DE674469C - Reihenschlussmotor zum Anschluss an Gleich- und Wechselstrom - Google Patents

Description

K145585

Kleinere Elektromotoren, wie sie insbesondere für den Antrieb von Rechenmaschinen benötigt werden, müssen nicht nur für Gleich- und Wechselstrom geeignet sein, sondern auch an verschieden hohe Spannungen angeschlossen werden können, da es meistens vorher unbekannt ist, welche Stromart und welche Spannung am Verwendungsort der Rechenmaschine o. dgl. zur Verfügung steht.

Während der Verschiedenheit der Stromart durch Verwendung eines Universalmotors ohne weiteres Rechnung getragen werden kann, bietet die Anpassung des Motors an die jeweils vorhandene Netzspannung nicht unerhebliche Schwierigkeiten. Bisweilen hilft man sich in der Weise, daß man den Motor für die niedrigste Spannung baut, die praktisch vorkommt, und die überschüssige Spannung durch Widerstände vernichtet, falls der Motor an ein Netz mit höherer Spannung angeschlossen werden muß. Abgesehen davon, daß diese Lösung technisch wenig befriedigt, hat sie außerdem noch den entscheidenden Nachteil, daß die Vernichtung der überschüssigen Spannung in Widerständen eine lästige Wärmeentwicklung mit sich bringt, die unter Umständen sogar zu Betriebsstörungen Anlaß geben kann.

Es sind auch schon Universalmotoren mit für verschieden hohe Spannungen bemessenen Feldwicklungen oder auch solche mit zwei getrennten Ankerwicklungen bekanntgeworden, die vor der Inbetriebsetzung nach der jeweils vorhandenen Netzspannung geschaltet werden. Zu diesem Zweck ist ein besonderes Schaltbrett am Motor erforderlich, das sich leicht als Fehlerquelle auswirken kann, weil stets die Gefahr besteht, daß eine falsche Schaltung vorgenommen wird. Außerdem ist es auch recht umständlich und zeitraubend, den Motor auf eine andere Betriebsspannung umzuschalten, weil ■ hierzu am Schaltbrett zahlreiche Verbindungen zu lösen und neu herzustellen sind.

Kleinere Elektromotoren, wie sie beispielsweise für den Antrieb von Rechenmaschinen in Betracht kommen, werden gewöhnlich mit . einem Fliehkraftregler ausgerüstet, der den Motor auf konstanter Drehzahl hält.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, bei einem für Gleich- und Wechselstrom geeigneten Motor die Anordnung so zu treffen, daß die für verschieden ίο hohe Spannungen bemessenen Wicldungen de: Motors durch den Fliehkraftregler nach Maßgabe der jeweils vorhandenen Spannung selbsttätig eingeschaltet werden, so daß sich der Motor mit jeder beliebigen Spannung in ¹S Betrieb setzen läßt, ohne daß zuvor eine umständliche und leicht zu Fehlern Anlaß gebende Umschaltung von Hand vorgenommen zu werden braucht.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine zusätzliche Wicklung mit hohem Widerstand vorgesehen ist, die stets eingeschaltet bleibt, so daß der Fliehkraftregler im Betrieb immer nur Teilströme zu unterbrechen hat, wodurch seine Kontakte sehr geschont werden. Die erwähnte, ständig in Betrieb befindliche zusätzliche Feldwicklung, die überdies mit Vorteil auch bei den bisher bekannten sog. Kontaktmotoren benutzt werden kann, macht alle son stigen Einrichtungen überflüssig, mit denen man bisher die Funkenbildung an den Kontakten des Reglers zu vermindern suchte.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen: Abb. ι ein Schaltschema,

Abb. 2 einen Fliehkraftregler in Drauf sieht, geschnitten nach der linie II-II der Abb. 3, Abb. 3 eine Vorderansicht zu Abb. 2. Wie aus Abb. 1 hervorgeht, besitzt der Motor m drei in demselben Sinne übereinandergewickelte Feldwicklungen W₁, W₂, w_s von verschieden starkem Drahtquerschnitt, die auf beide Pole des Ständers verteilt sind. Als Beispiel sei angenommen, daß die Wicklung W₁ für eine Netzspannung von 110 bis 160 Volt bestimmt ist, während die Wicklung W₂ für eine Netzspannung von 170 bis 240 Volt geeignet sein soll. Der Motor kann somit an alle Spannungen im Bereich von no bis 240 Volt angeschlossen werden, wodurch bereits alle praktisch vorkommenden Möglichkeiten erschöpft sind. Die dritte (zusätzliche) Feldwicklung w_s (von besonders hohem Widerstand) ist, wie aus dem Schaltschema ersichtlich, stets eingeschaltet.

Der in Abb. 1 vereinfacht wieder gegebene Fliehkraftregler weist zwei um die Zapfen ^₁ und Z₂ schwenkbare Segmente S₁, S₂ auf, deren kürzere Schenkel die einstellbaren Kontakte k_t und k₂ tragen, während ihre längeren Schenkel durch eine Zugfeder f zusammengehalten werden, die in den Segmenten S₁, S₂ isoliert befestigt ist. Haben sich (wie auf der Zeichnung dargestellt) beide Kontakte k_lt k₂ unter ,dem Einfluß der Fliehkraft von ihren Gegen· kontakten k abgehoben, so besitzt der Kontakt Ii₁ von seinem Gegenkontakt k einen etwas größeren Abstand, als die Entfernung zwischen dem Kontakt k₂ und dem zugehörigen Gegenkontakt k beträgt, d.h. es öffnet sich stets erst der Kontakt Ii₁, bevor der Kontakt L· seinen Stromkreis unterbrechen kann. Von den parallel geschalteten Wicklungen W₁, W₂, w_s ist die erste Wicklung W₁ mit dem Segment S₁ leitend verbunden, während die Wicklung w_s mit dem Segment S₂ in Verbindung steht. Die dritte Wicklung w_s kann an eine von den Segmenten S₁, S₂ isolierte Scheibe^ des Reglers angeschlossen werden.

Erhält der Motor Strom von einem Netz, dessen Spannung der Wicklung W₂ entspricht, welche für die höchste Spannung bestimmt ist, so sind zwar im Augenblick des Anlaufens des Motors zunächst alle drei Wicklungen W₁, W₂, w_s eingeschaltet, weil sich im Ruhezustand des Reglers unter der Einwirkung der Zugfeder / dessen Kontakte Ii₁ und k_s mit den Gegenkontakten k berühren. Schon nach kurzer Zeit hebt sich jedoch der Kontakt U₁ von seinem Gegenkontakt k ab, bevor go noch der Kontaktk₂ seinen eigenen Stromkreis unterbrechen kann. Auf diese Weise ist die für eine geringere Voltzahl bestimmte Wicklung W₁ bereits nach einer ganz kurzen Anlaufzeit ein für allemal abgeschaltet.

Die weitere Geschwindigkeitsregelung des Motors durch den Fliehkraftregler spielt sich dann ausschließlich unter Benutzung des Kontaktes k₂ ab. Sobald der Motor mit erhöhter Drehzahl läuft, öffnet sich auch dieser Kontakt, so daß der Motor in seiner Drehzahl so lange zurückfällt, bis sich der Kontakt k> wieder schließt usf. Eine Einschaltung der Wicklung W₁ kann deshalb nicht stattfinden, weil der Kontakt ^₁ nicht so weit aus dem S egment ^₁ herausragt wie der Kontakt h, aus dem Segment S₂. Wenn also die Drehzahl des Motors nach Überschreiten einer bestimmten Höchstgrenze wieder zurückfällt, so daß auch die längeren Schenkel der Schwungkörper S₁₁S₂ leichmäßig zurückgehen, wird stets zuerst der Kontakt k₂ geschlossen, so daß ein erneutes Einschalten der Feldwicklung W₂ erfolgt, welche sogleich ein Wiederansteigen der Geschwindigkeit des Motors zur Folge hat. Alsdann können auch die längeren Schenkel der Schwungkörper S₁, S₂ ihre Einwärtsbewegung nicht mehr fortsetzen, was ;um Schließen des Kontaktes Zj₁ notwendig wäre, sondern müssen unter dem Einfluß der Fliehkraft wieder nach außen wandern, bis sie erneut den für die Feldwicklung W₂ maß-

gebenden Kontakt L· öffnen. Somit ist es klar, daß beim Einschalten einer Netzspannung, welche der Wicklung W₂ entspricht, die für eine geringere Spannung bestimmte Wicklung W₁, abgesehen von einer ganz kurzen Anlaufzeit, ständig ausgeschaltet bleibt.

Legt man den Motor jedoch an ein Netz von geringerer Spannung, also beispielsweise von ι io Volt, so arbeitet bei der Geschwinto digkeitsregelung nur der Kontakt k_lt während der Kontakt k₂ stets geschlossen bleibt. Sobald nämlich die Drehzahl des Motors einen bestimmten Wert übersteigt, hebt sich der Kontakt k_t von seinem Gegenkontakt k ab, bevor noch der Kontakt k₂ seinen eigenen Stromkreis unterbrechen kann, weil der Kontakt k_v wie schon erläutert, weniger weit nach außen ragt als der Kontakt k₂. Nachdem aber der Kontakt It₁ die Feldwicklung W₁ abgeschaltet hat, sinkt bereits die Drehzahl des Motors, so daß ein Öffnen des Kontaktes k.₂ nicht mehr in Frage kommen kann, vielmehr der Kontakt k_± wieder auf seinen Gegeilkontakt k trifft, so daß die Wicklung W₁ erneut eingeschaltet wird, worauf sich dieses Spiel ständig wiederholt.

Wenn man mit dem Motor einen größeren Spannungsbereich erfassen oder aus bestimmten Gründen eine feinere Unterteilung vornehmen will, so kann natürlich ohne weiteres an Stelle der als Beispiel angenommenen drei Wicklungen auch eine größere Anzahl von Wicklungen benutzt werden.

Wie aus dem Schaltschema gemäß Abb. 1 hervorgeht, bleiben, wenn eine bestimmte Wicklung, z. B. W₁, als Hauptwicklung arbeitet, die Wicklungen mit höherer Windungszahl, z. B. W₂ und W₃, stets eingeschaltet. Aus diesem Grunde braucht der jeweils arbeitende Kontakt, z. B. Iz₁, immer nur einen Teilstrom abzuschalten, so daß eine nennenswerte Funkenbildung hierbei nicht entstehen kann. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die ständig unter Strom stehenden Wicklungen das von der jeweils als Hauptwicklung arbeitenden Wicklung erzeugte elektrische Feld verstärken, so daß die für die verschiedenen Spannungen vorgesehenen Wicklungen (in absteigender Rangstufe) geringer bemessen werden können, was ohne Vorhandensein der zusätzlichen Wicklungen nicht möglich wäre. Im Gegensatz zu der bisherigen Regelung elektrischer Kleinmotoren durch Spannungsverminderung in Widerständen arbeitet die Anordnung gemäß der Erfindung also praktisch völlig verlustfrei.

Die besondere Ausbildung des benutzten Fliehkraftreglers ist aus den Abb. 2 und 3 ersichtlich.

Das Gehäuse des Reglers besteht aus einem äußeren Metallmantel, der einen Isolierkörper % enthält, welcher mit einem fianschartigen Vorsprung nach außen tritt, so daß der äußere Metallmantel in die voneinander isolierten Teile H₁ und A₂ zerfälit (Abb. 3). Die obere Metallhülse H₁ ist oben durch eine Isolierplatte i_a abgeschlossen, auf der sich eine Metallscheibe J₃ befindet. Die Stromzuführung erfolgt bei der gezeichneten Ausführungsform durch die Kohlebürsten d_v d₂, d_s. Die Bürste d_± überträgt den Strom auf die obere Metallhülse H₁, die ihrerseits über den Stift .S₁ und Segment J₁ mit dem Kontakt Zj₁ in leitender Verbindung steht, während die Bürste d₂ unter Vermittlung der unteren Metallhülse L·, des Stiftes S₂ und des Segmentes S₂ die Stromzuführung zu dem Kontakt k₂ besorgt. Die Bürste d_t ist an die Wicklung W₁ angeschlossen, während die Bürste d₂ mit der Wicklung W₂ in Verbindung steht. Durch die Bürste cf₃, die auf der Scheibe s_s schleift, wird die Verbindung mit der Wicklung w_s hergestellt,, die somit also stets eingeschaltet ist, solange der Motor m am Netz liegt.

Die beiden Schwungkörper S₁ und J₂ des Reglers, der beispielsweise mit Hilfe einer Gewindebuchse auf die Welle α des Motors aufgeschraubt werden kann, sind auf den als Drehzapfen dienenden Enden der in dem Isolierkörper ΐ sitzenden Stifte^ undS₂ gelagert (Abb. 2). Die längeren Schenkel der segmentförmigen Schwungkörper S₁ und S₂ stehen durch die Zugfeder / inVerbindung, deren Achse durch den Mittelpunkt der Motorenweile α verläuft. Die beiden Enden der Feder f sind an Gewindestiften t_v U befestigt, die in Isolierbuchsen I₁, i₂ der Schwungkörper S₁ und S₂ eingeschraubt und durch Gegenmuttern M₁ und m_ä gesichert werden.

Die beiden Gewinde'stifte ^₁ und U und ebenso auch die zugehörigen Gewindelöcher in den Schwungkörpern S₁ und S₂ weisen gegenläufiges Gewinde auf, d. h. der eine Stift ist mit Rechtsgewinde und der andere Stift mit Linksgewinde versehen. Eine Veränderung der Spannkraft der Zugfeder f durch Vor- oder Zurückschrauben der Gewindestifte t_x und t₂ hat daher auf die beiden Schwungkörper J₁ und J₂ denselben Einfluß, da die Feder / stets nach beiden Richtungen gleichmäßig gespannt oder entspannt wird, so daß die Federmitte ihre Lage niemals ändert.

Die beiden Schwungkörper S₁ und S₂ sind in bezug auf die Mittelachse α derart verteilt, daß, wenn der Regler mit erhöhter Geschwindigkeit läuft, ein völlig ausgewuchtetes Gebilde vorhanden ist. In der Ruhestellung bzw. beim Anlaufen des Motors werden, solange die Fliehkraft unwirksam bleibt, die Segmente J₁, S₂ stets so weit um die Zapfen Z₁, s.₂ gedreht, daß die Kontakte k_t und k₂ ihre Gegenkontakte k berühren. Zur Begrenzung der

Auswärtsbewegung sind die längeren Schenkel der Schwungkörper J₁ und J₂ mit verstellbaren isolierten Anschlägen W₁, W₂ versehen, die nur einen verhältnismäßig geringen Ausschlag zulassen.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Reihenschlußmotor zum Anschluß an ίο Gleich- und Wechselstrom mit mehreren für verschieden hohe Spannungen bemessenen Wicklungen und einem Fliehkraftregler zur Erzielung einer konstanten Drehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (w_lt W₂ ■. ■) mit Hilfe des Fliehkraftreglers selbsttätig eingeschaltet werden.

2. Motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des Fliehkraftreglers, daß beim Einschalten einer Wicklung (z. B. W₁), die für eine kleinere Spannung bestimmt ist, die Wicklung (z.B.W₂) für eine höhere Spannung dauernd angeschlossen bleibt.

3. Motor, insbesondere nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Wicklung (w_s) mit hohem Widerstand vorgesehen ist, die auch nach Abschaltung der Wicklung (z. B. W₂) für die höchste Spannung nicht abgeschaltet wird, so daß der Fliehkraftregler stets nur Teilströme zu unterbrechen hat.

4. Motor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungkörper (J₁, S₂) des Fliehkraftreglers beim Wirksamwerden der Fliehkraft in bezug : auf die Mittelachse (α) gleichmäßig verteilt sind.

5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Zapfen (S₁, Z₂) drehbar gelagerten Schwungkörper (J₁, J₂) an ihren kürzeren Schenkeln Kontakte (A₁₁A₂) tragen, von denen der eine

der die Wicklung (W₁) für die niedrigste Spannung einschaltet, weniger weit nach außen vorsteht als der andere Kontakt (Tz₂), der die Wicklung (w_s) für eine höhere Spannung in Betrieb setzt.

6. Motor nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kon- takte (A₁, A₂) tragenden Schwungkörper (J₁, J₂) mit den äußeren Mantelteilen Qi₁, ho) des Fliehkraftreglers leitend verbunden sind, die ihrerseits den Strom durch Bürsten (^d₁, d₂) erhalten, an die die Wicklungen (W₁, W₂) angeschlossen sind, während eine dritte Bürste (d_s), die mit der zusätzlichen Wicklung (w₃) in Verbindung steht, den Strom auf eine Scheibe (j₃) überträgt, die, von den übrigen Teilen isoliert, den oberen bzw. vorderen Abschluß des Fliehkraftreglers bildet.

7. Motor nach. Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Schwungkörper (J₁, J₂) zusammenziehende Feder (f) durch mit gegenläufigem Gewinde versehene Stifte (t_lt f₂) in Isolierbuchsen (J₁, i₂) der Schwungkörper .(J₁, J₂) befestigt ist, so daß die zentrische Lage der beiden Schwungkörper (J₁₁J₂) zueinander ohne Rücksicht auf die jeweils eingestellte Federspannung gewahrt bleibt.

8. Motor nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an den kürzeren Schenkeln der Schwungkörper (J₁, J₂) vorgesehenen Kontakte (A₁, A₂) aus einfachen Gewindestiften bestehen, so daß die Kontakte (A₁, A₂) leicht auswechselbar sind.

9. Motor nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Begrenzung des Ausschlages der längeren Schenkel der Schwungkörper (J₁, J₂) dienenden isolierten Anschläge (M₁, W₂) auf Gewindestiften sitzen, so daß sie sich bequem einstellen und auswechseln lassen.

Hierzu ϊ Blatt Zeichnungen