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Schaltungsanordnung zweier oder mehrerer voneinander mechanisch unabhängiger
Drehstromreihenschlußmotoren Die Erfindung bezweckt, zwei oder mehr mechanisch unabhängige
Drehstromreihenschlußmotoren, deren Ständerwicklungen an ein gemeinsames Netz angeschlossen
sind, so miteinander zu verbinden, Aaß ein möglichst vollkommener Gleichlauf der
Motoren erreicht wird. Das Bedürfnis nach Gleichlauf derartiger Motoren tritt z.
B. bei den sogenannten Zweitrommelsteuerungen auf,, insbesondere bei Hubvorrichtungen
mit Greifer, wo ein Öffnen des Greifers zur Unzeit auf jeden Fall verhütet werden
muß. Der angestrebte Zweck wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Ständerwicklung
jedes Motors - unmittelbar oder über einen Zwischentransformator - mit den Kommutatorbürsten
je eines der übrigen Motoren verbunden ist.
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Eine besondere Bedeutung gewinnt der Erfindungsgegenstand als Senkbremsschaltung,
indem .er beim übergang vom Heben zum Senken durch eine einfache Umschaltung die
Motoren so miteinander zu verbinden gestattet, daß sie .bereits in der ersten Senkstellung
mit vollem Drehmoment arbeiten.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der den Gegenstand
der Erfindung bildenden Schaltung schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen die
Abb. i bis 4. Schaltungen mit zwei, die Abb. 5 und 6 Schaltungen mit vier Motoren.
In Abb. i ist die an das Drehstromnetz i angeschlossene .Ständerwicklung z des einen
von zwei gleichartigen Drehstromreihenschluß motoren über einen Zwischentransformator
3 an die Kommutatorbürsten q. des anderen Motors angeschlossen. In genau entsprechender
Weise ist die mit dem Netz i verbundene Ständerwicklung 5 dieses zweiten Motors
über einen Zwischentransformator 6 mit den Kommutatorbürsten 7 des erstgenannten
Motors verbunden. Es ist also gewissermaßen die Ständerwicklung jedes der beiden
Motoren mit der Läuferwicklung des anderen Motors in Reihe geschaltet. Daneben besteht
natürlich die induktive Kopplung der Ständer-und Läuferwicklung jedes Motors miteinander.
Durch die beschriebene Schaltung wird ein vollkommener Gleichlauf der beiden Motoren
gewährleistet, solange die Kommutatorbürsten q. und 7 ihre relative Stellung zueinander
nicht ändern. Bei der Regelung der Motoren ist also dafür zu sorgen, daß die Kommutatorbürsten
beider Motoren in bezug auf die Ständerfeldachse stets um den gleichen Winkel verschoben
werden.
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Die durch Abb. z veranschaulichte Schaltung stellt zwei Drehstromreihenschlußmotoren
dar, die - z. B. zwecks Schnellbremsung eines Fahrzeuges oder zwecks Senkbremsung
einer Last - auf Generatorbetrieb umgeschaltet sind. (Die Umschaltvorrichtungen
in
den Ständer- und Läuferkreisen sind der einfachen Darstellung wegen weggelassen.)
Diese Schaltung unterscheidet sich von der zuerst beschriebenen hauptsächlich dadurch,
dar. bei beiden Motoren die Anschlüsse der hommutatorbürsten 8 und 9 in bezug
auf die Phasen des Netzes i o und der Ständerwicklungen i i und 12 zyklisch vertauscht
sind. Man erreicht hierdurch in ähnlicher Weise wie bei der zyklischen Vertauschung
der beiden Bürstensätze eines mit zwei Bürstensätzen ausgerüsteten Drehstromreihenschlußmotors
eine Verdrehung der Läuferfeidachse beider Motoren in bezug auf die zugehörige Ständerfeldachse
um den gleichen Betrag. Die außerordentlich kräftige Bremswirkung der nach Abb.2
geschalteten Motoren beruht darauf, daß sie beim Übergang von Motor- zum Generatorbetrieb
infolge der zyklischen Vertauschung der Kommutatorbürstenanschlüsse sofort das höchstmögliche
Drehmoment entwickeln.
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Ein weiteres .Ausführungsbeispiel ist durch Abb.3 veranschaulicht.
Jeder der Drehstromreihenschlußmotoren 13, 14 ist hier in an sich bekannter Weise
mit einem Doppelrüistensati i5 bzw. 16 ausgerüstet, und zwar sind die beweglichen
Bürsten jedes der Motoren über die Sekundärwicklung eines Zwischentransformators
mit den festen Bürsten des jeweils anderen Motors verbunden. Jeder der Motoren besitzt
ferner Schleifringe 17 bzw. 18, die an symmetrisch liegende Anzapfste.llen der zugehörigen
Läuferwi,cklungsphasen angeschlossen sind. Die Schleifringe 17 und iö sind mittels
nicht dargestellter Schleifbürsten über einen induktiven Widerstand i 9 miteinander
verbunden. Die Anordnung des ähnlich wie der Schlupfwiderstand im Sekundärkreise
eines Asynchronmotors wirkenden Widerstandes i9 hat bei beiden Motoren eine Veränderung
der Charakteristik im Sinne einer Kompoundierung zur Folge. Die Verbindung der beiden
Schleifringsätze 17 und 18 über den Widerstand i 9 bewirkt überdies eine weitere
Vervollkommnung des Gleichlaufs der beiden Motoren, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen.
Wird hierauf kein besonderer Wert gelegt und will man sich mit der Herstellung einer
Kompoundcharakteristik begnügen, so -kann man auch, statt die beiden Schleifringsätze
über Widerstände miteinander zu verbinden, an jeden Schleifringsatz einen besonderen
Ohmschen, induktiven oder kapazitiven Widerstand in Sternschaltung anschließen.
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Die Ausbildung des Schlupfwiderstandes i9 als induktiver Widerstand
(Drosselspule) bringt den weiteren wichtigen Vorteil mit sich, daß bei höheren Drehzahlen
infolge der hohen Schnittgeschwindigkeit der im Übersynchronismus befindlichen Läuferstäbe
gegenüber den mit Schlupffrequenz pulsierenden Läuferfeldern der induktive Widerstand
in einem die Magnetisierung des Läufers befördernden Sinne wirkt. Dadurchwird aber
der Leistungsfaktor der Motoren verbessert und ihr Kippmoment heraufgesetzt.
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In Abb. 4 sind zwei Hebezeugmotoren dargestellt, die zwecks Übergang
von den Hubzu den Senkstellungen mit den erforderlichen Umschaltvorrichtungen ausgerüstet
sind. Die in Parallelschaltung an das Netz 2o angeschlossenen Ständerwicklungen
21, 22 können mittels des Ständerumschalters 23 auf Umkehrung der Drehfeldrichtung
umgeschaltet werden. Mit dem Ständerumschalter 23 sind zwei Läuferumschalter 24,
25 gekuppelt, deren jeder beim Umschalten die bereits bei der Beschreibung der Abb.2
erwähnte Verdrehung der Läuferfeldachse der beiden Motoren in bezug- auf die zugehörige
Ständerfeldachse ermöglicht. Die Kommutatorbürsten der mit doppelten Bürstensätzen
26 und 27 ausgerüsteten Motoren 21, 22 sind mit den Umschaltern 24 und 25 über die
Sekundärwicklungen der Zwischentransformatoren 28, 29 in der aus Abb. 4 ersichtlichen
Weise derart verbunden, daß in den Hubstellungen der Umschalter 24, 25 der bewegliche
Bürstensatz jedes Motors symmetrisch an den festen Bürstensatz des jeweils anderen-
Motors angeschlossen' ist, während in den Senkstellungen nicht nur die entsprechenden
Anschlüsse bei beiden Motoren eine zyklische Vertauschung erfahren, sondern auch
in jede der Kommutatorverbindungsleitungen 30, 31 ein induktiver Widerstand 32 bzw.
33 und in Reihe mit diesem ein regelbarer Ohmscher Widerstand 34 bzw. 35 geschaltet
ist. Durch die zyklische Vertauschung der Kommutatorbürstenanschlüsse erfährt die
Läuferfeldachse jedes der Motoren eine Verdrehung um 12o° in bezug auf die zugehörige
Ständerfeldachse, so daß, die Motoren bereits auf der ersten Senkstellung mit vollem
Drehmoment arbeiten und eine kräftige Bremswirkung entwickeln. Die Zwischenschaltung
der durch die induktiven Widerstände 32, 33 und die Ohmschen Widerstände 34, 3 5
gebildeten regelbaren Impedanzen hat eine Abflachung der Senkcharakteristik zur
Folge, die besonders beim Senken leichter Lasten zwecks Verhinderung unbeabsichtigter
Hubbewegungen erwünscht ist. Die in den regelbaren Widerständen 34, 35 vernichtete
Leistung entspricht einer bestimmten Schlupfspannung, die natürlich im Gleichgewichtszustande
gleich der Schlupfspannung zwischen den festen und beweglichen Kommutatorbürstensätzen
sein muß. Die Größe des Schlupfs aber bestimmt ihrerseits den Verlauf der Charakteristik.
Die
Anordnung besonderer induktiver Widerstände 32, 33 ist entbehrlich, wenn man den
Zwischentransformatoren 28, 29 hohe Eisensättigung gibt. Diese wirken dann genau
wie in den Läuferstromkreis eingefügte Drosselspulen drehzahlbegrenzend.
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In Abb.5 ist eine Viermotorenschaltung dargestellt, wie sie z. B.
bei Hubvorrichtungen für Lokomotiven vorkommt, bei denen zwei Krane mit je zwei
Motoren ausgerüstet sind und ein Gleichlauf aller vier Motoren verlangt wird. Die
Schaltung der Motoren 36 bis 39 auf Gleichlauf wird dadurch erreicht, daß
die Ständerwicklung jedes Motors an die Kommutatorbürsten je eines der übrigen Motoren
- gegebenenfalls über nicht. dargestellte Zwischentransformatoren - angeschlossen
ist. Es ist also jeder der Motoren durch seine am Netz 40 liegende Ständer-Wicklung
mit den Kommutatorbürsten des einen und durch seine Kommutatorbürsten mit der Ständerwicklung
des- anderen von zwei der übrigen Motoren verbunden.
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Das durch Abb.6 veranschaulichte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem zuletzt beschriebenen nur dadurch, daßjeder der vier Motoren mit einem
doppelten Bürstensatz 41 bis 44 ausgerüstet ist und daß die Verbindung der Bürstensätze
untereinander in ,ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.3 unter
Vermittlung von Zwischentransformatoren 45 bis 48 ausgeführt ist. Die Wirkungsweise
der Anordnung nach Abb. 6 unterscheidet sich von derjenigen nach Abb. 5 nur durch
den grö. ßeren Regelbereich, der durch die Anwendung der Doppelbürstensätze ermöglicht
wird.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Verdrehung der Läuferfeldachse
der Motoren in bezug auf die Ständerfeldachse um i 2o' statt durch zyklisch vertauschte
Phasenfolge bekanntlich auch auf andere Weise, z. B. durch das sogenannte Verwerfen
der Kommutatorbürsten, d. h. durch plötzliches Verdrehen der beweglichen Kommutatorbürsten
um i2o°, elektrisch, erzielt werden kann. Wicklung jedes Motors - unmittelbar oder
über einen Zwischentransformator -mit den Kommutatorbürsten je eines der übrigen
Motoren leitend verbunden ist.
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2. Drehstromreihenschluß.motoren in Schaltung nach Anspruch i für
Regelung mittels Bürstenverschiebung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorbürsten
sämtlicher Motoren in bezug .auf die zugehörigen Ständerfeldachsen stets um den
gleichen Winkel verschoben sind.
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3. Schaltungsanordnung nach Anspruch i für mehr als zwei Motoren mit
Doppelbürstensatz, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Bürstensatz je eines Motors
mit denn anderen Bürstensatz eines der anderen Motoren direkt oder durch die Sekundärwicklung
des Zwischentransformators leitend verbunden ist.
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4. Schaltungsanordnung nach Anspruch i für zwei Motoren mit je einem
festen und je einem beweglichen Bürstensatze, dadurch gekennzeichnet, daß. zwischen
den an "den festen Bürstensatz jedes der beiden Motoren angeschlossenen Zwischen--transformatorsekundärwicklungen
(28, 29) einerseits und dem beweglichen Bürstensatze des anderen Motors andererseits
je ein Umschalter (24, 25) liegt, der die beiden Motoren (21, 22) in der einen Schaltstellung
in normaler, in der anderen Schaltstellung dagegen in zyklisch vertauschter Phasenfolge
miteinander verbindet.
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5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
in den Verbindungsleitungen der in zyklischer Vertauschung miteinander verbundenen
Phasen der beiden Motoren je ein Ohmscher, induktiver oder kapazitiver Widerstand
(32, 33, 34 35) liegt.
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6. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß:
an symmetrisch liegende .Anzapfungen jeder Läuferwicklungsphase der Motoren über
Schleifringe Ohmsche, induktive oder kapazitive Widerstände angeschlossen und in
Stern verbunden sind.
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7. Schaltungsanordnung nach Anspruch i für zwei Motoren, dadurch gekennzeichnet,
daß einander entsprechende Anzapfstellen aller Läuferwicklungsphasen beider Motoren
über Schleifringe durch induktive Widerstände (i9) miteinander elektrisch verbunden
sind.