen. Die .beiden folgenden Beispiele mögen dies
zeigen. In Abb...5 stellt D wieder die -Steuerdynamo, M wieder den Motor, U einst
Stromquella mit konstanter Spannung, z. B. einen Umformer, .und H eine kleine Hilfsmaschine
dar. Die Ste;uerdynamo D besitzt Selbsterregung, und der Ohmsche Widerstand des
ganzen Haupterregerstromkreises sei -so eingestellt, daß abermals indifferentes
Spannungsgleichgewicht bestehe, solange die .Steuerdynamo D ungesättigt ist und
die Hilfsdynamo H keine .Spannung .erzeugt. Auch hier gilt die Gleichung E,
- JW ; nur ist 'unter E, die Ankerspannung der Steuerdynamo,.D 'selbst
zu verstehen. Wird nach erfolgter Einstellung des Widerstandes si unter Zuhilfenahme,des
Umschalters mH in die Erregerwic(dung,aiH der Hilfsdynamo H ein Strom geschickt,
so wird die hierdurch im Anker izH hervorgerufene Spannung E'rz auch
hier
wieder das indifferente Spannungsgleichgewicht des Haupterregerstromkreises stören
und eine Änderung des Haupterregerstromes in Form eines freien Ausgleichsvorganges
veranlassen. Über Gesetz und Begrenzung dieser Änderung gilt für Abb. 5 genau dasselbe,
was bei Besprechung der Schaltungen nach Abb. i und a gesagt-wurde, höchstens mit
dem geringen Unterschied, daß die Begrenzung des Haupterregerstromes bei der Anordnung
nach Abb.5 in der Sättigung der Steuerdynamo D ihre Ursache hat, während dort die
Änderung des Haupterregerstrames durch die Sättigung in der Regeldynamo begrenzt
wurde. Bei der Anordnung nach Abb. 5 wird also die SteuerdynamoDebenso zwischen
einer positiven und einer negativen Höchstspannung geregelt, wie dies bei Anordnung
nach Abb. i der Fall war. Isst nun diese Höchstspannung ihrem absoluten Werte nach
gleich der konstanten Spannung des Umformers U, so wird, da der Umformer U und die
Steuerdynamo D in Reihe mit dem Mator geschaltet sind, die dem Motor aufgedrückte
Gesamtspannung zwischen einem Höchstwert und dem Nullwert steuerbar sein. Die Gesamtanordnung
nach Abb. 5 hat also ebenso wie die Anordnung nach Abb. q. dieselben Betriebseigenschaften
wie die Anordnung nach Abb.3.
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Abb.6 stellt das Schema einer Steuerung dar, die als Ersatz für die
in Abb.5 gezeichnete Steuerung dienen kann. Die kleine HilfsmaschineH fehlt, dafür
besitzt die Dynamo neben der .selbsterregten Wicklung ytDl noch eine fremderregte
Wicklung 11D2. Bei indifferentem Spannungsgleichgewicht muß die WicklungnD2 urierregt
sein und die WicklungttDl ein solches Feld erzeugen, daß die im AnkeraD induzierte
Spannung',. gerade genügt, tun die Ohmsche Verlustspannung JW des Haupterregerstromkreises
zu dekken. Wird in die Wicklung nD2 ein der fremden Stromquelle S entnommener Erregerstrom
geschickt, so spielt sich folgender Vorgang ab. Das Feld der Steuerdynamo kann sich
nicht plötzlich ändern, denn das hätte eine sehr große Gegenspannung der Selbstinduktion
an den Klemmen der Wicklung nDl zur Folge, und die Klemmen dieser Wicklung liegen
an den Bürsten des Ankers aD. Im ersten Augenblick bleibt vielmehr das Feld der
Steuerdynamo und damit auch die Ankerspannung, die jetzt E" genannt sei, ung,eändert,
und die hinzukommenden AW der Wicklung nD2 werden wettgemacht durch eine gleich
große Abnahme der AW in Wicklung nDl. Die Abnahme der AW in Wicklung nDl
ist gleichbedeutend mit einer Verringerung des Haupterregerstromes J um den Betrag
eines freien Ausgleichstromes, also mit einer Verkleinerung der Ohmseheri 'Verlustspannung
JW. Es entsteht ;eine Spannungsdifferenz E" -- j W, die, wie bei Besprechung
der Abb. r auseinandergesetzt wurde, zur Überwindung der Selbstinduktionsspannung
- :.n - dient. Die Betriebsvorgänge bei Anordnung nach Abb. 6 sind
somit dieselben wie bei Anordnung nach Abb. z.
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Während bei den beschriebenen Anordnungen die Spannung der Regeldynamo
durch Änderung von deren Erregung bei konstanter Drehzahl dem Ohmschen Spannungsabfall
angepaßt wird kann auch ohne weiteres, .eine Anordnung verwendet werden, bei der
die Regeldynamo konstant erregt ist, aber mit gesetzmäßig veränderlicher Drehzahl
angetrieben wird.
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Da die Drehzahl des Arbeitsmotors unter gewissen Bedingungen dem Erregerstrom
proportional ist, _genügt es, die Drehzahl der Regeldynamo der des Arbeitsmotors
gleich oder proportional zu halten, indem man z. B. die Regeldynamo von der Welle
des Arbeitsmotors antreibt, was für andere Zwecke bei Erregerhilfsmaschineri von
Leonardantrieben an sich bekannt ist.
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Die bisher besprochenen Einrichtungen zur selbsttätigen Erreichung
der Motorbeschleunigung Null bei Motorgeschwindigkeit Null beruhten auf dem Prinzip
der Gegenschaltung zweier Spannungen oder der Gegenwirkung zweier Erregungen. Im
folgenden sei eine Maschine beschrieben, bei der dieselbe Wirkung erreicht wird
durch ein Zusammenwirken zweier verschiedenartiger Polgruppen. Magnetgestell und
Wicklungen einer solchen Maschine sind in Abb.7, die zugehörigen magnetischen bzw.
Spannungscharakteristiken in Abb. 8 gezeichnet. In Abb. 7 bedeuten HP die Hauptpole,
NP Nebenpole, WP die Wendepole und a den Anker. Der zweipolige Anker a, die
Wendepole WP und die Hauptpole HP sind in üblicher Weise ausgeführt.
Die magnetische Charakteristik der Hauptpole ist in Abb.8 durch die gestrichelte
Kurve HP dargestellt. Die Nebenpole NP hingegen besitzen außerordentlich kleinen
Eisenkern und außerordentlich kleinen Luftspalt. Diesen beiden Übertreibungen zufolge
steigt die magnetische Charakteristik der Nebenpole NP bei kleiner Erregung sehr
stark an, aber schon nach Erreichung sehr kleiner Feldstärken gelangt sie in den
Bereich der Sättigung. Wie aus Abb.7 entnommen werden kann, besitzen die beiden
Polgruppen HP und ND in bezug auf die beiden Bürsten=verkehrte Erregung. In den
beiden Bürsten kann also nur die Differenz der beiden Spannungscharakteristiken
zur Wirkung kommen. Die Differenz der beiden Spannungscharakteristiken
HP
und NP ist ebenfalls in Abb. 8 durch die vollausgezogene Kurve so dargestellt. Diese
Kurve so hat ;eine eigentümliche Form. Bei ganz kleinen Werben der Erregung besitzt
sie geringe positive oder, falls bei kleinen Erregungen die Kurve NP steiler ist
als die Kurve HP, sogar negative Neigung gegen die Horizontale. Bald jedoch
wendet -sie sich stark nach aufwärts, verläuft längere Zeit gerade und nimmt :erst
hei höheren. Spannungswerten die normale Sättigungskrümmung an.
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Hauptpolpaar HP und Nebenpolpaar NP besitzen beide sowohl Reihenschluß@erregung,
die mit + und - bezeichnet ist, als auch Fremderregung, die mit C+) und Ü bezeichnet
ist. Werden die Windungszahlen all dieser Erregerwicklungen so gewählt, daß bei
Gegenwirkung von Reihenschlußerregung und Fremderregung die resultierenden. AW auf
Haupt- und Nebenpolen gleichzeitig durch den Wert Null hindurchgehen, so treten
die in Abb. 8 gezeichneten. Fälle der Kurven s" und s, auf. Werden z. B. in den.
Fremderregen icklungen Aalerzeugt, die dein Wert J" des Haupterregerstnomes
entsprechen, so werden beim Wert -J, des Haupterreger-Stroms Hauptpole und Nebenpole
gleichzeitig feldlos. Der geometrische Ausdruck für diese Fremderregung ist die
Verschiebung . der Kurve s, um den Wert -J" nach links, so daß die Kurve
s" @entsteht. Erregt man. die Fremderregerwicklung mit ,einem Strom, der dem Wert
-J, entspricht, so ist der geometrische Ausdruck für eine solche Fremderregung -die
Verschiebung der Kurve so um den Wert +J, nasch rechts, so daß Kurve s, entsteht.
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In Abb. 8 ist auch wieder eine Gerade 2 gezeichnet. Sie hat dieselbe
Bedeutung wie in Abb. 2, steilt also die Spannungscharakteristik des Ohmschen Gesamtwiderstandes,
des Haupterregerstromkreises dar. Um ähnliche Gesetze der Geschwindigkeitsänderungen
zu erhalten ivie bei den bisher besprochenen Anordnungen, wurden solche Verhältnisse
angenommen, daß die Gerade 2 parallel zum geraden Teil der Kurven E ist. Wird nun.
eine solche Maschine nach Abb. 7 mit Charakteristiken nach Abb. 8 als Regeldynamo
R für eine Schaltung nach Abb. i verwendet, so besitzt die Anlage folgende Betriebseigenschaften:
Bei Anlauf aus dem Stillstand wird die Regeldynamo R durch Speisung der beiden Fremderregungen.
auf den Hauptpolen HP
und den Nebenpolin. NP derart erregt, daß die Spannungscharakteristik
s" gilt. Die vertikale Differenz s" - 2 ist positiv und, da 2 zum geraden Teil der
Kurve E" parallel ist, während längerer Zeit konstant. Wie bei Besprecheng- der
Abb. i und 2 auseinandergesetzt wurde, heißt dies, der Arbeitsmotor M wird während
dieser Zeit konstant beschleunigt. Von einer gewissen Spannung an krümmt sich die
Kurve s". Die Differenz s" - 0, wird kleiner und schließlich im Schnittpunkt zwischen
s" und 2 gleich Null. Diesem Schnittpunkt :entspricht die-höchsterreichbare Motorgeschwindigkeit;
.der Motor läuft von hier an mit konstanter Geschwindigkeit. In der richtigen Entfernung
vom Fahrziel wird die Fremderregung abgeschaltet, bei Fremderregung Null gilt die
Kurve so. Die vertikale Differenz so - 2 ist jetzt negativ geworden, der Motor wird
alw verzögert werden. Wie Abb. 8 zeigt, wird die negative Differenz so - 2 beim
Haupterregerstrom J = o und bei Ankerspannung E" = o ebenfalls gleich Null.
Der Motor M kommt mithin selbsttätig zum Stillstand. Soll in umgekehrter Richtung
gefahren werden, so werden die beiden Fremderregerwicklungen auf den Hauptpolen
HP
und den Nebenpolen NP im umgekehrten Sinne erregt wie bei Vorwärtsfahrt,
und zwar derart, daß die Kurve e, gilt. Alles spielt sich dann im umgekehrten Sinne
ab, wie vorhin besprochen. Der ganze Regelvorgang bei normalem Betrieb mit Hilfeeiner
Schaltung nach Abb. i, bei -dereine Regeldynamo nach Abb. 7 verwendet wird, beschränkt
sich somit auf drei Schalterstellungen: i. Vorwärtsfahrt, 2. Rückwäritsfahrt, 3.
Stillstand. Mit Hilfe; dieser drei Stellungen ist stoßloser Betrieb nach dem erwünschten
Fahrdiagramm erreichbar.
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Alle die besprochenen Einrichtungen, die dazu dienen, gleichzeitig
mit der Geschwindigkeit Null. die Gesichwindigkeitsänderung Null ans Arbeitsmotor
zu erreichen, können auch dazu verwendet werden, die erreichbaren Hö,clistgeschwindigkeiten
bei Hinfahrt und Rückfalsrt verschieden zu machen, wie dies z. B. bei Hohelmas!chinenantrieb
gewünscht wird. Zu diesem 'Zwecke braucht man nur im einen Falle die konstante Spannung
kle- i ner zu machen als den erreichbaren Höchstwert der veränderlichen Spannung
und im zweiten Falle die konstante Erregung kleiner zu .machen als den erreichbaren
Höchstwert der veränderlichen Erregung. Im Falle der Regeldynamo nach Abb. 7 kann.
man dies erreichen, wenn man die Fremderregungen der Hauptpole und der Nebenpole
:so wählt, daß ihre Felder zu verschiedenen Zeiten durch den Wert Null hindurchgehen.
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Hier sei noch biem-erkt, daß es selbstverständlich möglich ist, zwei
oder mehrere der besprochenen Verfahren miteinander zu verbinden. Man kann hierdurch
verschiedenartigere Gesetze von Geschwindigkeitsänderungen erreichen als die hier
besprochenen einfacheren und in der Praxis meist geforderten.
In
'vielen Fällen ist es erwünscht, mit mehreren wählbaren Geschwindigkeiten zu arbeiten.
Das einfachste Mittel, die erreichbare Höchstgeschwindigkeit herabzudrücken, ist
die Einschaltung eines zusätzlichen Ohmsehen Widerstandes in den Haupterregerstromkreis.
In Abb. 9 bedeutet die Gerade 90 die Ohmsche Gegenspannung JWo des Haupterregerstromkreis@es
bei Normalbetrieb in Abhängigkeit vom Haupterregerstrom J und die Gerade 21, die
Ohmsche Gegenspannung JWl des Haupterregerstromkreises bei Vergrößerung des Ohmschen
Widerstandes dieses Stromkreises vom Werte W, auf den Wert W1. e", und e, bedeuten
die Spannungscharakteristiken der Erregerstromquelle bei Vor- und Rückwärtsfahrt.
Wie aus der Abb.9 ersichtlich, schneidet die Kurve s"o die Gerade 2, bei
einem viel höheren Werte des Haupterregerstromes als die Gerade 91. Durch die Vergrößerung
des Widerstandes im Haupterregerstromkreis wurde somit der erreichbare Höchstwert
des Haupterre erstromes J und damit die erreichbare Höchstgeschwindigkeit des Arbeitsmotors
herabgedrückt.
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Ein anderes Mittel zur Veränderung der Höchstgeschwindigkeiten ist
die Verschiebung der Bürsten an jenen Maschinen, die als Erregerstro:mquelle dienen.
Insbesondere bei breiten Wendepolen können hierdurch die Reihenschlußerregerfelder
und damit auch die Spannungscharakteristik dieser Maschinen stark geändert werden.
Es sei abermals die Abb. 9 zu Hilfe genommen, und es mögen die Kurven s"1 und E,1
für die normale Bürstenstellung und die Kurven s", und a,o für stark verschobene
Bürsten gelten. Die Gerade 91 gebe die Ohmschen Gegenspannungen des Haupterre@gerstra'mkreises
an. Der für Normalbetrieb gültige Schnittpunkt zwischen 21
und s"1 gehört
abermals zu einem höheren Wert des Haupterregerstromes J als der Schnittpunkt zwischen
21 und s"o. Die höchst erreichbare Betriebsgeschwindigkeit kann also, passende Verhältnisse
vorausgesetzt, auch durch Bürstenverschiebung an der als Erregerstromquelle dienenden
Dynamo eingestellt werden.
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Bei Anwendung der beiden besprochenen Mittel zur Verringerung der
Betriebsgeschwindigkeit entsteht die Frage, ob man beim Bremsen etwas zu beachten
hat. Auch die Beantwortung dieser Frage wird durch Betrachtung der Abb.9 erleichtert.
Sowohl im Falle des zusätzlichen Ohmschen Widerstandes als auch im Falle der Bürstenverschiebung
waren in Abb. 9 die Gerade 21. und die Kurve e"o maßgebend für die höchst erreichbare
Betriebsges,chwindigkeit. Es muß also auch für den Bremszustand in beiden Fällen
die Kurve e"o in Betracht gezogen werden, d. h. die Vertikalabstände zwischen -Q:
und' eo sind- das Maß für die auftretendem Verzögerungen. Der Vertikalabstand im
Schnittpunkt von 91 - und s"o ist nun größer als beim Werte Null des Haupterregerstrornes
J. Würde man also, beim Übergang auf "Bremsung -den Ohmschen Zusatzwiderstand bzw.
die starke Bürstenverschiebung beibehalten, so würde die Verzögerung am Beginn der
Bremsperiode größer sein als an deren Ende. In den meisten Fäl-I@n des Betrieb-es
ist dies unerwünscht. Man wird also am bestem: beim Übergang auf Bremsuüg gleichzeitig
den Ohmschen Zusatzwiderstand ausschalten bzw. die starke Bürstenverschiebung rückgängig
machen. Zufolge Ausschalters des Ohmschen Zusatzwiderstand-es wird die Gerade <?,in
die Lage2o und zufolge Bürstenrückverschebung die Kurve s,o in die Lage s,1 gedreht:
Beide geometrischen Änderungen haben zur Folge, daß der Vertikalabstand einerseits
zwischen 90 und E,o und anderseits zwischen 91 und E,1 während der ganzen Bremsperiode
konstant bleibt. Das Stillsetzen des Arbeitsmotors erfolgt dann mit konstanter Verzögerung,
wodurch alle Mehrbeanspruchungen in der Anlage vermieden sind.
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"Bei den beiden besprochenen Verfahren .zur Änderung der Betriebsgeschwindigkeit
nehmen, wie abermals aus Abb. 9 ersichtlich ist; die Vertikalabstände zwischen den
beiden zugehöriger. Linien 21 und s", bis zu deren Schnittpunkt ständig ab, d. h.
die Beschleunigung nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit beständig ab. Will man
nun, wie beim Normalbetrieb, möglichst lange Zeit die Beschleunigung konstant erhalten,
so kann man mit dem Ohmschen Widerstand des Haupterregerstromkreis,es die Zahl der
Reihenschlußerre,ggerwindungen auf der Regeldynamo R proportional erhöhen (Abb.
io). Die Folge einer solchen Änderung ist, daß sowohl die Charakteristik s als die
Gerade 9 im gleichen Maße steiler gestellt werden. Die in Abb. 9 mit dem Index o
versehenen Linien nehmen dabei die Lage der mit dem Index i versehenen Linien an.
Die erreichbare Höchstspannung der Regeldynamo R bleibt dieselbe, die vertikalen
Differenzen zwischen 9 und E. bleiben dieselben, jedoch treten alle Spannungswerte
der Abb. io bei kleinerem Wert des - Haupterregerstromes J auf. Die Steuerdynamo
D wird also zwar mit einem kleineren Höchstwert erregt, aber die Beschleunigung
und die Verzögerung des Arbeitsmotors bleibt so - groß wie früher und ebenfalls
in einem großen Teil der Betriebsgeschwindigkeiten konstant.
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In Abb. io ist auch noch ein zusätzlicher induktiver Widerstand L
gezeichnet, der ein Hilfsmittel darstellt, durch--welches die Beschleunigung
bzw.
Verzögerung geändert werden kann, falls sich diese Größe mit Hilfe der Fremderregerwicklungen
nR oder ,nD2 oder nH in besonderen Fällen nicht regeln. lassen sollte.
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Ein Beispiel der gleichzeitigen Änderung der Höchstgeschwindigkeit
und der Höchstbeschleunigung zeigen die Abb. i ia und i ib. Die beiden Abbildungen
stellen das Schema einer Regeldynamo mit zwei getrennten Ankerwicklungen, aRi und
aR2 und mit zwei Reihenschlußerregerwickl:ungexiyRi und yR2 dar. In Abb. i ia sind
die beiden Anker in Reihe und die beiden. Erregungen parallel, in Abb. i ib die
beiden Anker parallel und die beiden Erregungen in Reihe geschaltet. Es ist leicht
zu beweisen, daß im ungesättigten Zustande der Maschine die beiden Schaltungen in
bezog auf den Hauptezregerstrom J gleichwertig sind. Die Spannung einer ungesättigten
Maschine ist nämlich proportional dem Produkt aus Ankerleiterzahl X Erreger-AW.
Da im Falle der Abb. iib die Zahl,der in Reihe liegenden Ankerleiter halb so. groß,
die Erregerwindungszahl hingegen doppelt so groß isst wie im Fade Abb'. i ia, 'st
beim selben Strom J auch die @ Maschinenspannung dieselbe. Da nun bei gleicher Spannung
im Falle i ib das. Feld doppelt so groß ist ,als im Falle der Abb. i ia, wird im
Falle i ib die Maschinensättibbgung bei halb so großem Belastungsstrom J - auftreten
wie im Falle der Abb. i ia. DieRegeldynam;o R wird. somit im Falle der Abb. i ib
nur den halben Haupterregerstrom liefern können wie im Falle der Abb.
T ia. Infolge der halben Ankerleiterzahl im Falle der Abb. i ib gegenüber
i ia wird auch die von der FremderregerwieIclung nR @erzeugte Spannung E, die ja
maßgebend ist für die Beschleunigung des Arbeitsmotors, im Falle der Abb. i ib halb
so groß sein wie im Falle der Abb. i ia. B;ei Wahl einer Maschine nach Abb. i ia
und i ib als Regeldynamo wird also durch Umschaltung von Fall i ia auf Fall i ib
.sowohl die Höchstgeschwindigkeit als auch die Höchstbeschleunigung und Höchstverzögerung
des Arbeitsmotors halbiert.
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Es sei nun ;einiges über die durch die Maschinenerwürmüng hervorgerufenen
,Fehler gesagt. Der störendste unter- diesem. Fehlern ist die Änderung des Ohmschen
Widerstandes im Haupterregerstromkreis. Insbesondere die Genauigkeit der Bremsung
kann hierdurch stark leiden. Die Berichtigung dieses Ohmschen Widerstandes während
des Betriebes ist unerläßlich. Sie kann auf einfache Weise vermittels eines Handreglers
erfSIgen. Entsprechend dem bei Erreichung des Fahrzieles auftretenden Fehler kann
der Handregler nachgestellt werden, und die Stills.etzungsfehler bei den folgenden
Fahrten werden geringer sein. Es ist aber auch möglich, geeignete Stromquellen für
Betätigung .eines Relais zu finden, das die Berichtigung des Ohmschen Widerstandes
selbsttätig veranlaßt. Nur als Beispiel einer solchen geeigneten Stromquelle sei
:eine Hilfswicklung auf den Hauptpolen der Steuerdynamo D erwähnt. An .den Klemmen
,einer solchen Hilfswicklung wird näm# lieh eine induzierte Spannung auftreten,
die genau proportional ist der Feldänderungsgeschwindigkeit in der Steuerdynamo.
Bei richtiger Beschleunigung oder Verzögerung muß also an diesen Klemmen ;eine ganz
b estimmte Spannung vorbanden sein. Schaltet man nun de Klemmen der Hilfswicklung
an eine Stromquelle, die eine solche Spannung besitzt, wie sie in der Hilfswicklung
induziart werden soll, so kann bei richtigen Verhältnissen zufolge Spannungsgleichgewichtes
kein Strom auftreten. -Ist jedoch eine falsche Beschleunigungoder Verzögerung vorhanden,
so wird ein Stromentstehen. Diesen Strom kann man zur Betätigungeines Relais oder
des Reglers selbst benutzen.
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Zum Schlosse sei noch folgendes bemerkt:, Vorrichtungen, die b.ei
ungenauem Stillseiten eine berichtigende Steuerung von Hand aus gestatten, müssen
auf alle Fälle vorgesehen werden. Eine solche Berichtigung kann nun vorgenommen
werden ;entweder durch Bedienung der Steuerschalter m von Hand aus, oder es kann
auf der Steuerdynamo D eine zusätzliche Hilfswicklung vorgesehen sein, niit deren
Hilfe in der heute allgemein üblichen Weise auf kleine Geschwindigkeiten gesteuert
werden kann.