DE641481C - Wechselstrommagnet mit konstanter Zugkraft bei konstantem Strom - Google Patents

Description

Elektromagnete normaler Bauart arbeiten mit konstanter Spannung. Dies bedingt ein gegensätzliches Verhalten bei Gleich- und bei Wechselstrom. Die Spule eines Gleich-Strommagneten führt dabei einen konstanten Strom, gleichgültig, wie groß der sie durchsetzende Fluß ist. Arbeitet also der Magnet mit veränderlichem Luftspalt, so ist die Zugkraft am kleinsten beim größten Luftspalt und am größten beim kleinsten Luftspalt. Sie ändert sich umgekehrt quadratisch mit dem Luftspalt; denn die Zugkraft ist quadratisch proportional der Induktion und die Induktion bei konstanter Erregung umgekehrt proportional dem Luftspalt^ Dieses Verhalten ist für viele Fälle unerwünscht. Man kann sich bei Gleichstrom helfen, indem man einen Magneten mit konstantem Luftspalt und Drehbewegung verwendet, bei dem sich lediglich die Polfläche ändert. Die Umfangskraft ist dann konstant.

Speist man diese beiden Typen mit Wechselbzw. Drehstrom, so ist es gerade umgekehrt. Die Type mit veränderlichem Luftspalt hat nunmehr konstante Zugkraft (wenn man vom Einfluß der Streuung absieht) bei allen Luftspalten; denn die Spule verlangt bei Wechselstrom für konstante Spannung stets konstanten Fluß, und wenn die Polfläche konstant bleibt, so ist auch die Induktion und damit die Zugkraft konstant. Natürlich ändert sich hierbei der von der Spule aufgenommene Strom. Dieser ist bei großem Luftspalt am größten und bei kleinem Luftspalt am kleinsten. Auch die Type mit konstantem Luftspalt und mit Drehbewegung, jedoch mit veränderlicher Polfläche, nimmt zuerst einen großen Strom auf; denn der konstante Fluß maß sich auf eine kleine Polfläche verteilen, dies bedingt hohe Induktion und damit hohen Erregerstrom. Dementsprechend ist hierbei die Zugkraft am größten. Mit zunehmender Polfläche nehmen Induktion, Erregerstrom und Zugkraft ab. Es ist also bei Wechselstrom kein Betrieb mit konstanter Zugkraft bei gleichbleibendem Strom möglich, wie bei der obengenannten Gleichstromtype mit Drehbewegung.

Nach der Erfindung wird nun bei Wechselstrommagneten mit konstantem Luftspalt für Dreh- oder Hubbewegung ein Betrieb mit konstanter Zugkraft bzw. konstantem Drehmoment dadurch erzielt, daß die Erregerwicklung des Magneten, die nur einen magnetischen Kreis je Phase besitzt, über eine geeignete Speiseanordnung mit Strömen vorgeschriebener und praktisch gleichbleibender Größe und Phase gespeist wird. Solche Speiseanordnungen sind an sich bekannt, bisher aber nur für andere Zwecke verwendet worden. In einem bekannten Fall hat man zwar auch einem Elektromagneten kon-

stanten Strom zugeführt, diesen aber auf zwei Teilkreise verteilt, wobei die Teilströme veränderliche Größe erhielten und die Zug-, kraft des Magneten veränderlich blieb, ..das''. S im vorliegenden Fall gesteckte Ziel also nic&J--erreicht wurde. Als Speiseanordnung für;. konstanten Strom kann vorzugsweise, wie in Fig. ι veranschaulicht ist, ein Stromwandler dienen, dessen Primärwicklung aus zwei ίο Teilen besteht, von denen der eine über eine Drossel, der andere über einen Kondensator am Netz liegt, und an dessen Sekundärwicklung die Erregerwicklung des Magneten angeschlossen ist. Dabei sind die Drosselspule und der Kondensator derartig bemessen, daß bei kurzgeschlossener Sekundärwicklung des Stromtransformators die Amperewindungen der beiden Primärwicklungsteile einander gleich sind und sich algebraisch addieren. Zu Beginn des Hubes, wenn die Polüberdeckung zwischen Magnetanker und Magnetpol am kleinsten ist, ist auch der Fluß und damit die Gegenspannung am kleinsten. Fluß und Gegenspannung werden mit zunehmen^a5 dem Hub größer und haben bei vollem Hub den größten Wert. Das Verhalten ist also umgekehrt wie bei der bekannten Schaltung auf konstante Spannung. Während dort beim Einschalten dem Netz die größte Leistung entnommen wird, die dann mit steigendem Hub kleiner wird, findet hier eine allmähliche Belastung des Netzes statt.

Ein Ausfuhrungsbeispiel soll den Erfindungsgedanken näher erläutern. In Fig. ι bezeichnet 1 den Polkörper eines Drehstrommagneten, der im Grundriß die durch Fig. 2 gegebene Form zeigt und auf den sechs Polschenkeln die Wicklung 2 trägt. Der Einfachheit wegen ist in Fig. 1 nur eine Phase dargestellt. Der über alle drei Phasen sich erstreckende Anker 3 ist durch einen Luftspalt δ von jedem Pol getrennt, um ein gutes gegenseitiges Vorbeigleiten zwischen Anker und Polen zu ermöglichen. Der Anker ist durch besondere Lager oder Rollen 4, 4 geführt, durch die eine Bewegung nur in den angedeuteten Pfeilrichtungen möglich ist. Die Wicklung wird von einer Transformatoranordnung gespeist, die aus der Drosselspule 5, dem Kondensator 6 und dem Stromtransformator 7 besteht. Bei einer derartigen Anordnung bleibt der Strom im Sekundärkreis des Stromtransformators unabhängig von der Spannung konstant, während sich die Blindleistung der Drossel und des Kondensators gegenseitig kompensieren, so daß dem Netz nur so viel Leistung entnommen wird, als der sekundär angeschlossene Stromverbraucher benötigt.

An Stelle von Drossel und Kondensator kann man natürlich auch einen anderen Scheinwiderstand nehmen, z. B. nur eine Drossel oder nur einen Kondensator allein .oder auch einen Ohmschen Widerstand. \©och muß man dann die damit verbundenen " großen Blindleistungen bzw. Verluste mit in ■Kauf nehmen.

Will man die Zugkraft des Magneten regeln, so kann man dies in einfacher W'eise dadurch erreichen, daß man den Stromtransformator zweckmäßig primär regelbar macht. Statt die Pole des Magneten in der in Fig. 2 dargestellten Weise nebeneinander anzuordnen, kann man den Magneten auch nach Art eines Drehstrommotors mit verteilter Wicklung anordnen, die ein Drehfeld erzeugt. Der Anker hat in diesem Fall Zylinderform. Statt dem Anker eine geradlinige Bewegung zu geben, kann man ihn auch drehbar anordnen, derart, daß bei der Drehung ebenfalls die gegenseitig überdeckte Polfläche zunimmt. Um auch bei Einphasenstrom konstante Zugkraft zu erreichen, müßte man wie bei den bisherigen Anordnungen eine Kunstphase schaffen. .

Der Anker eines derartigen Magneten könnte aber auch mit einer Wicklung (insbesondere Käfigwicklung) versehen sein, die dem Anker eine Drehbewegung gibt. In diesem Fall kann man es leicht erreichen, daß der Magnet während des Hubes oder nach vollzogenem Hub noch eine Drehbewegung vollführt.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Verwendung einer "an sich bekannten Konstantstromanordnung zur Speisung der Magnetwicklung von Elektromagneten für einphasigen oder mehrphasigen Wechselstrom, bei denen sowohl ein konstanter Luftspalt für Hub- oder Drehbewegung als auch ein magnetischer Kreis je Phase vorgesehen ist, mit Strömen vorgeschriebener und praktisch gleichbleibender Größe.
2. 2. Elektromagnet mit Konstantstromspeisung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseanordnung für die Magnetwicklung aus einer Drosselspule und einem Kondensator gleicher Leistung sowie aus einem Stromtransformator besteht, dessen Sekundärwicklung die Magnetwicklung speist, während die unterteilte Primärwicklung über die Drosselspule bzw. den Kondensator so an das Netz angeschlossen ist, daß sich in der Sekundärwicklung Drosselstrom und Kondensatorstrom in der Hauptsache algebraisch addieren.
3. 3. Elektromagnet mit Konstantstromspeisung nach Anspruch 1, dadurch ge-

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   kennzeichnet, daß der Magnet nach Art Mehrphaseninduktionsmotors aus-

   geführt ist, dessen axial verschiebbarer Anker eine Hubbewegung ausführt.
   
4. 4. Elektromagnet mit Konstantstromspeisung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker eine Wicklung besitzt und während des Hubes oder nach vollzogenem Hub eine Drehbewegung ausführt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen