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Einrichtung zum Steuern eines Gleichstrommotors in Leonardschaltung,
-z. B. eines Propellermotors Bei in Leönardschaltung betriebenen Elektromotoren
ist es bekannt, Motorfeld und Generatorfeld gleichzeitig zu regeln, und zwar das
Motorfeld zu schwächen, wenn das Generatorfeld wächst, und zu verstärken, wenn das
Generatorfeld sinkt. Für den Betrieb von Fördermaschinen oder ähnlichen Maschinen
ist -diese Art. der Erregung sehr erwünscht, um ein großes Anlaufdrehmoment zu erzielen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zum Steuern eines Gleichstrommotors
in Leonardschaltung, dessen Drehmoment mehr als linear mit der Drehzahl sich ändert,
z. B. eines Propellermotors. Sie besteht darin, daß das Generator- und Motorfeld
gleichsinnig erstellt werden, so daß bei Verminderung der Generatorspannung das
Motorfeld geschwächt und bei Erhöhung der Generatorspannung das Motorfeld verstärkt
wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbespiele der Erfindung veranschaulicht.
Fig. r zeigt eine Leonardschaltung für einen Arbeitsmotor, der nur in einer einzigen
Drehrichtung betrieben werden soll, während Fig. 2 eine Leonardschaltung für einen
Propellermotor zeigt, der in beiden Drehrichtungen betrieben werden kann.
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In Fig. i bezeichnet a den Steuergenerator, der zum Betrieb des Motors
b in Leonardschaltung dient. Im Feldstromkreis des Generators a ist außer der Feldwicklung
c der Feldregler d eingeschaltet, dessen Regelwiderstand an den positiven Pol des
Netzes f angeschlossen ist, während die Feldwicklung c einerseits mit dem Regelwiderstand
des Reglers d, andererseits mit dem negativen Pol des Netzes f stromleitend verbunden
ist. Auch im Feldstromkreis des Motors b ist ein Feldregler h vorgesehen, wobei
die Feldwicklung g und der Regelwiderstand des Reglers h hintereinander ;an beiden
Polen der Netzleitung f liegen. Ferner sind die Antriebswellen der beiden Feldregler
d und h
durch einen Kettentrieb i gekuppelt; der mittels Handrad k
bedient wird. Beim Drehe. des Handrades k werden die Felder des Generators a und
des Motors b gleichsinnig geregelt, so daß beim Verstärken des Generatorfeldes
auch das Motorfeld verstärkt wird, und umgekehrt.
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Bei der Schaltung nach Fig, 2 liegt im Feldstromkreis des Generators
a ein Umkehrfeldregler m, dessen Regelwiderstände- parallel an die beiden Pole der
Netzleitung f angeschlossen sind, während die beiden Regelhebel über die Feldwicklung
c des Generators a verbunden sind. Auch im Feldstromkreis des Motors b liegt ein
Regler o, und zwar sind die beiden Enden des nach der Mitte zu abnehmenden Regelwiderstandes
an den positiven Pol und der Reglerhebel über die Feldwicklung g an den negativen
Pol der Netzleitung f angeschlossen. Die Hebel der Regler m und o sind mittels der
Kettentriebe
p mechanisch zwangsläufig miteinander gekuppelt und
werden mit dem Handrad k gesteuert.
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Bei Stillstand des Motors b stehen die Regelhebel der Regler in,
o in der -Mitte der Regelwiderstände. Je nachdem die Regelhebel im einen
oder anderen Drehsinne gedreht werden, werden die Felder des Generators
a und des Motors b verstärkt und der Motor b in dem einen oder anderen
Drehsinne betrieben. Infolge der besonderen Ausbildung und Schaltung des 1Zotorfeldreglers
o wird auch in diesem Falle der Motor b immer im gewünschten Sinne erregt, unabhängig
davon, ob der Generator a umgesteuert wird oder nicht.
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Das Feld des Motors b kann auch selbsttätig in Abhängigkeit von der
Spannung des Generators a beeinflußt werden. Das kann z. B. mit Hilfe eines Relais
erzielt werden, dessen Magnetwicklung im Ankerstromkreis des Generators a und dessen
Schaltkontakte parallel zu einem Vorschaltwiderstand für die Feldwicklung des Motors
b liegen. Steigt dann die Generatorspannung auf einen bestimmten Betrag, so spricht
das Relais an und schließt den Vorschaltwiderstand kurz, fällt sie unter diesen
Betrag, so kehrt das Relais in seine Ursprungslage zurück und schaltet den genannten
Widerstand der Motorfeldwicklung wieder vor. Diese selbsttätige Regelung kann vor
allem dann mit Vorteil verwendet werden, wenn das Motorfeld nur in wenigen Stufen
geregelt werden soll.
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Beim Schwächen des Generator- und des Motorfeldes wird infolge der
Schwächung des Generatorfeldes die Motordrehzahl erniedrigt und infolge der Schwächung
des Motorfeldes die Motordrehzahl wieder erhöht. Das ist nur zulässig bei solchen
Motoreii, deren Drehmoment mehr als linear mit der Drehzahl sich ändert. Beispielsweise
ändern sich bei einem Propellermotor, der in normaler Leonardschaltung betrieben
und konstant erregt wird, die Leistung mit der dritten, der Strom und das Drehmoment
mit der zweiten und die Spannung mit der ersten Potenz der Drehzahl. Wird nun der
Motor auf niedrige Drehzahlen geregelt, so wird infolge der verminderten Kühlung
die Erregerwicklung zu warm. Um nun die Erwärmung der Erregerwicklung auf zulässige
Werte zu halten, wird für gewöhnlich eine zusätzliche Belüftungseinrichtung verwendet,
die lediglich mit Rücksicht auf die Abkühlung der Erregerwicklung (und nicht der
hauptstromführenden Wicklungen) nötig ist. Denn in den hauptstromführenden Wicklungen
(Läufer- und Wendepolwicklung) sinkt der Strom quadratisch mit der Drehzahl. Die
in diesen Wicklungen auftretenden Verluste nehmen deshalb sehr stark ab, und die
Erwärmung dieser Wicklungen bleibt weit unter der zulässigen Grenze. Da nun das
Drehmoment - Strom X Kraftfluß X Konstante und das Feld eine Funktion des Erregerstromes
ist, so darf der Hauptstrom verstärkt und der Erregerstrom geschwächt werden, ohne
daß die hauptstromführenden Wicklungen zu warm werden. Die Erregerverluste sinken
dann derart stark, daß die Erwärmung der Erregerwicklung ohne Verwendung einer Zusatzkühlung
in zulässigen Grenzen bleibt. Der Motor kann somit für die größte Leistung bei höchster
Drehzahl gewählt werden, ohne daß bei Drehzahlverminderung eine Zusatzbelüftung
vorgesehen sein muß. Infolge Fortfalls der Lüfteranordnung vermindern sich ferner
nicht nur das Gewicht und der Anschaffungspreis, sondern auch die Anzahl der Fehlerquellen.
Mit Rücksicht auf die geringeren Feld- und Ventilationsverluste ist auch der Wirkungsgrad
des Motors bei kleineren Drehzahlen günstiger.
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Die beschriebene Einrichtung kann nicht nur für Propellerschiffsantriebe,
sondern auch für andere Antriebe, z. B. für Pumpen-, Gebläse- und Ventilatorenantriebe,
verwendet werden.