DE652659C - Gleichstromreihenschlussmotor mit ueberhoehter Reihenschlusscharakteristik - Google Patents

Description

Die Drehzahlcharakteristik von Reihenschlußmotoren -zeichnet sich bekanntlich dadurch aus, daß die Drehzahl des Motors bei abnehmender Belastung verhältnismäßig rasch zunimmt. Für manche Zwecke, beispielsweise für den Kraftantrieb, ist es zweckmäßig, den Unterschied zwischen der Drehzahl, wie sie sich bei völliger Entlastung des Motors, also bei Belastung durch die mit dem Motor dauernd verbundenen leerlaufenden Getriebe, ergibt, gegenüber der Drehzahl, wie sie bei Normalbelastung auftritt, noch größer zu machen, als es bei der normalen Drehzahlcharakteristik des Hauptstrommotors mög-Hch ist. Man nennt eine derartige Charakteristik überhöhte Reihenschlußcharakteristik. Man kann, wie es an sich aus dem Bahnbetrieb bekannt ist, nun eine überhöhte Reihenschlußcharakteristik dadurch erzielen, daß durch eine Gegenwicklung das Feld des Motors geschwächt \yird. Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art wird die Gegenwicklung willkürlich durch die Schaltwalze eingeschaltet, durch welche die Regelung des Antriebsmotors vorgenommen wird. Praktisch ist nun die Ausbildung der Steuerung in dieser bekannten Weise bei Kranantrieben deswegen nicht möglich, weil die Gefahr besteht, daß der Kranmotor bei jedem Be- lastungswert mit Feldschwächung betrieben wird. Dabei würde leicht eine unzulässige Erwärmung des Motors eintreten, welche zur allmählichen Zerstörung des Motors führen würde.

Eine für den Antrieb von Kränen geeignetere Ausbildung von Hauptstrommotoren läßt sich erreichen, wenn man die der Hauptstromwicklung entgegenwirkende Zusatzwicklung in Abhängigkeit von der Drehzahl oder vom Ankerstrom oder von der Drehzahl und dem Ankerstrom durch eine entsprechende Reguliervorrichtung bei einer über der normalen Drehzahl liegenden Drehzahl wirksam macht. Man kann beispielsweise zu diesem Zweck die Wicklung über einen Schalter, Vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Ohmschen Widerstandes, ans Netz anschließen, wobei der Schalter in Abhängigkeit von der Drehzahl, beispielsweise durch ein Zentrifugalpendel, auf mechanischem oder auf elekirischem Wege oder in Abhängigkeit vom Ankerstrom des Motors, beispielsweise durch ein Stromrelais, das unterhalb des Noimalstroms anspricht, gesteuert wird.

Hierzu sind jedoch verhältnismäßig kornplizierte Relaiseinrichtungen, die mit zahlreichen Schaltkontakten zu versehen sind, notwendig.

Die Erfindung ermöglicht die Erzielung einer überhöhten Reihenschlußcharakteristik bei Gleichstromreihenschlußmotoren ohne Anwendung derartiger Relaisanordnungen.

Erfindungsgemäß wird die der Hauptstromwicklung entgegenwirkende Zusatzwicklung des Reihenschlußmotors an eine Erregermaschine angeschlossen, welche in Abhängigkeit von der Drehzahl oder der Belastung oder der Drehzahl und der Belastung eine

Regelspannung erzeugt, die das wirksame Feld des Hauptstrommotors schwäcHt. \⁷orteilhaft ist dabei, daß die Feldschwächung ganz allmählich wirksam wird, was ,,beil Relaisschalteinrichtungen nur dann i

bar ist, wenn eine große Anzahl von
stufen vorhanden ist. Beispielsweise kann die Erregerwicklung der Erregermaschine, wenn diese mit einer der Drehzahl des Reihenschlußmotors proportionalen Drehzahl angetrieben wird, beim Überschreiten der Normaldrehzahl bzw. beim Unterschreiten des Normalstromes unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines gegebenenfalls regelbaren Ohmschen Widerstandes ans Netz mit praktisch konstanter Spannung angeschlossen werden. Anstatt die Erregerwicklung der Maschine ans Netz anzuschließen, kann sie auch vom Strom des Hauptstromniotors oder einem Teil desselben durchflossen sein; bei einer solchen Schaltung braucht die Erregermaschine nicht mit dem Reihenschlußmotor gekuppelt zu sein, sondern kann mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben werden. "Die Erregerwicklung wird hierbei beispielsweise in einen Parallelstromzweig zu der mit einem kleinen Widerstand versehenen Anschlußleitung des Reihenschlußmotors gelegt und beim Überschreiten der Normaldrehzahl bzw. beim Unterschreiten des Normalstromes des Motors mittels eines Schaltrelais eingeschaltet.

Will man umschaltbare Kontakte vollstän-■ dig vermeiden und trotzdem eine selbstregulierende Vorrichtung erhalten, so ist dies nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch möglich, daß man die am Hauptstrommotor angebaute Erregermaschine mit zwei einander entgegenwirkenden Wicklungen versieht, von denen die eine an einer Gleichstromquelle, beispielsweise am Netz liegt, während die andere -von dem den Motor durchfließenden Strom oder einem Teil desselben durchflossen ist, wobei die Amperewindungszahl der beiden Wicklungen derart abzugleichen ist, daß beim normalen Belastungsstrom des Motors die Amperewindungen beider . Wicklungen sich aufheben. Bei Normalbelastung des Hauptstrommotors ist dann infolge der sich gegenseitig aufhebenden Amperewindungen in der Erregermaschine kein Feld vorhanden, weshalb die Erregermaschine auch keine Spannung besitzt und keine Peldschwächung im Hauptstrommotor vorhanden ist. Erst bei Zunahme der Drehzahl des Hauptstromniotors wird infolge Sinkens des Stromes in der vom Motorstrom durchfiossenen Wicklung der Erregermaschine ein Teil des Magnetfeldes der am Netz liegenden Wicklung wirksam. Die Erregermaschine erhält Spannung und erregt die an ihren Anker angeschlossene Zusatzwicklung des Motors, wodurch das Magnetfeld des Hauptstrommotors weiterhin ^geschwächt wird. Dies hat eine Steigerung cjÖer Drehzahl des Hauptstrommotors zur 'J(P-Olge, die sich ebenfalls auf die Spannung '"'an den Klemmen der Erregermaschine auswirkt, indem nämlich die Erregermaschine, da sie ja mit dem Hauptströmmotor gekup-.pelt ist, ebenfalls eine Drehzahlerhöhung und dadurch eine Spannungssteigerung erfährt. Es ergibt sich also der Vorteil, daß bei Verringerung der Last einerseits der Motor mit viel größerer Drehzahl umläuft, als sie durch. ■ die Normalcharakteristik eines Hauptstromniotors gegeben ist,' und daß andererseits, wenn Motor und Hilfsmaschine mechanisch miteinander gekuppelt sind, diese Drehzahl in denkbar rascher Weise erreicht werden kann, da die Spannungssteigerung an der Erregermaschine sich aus zwei Komponenten zusammensetzt, nämlich der Erhöhung ihrer Drehzahl und der Verstärkung ihres Magnetfeldes.

Man kann aber auch die Erregermaschine und den Hauptstrommotor derart zusammenbauen, daß ihre Anker in an sich bekannter Weise auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind, vorzugsweise wird die Erreger- maschine fliegend gelagert, und daß man zwecks weiterer Überhöhung der Charakteristik die bei Normallast sich aufhebenden Amperewindungszahlen beider Wicklungen, insbesondere die Windungszahl der vom Miotorstrom durchfiossenen Wicklung, in der Erregermaschine verhältnismäßig" groß wählt. Bei kleiner Stromänderung im Motor wird dann in bekannter Weise ein großes Feld in der Erregermaschine und eine dementsprechend hohe Spannung erzeugt. '

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Erregermaschine eine sowohl von der Drehzahl als auch von der Belastung abhängige Spannung erzeugt.

ι ist der Hauptstrommotor, 2 die Erregermaschine, die in Wirklichkeit unmittelbar an das Gehäuse des Hauptstrommotors angebaut ist und nur der Deutlichkeit wegen in der Zeichnung vom Hauptstrommotor entfernt liegend angeordnet ist. 3, 4 sind die beiden Anschlußleiter zum Gleichstromnetz, durch die der Haupterregerwicklung 5 und dem mit ihr in Reihe liegenden Anker 6 des Haupt-Strommotors und der Wicklung 7 der Erregermaschine der Strom zugeführt wird. Auf dem Ständer des Hauptstrommotors befindet sich außerdem die Zusatzerregermaschine 8, die an die Bürsten des Ankers 9 der Erregermaschine 2 angeschlossen ist. Außer der bereits erwähnten, vom Motorstrom durch-

flossenen Ständerwicklung 7 besitzt die Erregermaschine 2 eine zweite Ständerwicklung 10, die unter Zwischenschaltung des Widerstandes 11 an die Netzleiter derart angeschlossen ist, daß das von ihr erzeugte, durch Pfeil 12 angedeutete Magnetfeld bei Normallast das vom Hauptstrom mit Hilfe der Wicklung 7 erzeugte Magnetfeld aufhebt. In der Erregermaschine ist also bei Normalstrom des Hauptstrommotors kein Magnetfeld vorhanden, und es entsteht somit, trotzdem der Anker 9 der Erregermaschine infolge der zwischen dem Anker 6 und dem Anker 9 durch die Welle 14 vorhandenen Kupplung mit der Geschwindigkeit des Hauptstrommotors umläuft, keine Spannung an ihren Klemmen. In der auf dem Ständer des Hauptstrommotors angebrachten Wicklung 8 fließt demnach bei Normal strom im Hauptstrommotor kein Strom.

Bei Verringerung der Last nimmt nun die Drehzahl der Welle 14 zu und nach bekannten Gesetzen der Strom im Motor ab. Die Abnahme des Motorstroms bedeutet aber eine Abnähme des Stroms in der Spule 7 und damit des Magnetfeldes 13. Da das Magnetfeld 12 hinsichtlich seiner Stärke und Richtung gleichbleibt, entsteht jetzt ein resultierendes Feld, das gleich der Differenz der beiden durch Pfeil 12 und 13 angedeuteten Magnetfelder ist. Durch dieses Differenzfeld wird an den

' Klemmen der Erregermaschine 2 eine Spannung .hervorgerufen, die in der Spule 8 ein durch den strichlinierten Pfeil 15 angedeute-

35- tes Magnetfeld zur Folge hat. Dieses Magnetfeld schwächt das durch Pfeil 16 angedeutete ■Feld des Hauptstrommotors, was eine weitere Steigerung der Drehzahl des Hauptstrommotors zur Folge hat. Die Steigerung der Drehzahl der Welle 14 ruft aber ihrerseits infolge der Spannungserhöhung in der Erregermaschine eine-weitere Verstärkung des dem Hauptfeld 16 entgegenwirkenden Zusatzfeldes hervor. Wie leicht einzusehen, wird also bei einer Maschine, wie sie im Schaltbild dargestellt ist, gegenüber bekannten Hauptstrommotoren eine überhöhte Reihenschlußcharakteristik erzielt, wobei außerdem bei wechselnder Last die der neuen Last entsprechende Drehzahl besonders rasch erreicht wird.

Soll der Motor gemäß dem Schaltbild bei

Umkehr der Drehrichtung die gleiche Wirkung beibehalten, so ist es zweckmäßig, bei Um-

' kehr der Drehrichtung die Stromrichtung nicht im Anker, sondern in der Hauptstromwicklung des Hauptstrommotors umzukehren. Man erspart auf diese Weise ein Umklemmen der Anschlußleitungen der Erregermaschine bzw. der Zusatzwicklung.

Ein weiterer Vorteil der Erregung der Zusatzwicklung des Motors durch zwei einander entgegenwirkende Erregerwicklungen in der fremderregten Erregermaschine besteht darin, daß bei Überlastung und entsprechender Drehzahlminderung des Hauptstronimotors in der Erregermaschine eine derartige Spannung er-•zeugt wird, die über die Zusatzwicklung des Hauptstrommotors eine feldverstärkende Wirkung im Motor zur Folge hat; dadurch läuft bei Überlastung der Motor zwar langsamer, nimmt dabei aber einen kleineren Strom auf, als es ohne das Vorhandensein der Zusatzerregerwicklung 8 der Fall wäre. Motoren gemäß der Erfindung sind also gleichzeitig verhältnismäßig stark überlastbar.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Gleichstromreihenschlußmotor mit überhöhter Reihenschlußcharakteristik, insbesondere Kranmotor, mit einer auf dem Ständer angeordneten, der Hauptstromwicklung des Motors entgegenwirkenden Zusatzwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (8) an eine Erregermaschine (2) angeschlossen ist, welche in Abhängigkeit von der Drehzahl oder der Belastung oder der Drehzahl und der Belastung eine Regelspannung erzeugt, die das wirksame Feld (16) des Hauptstrommotors (1) in einem bestimmten Belastungsbereich schwächt.

2. Reihenschlußmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Erregerwicklung (7) der Erregermaschine (2) vom Motorstrom bzw. einem Teilstrom desselben durchflossen ist.

3. Reihenschlußmotor mit angebauter Erregermaschine gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermaschine (2) zwei einander entgegenwirkende Wicklungen (10, 7) besitzt, von denen die eine (10) an einer Gleichstromquelle, beispielsweise am Netz liegt, während die andere (7) von dem den Anker des Motors (1) durchfließenden Strom oder einem Teil desselben durchflossen ist, und daß bei einer solchen Anordnung die Amperewindungszahlen der Wicklungen u« (7, 10) derart abgeglichen sind, daß beim normalen Belastungsstrom des Motors die Amperewindungen beider Wicklungen entgegengesetzt gleich groß sind, so daß in der Erregermaschine keine .Spannung erzeugt wird.

4. Reihenschlußmotor mit auf gemeinsamer Welle angeordneter Erregermaschine für die Zusatzwicklung des Reihenschluß-

' motors nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Beschleunigung des Drehzahlanstiegs bei Entlastung die

Amperewindungszahl der beiden Wicklungen (7, 10), insbesondere die Windungszahl der vom Strom des Hauptstrommotors oder einem Teil desselben durdifliöKsenien Wicklung (7), verhältnismäßig groß ist. ■

5. Reihenschlußmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit umkehrbarer Drehrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Umkehrung der Drehrichtung die Stromrichtung in der Reihenschlußerregerwicklurig (S) des Motors (1) geändert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen