DE74684C

DE74684C - AC driving machine with short circuit device

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Publication number: DE74684C
Application number: DENDAT74684D
Authority: DE
Original assignee: MASCHINENFABRIK OERLIKON in Oerlikon b. Zürich, Schweiz
Anticipated expiration: 1913-01-01

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21: Elektrische Apparate.CLASS 21: Electrical apparatus.

Die bis jetzt bekannten Wechselstrommotoren leiden an dem Uebelstande, zum Angehen eine verhä'ltnifsmä'fsig grofse Stromstärke zu verbrauchen. Die vorliegende Erfindung, welche sich sowohl für Motoren mit einphasigem als mehrphasigem Wechselstrom eignet, hat den Zweck, Wechselstrommotoren mit grofser Anzugskraft bei geringem Stromverbrauche herzustellen und bei Verwendung von einphasigem Wechselstrom dem Anker zugleich die erforderliche Anfangsgeschwindigkeit zu ertheilen.The AC motors known up to now suffer from the problem of starting a to consume relatively large amperage. The present invention, which is applicable to both single-phase and multi-phase alternating current has the purpose of making alternating current motors with greater pulling force to produce with low power consumption and when using single-phase alternating current the armature at the same time the required Initial speed to be given.

In Fig. ι ist als Anker A ein Gramme'scher Ring angenommen. Ebenso wie bei einer Gleichstrommaschine sind die einzelnen Spulen mit den Stegen eines Stromwenders C verbunden, auf welchem zwei Bürsten P₁ und P₂ schleifen. Beim Anlassen des Motors wird der Strom J₁ nicht nur dem Felde, sondern auch dem Anker zugeführt. Der Wechselstrommotor arbeitet jetzt bei richtiger Bürstenstellung wie ein Hauptstrommotor für Gleichstrom; der maximale Strom im Anker fällt stets mit dem maximalen Felde zusammen, der Motor wird daher unter günstigen Bedingungen und mit grofser Zugkraft angehen. Der in den Stromkreis eingeschaltete Widerstand R gestattet eine Regelung der Stromstärke und der Zugkraft. Sobald der Anker sich dem synchronen Gange nähert, was nur sehr kurze Zeit dauert, werden die Stromwenderstege unter sich kurzgeschlossen. Hierzu dient ein auf der Welle verschiebbarer und von dieser isolirter Ring S, welcher mittelst eines Hebels an die Stege geprefst wird.A Gramme ring is assumed as anchor A in FIG. As with a DC machine, the individual coils are connected to the webs of a commutator C , on which two brushes P ₁ and P ₂ slide. When the engine is started, the current J ₁ is fed not only to the field, but also to the armature. If the brush position is correct, the AC motor now works like a main-current motor for direct current; the maximum current in the armature always coincides with the maximum field, the motor will therefore start under favorable conditions and with a large pulling force. The resistor R , which is switched on in the circuit, allows the amperage and the tensile force to be regulated. As soon as the armature approaches synchronous gear, which only takes a very short time, the commutator bars are short-circuited among themselves. A ring S, which can be moved on the shaft and is isolated from it, is used for this purpose and which is pressed onto the webs by means of a lever.

Der Strom geht jetzt unmittelbar von einer Bürste zur anderen, die Funkenbildung am Stromwender kommt ganz in Wegfall und der Anker arbeitet wie ein Kuzschlufsanker. Durch die Anwendung einer Kurzschlufsvorrichtung können die Bürsten nach Inbetriebsetzung auch ganz vom Stromwender abgehoben werden. Mittelst eines Schwungkraftreglers kann das Ein- und Ausrücken des Kurzschlufsringes selbstthätig geschehen.The current now goes directly from one brush to the other, sparking on the There is no need for a commutator and the anchor works like a Kuzschlufsanker. By The brushes can also use a short circuit device after commissioning completely lifted from the commutator. By means of a inertia regulator, the input and disengagement of the short-circuit ring happen automatically.

Es ist natürlich nicht nöthig, dafs alle Spulen des Ankers mit dem Stromwender verbunden werden; es genügt, einen Theil derselben an die Stege zu führen. In Fig. 3 ist eine solche Anordnung dargestellt. Die Enden der Spulen ο ο sind mit den Stegen verbunden, der Kurzschlufs derselben erfolgt nach Intriebsetzung des Motors wieder durch den Ring S. Die Enden der Spulen ρ ρ sind dagegen kurz geschlossen. Die Spulen ο ο und ρ ρ sind neben einander, wie in Fig. 3, oder auch über einander angeordnet.It is of course not necessary that all the coils of the armature be connected to the commutator; it suffices to lead part of it to the bridges. Such an arrangement is shown in FIG. The ends of the coils ο ο are connected to the webs, the short circuit of the same takes place after the engine is started again by the ring S. The ends of the coils ρ ρ , on the other hand, are short-circuited. The coils ο ο and ρ ρ are arranged next to one another, as in FIG. 3, or on top of one another.

Im Allgemeinen wird es nicht rathsam sein, die Spulen ρ ρ kurz zu schliefsen, denn bei der Inbetriebsetzung des Motors, d. h. bei ruhendem Anker wirken dieselben wie die secundären kurz geschlossenen Windungen eines Stromwandlers, d. h. sie verzehren eine grofse Menge Energie, ohne etwas zum Antriebe des Motors beizutragen. Um diesen Uebelstand zu vermeiden, führt man die Enden der Spulen ρ ρ in eine zweite, auf der Achse sitzende Kurzschlufsvorrichtung und schliefst sie erst kurz, nachdem der Anker eine gewisse Geschwindigkeit erlangt hat.In general, it will not be advisable to close the coils ρ ρ briefly, because when the motor is started, i.e. when the armature is at rest, the same work as the secondary short-circuited windings of a current transformer, i.e. they consume a large amount of energy without anything to drive them of the engine. In order to avoid this inconvenience, one leads the ends of the coils ρ ρ into a second short-circuit device sitting on the axis and only closes it shortly after the armature has reached a certain speed.

Um keine zu hohe Umdrehungszahl zu erreichen, wird man grofse Wechselstrommotoren stets mehrpolig ausführen. Die Verbindung der Spulen mit dem Stromwender kann in dem Falle nach einem Schema für Parallelschaltung oder Reihenschaltung geschehen. Letztere hat den Vorzug, dafs nur zwei Bürsten erforderlich sind; auch braucht man nicht sämmtliche Stege kurz zu schliefsen. Ist die ZahlIn order not to achieve an excessive number of revolutions, large AC motors are used always carry out multi-pole. The connection of the coils with the commutator can be done in the case happen according to a scheme for parallel connection or series connection. The latter has the advantage that only two brushes are required; also you don't need to close all bridges briefly. Is the number

der Polpaare = η und die Zahl der Stege = %, so genügt es, wenn Stege kurz geschlossenof the pole pairs = η and the number of webs = %, it is sufficient if the webs are short-circuited

In Fig. 4 ist eine vierpolige Anordnung mit Reihenschaltung der Ankerstäbe dargestellt. Der Anker zählt am Umfange 26 Stäbe und der Stromwender hat 13 Stege. Schliefst man mit dem Ringtheil S sieben Stege kurz, so bilden je vier Stäbe eine kurzgeschlossene Wickelung, z. B. a, 11', 11, 5', 5, b. 4 shows a four-pole arrangement with the armature rods connected in series. The anchor has 26 bars and the commutator has 13 bars. If you close seven bars with the ring part S , then four bars each form a short-circuited winding, e.g. B. a, 11 ', 11, 5', 5, b.

Es ist ohne Weiteres klar, dafs die für einen Ringanker gegebenen Wickelungen mit Kurzschlufs-Stromwender auch für Trommel- und Scheibenanker verwendbar sind. Ebenso können die gegebenen Anordnungen umgekehrt werden, indem man den Anker festhält und das Magnetfeld sich drehen läfst. Anstatt die Ankerwickelung zum Antriebe des Motors in Reihe mit dem Feldstrome zu schalten, kann dieselbe auch im Nebenschlufs dazu liegen.It is immediately clear that the windings given for a ring armature have a short-circuit commutator can also be used for drum and disc anchors. The given arrangements can also be reversed, by holding the armature and letting the magnetic field rotate. Instead of the armature winding It can also be connected in series with the field currents to drive the motor lie in the sideline to it.

In Fig. 7 ist ein Schema mit dem Anker im Nebenschlüsse dargestellt. Pr bedeutet die primäre, S₁ und S₂ die secundäre Wickelung eines Stromwandlers. Die Feldwickelung liegt in dem einen Theil S₁ und die Ankerwickelung im anderen Theil S₂ der secundä'ren Wickelung. Die Kurzschlufsvorrichtung des Stromwenders ist so einzurichten, dafs beim Einschieben die Bürsten P₁ und P₂ selbsttätig abgehoben werden.In Fig. 7 a scheme is shown with the anchor in shunts. Pr means the primary, S ₁ and S ₂ the secondary winding of a current transformer. The field winding lies in one part S ₁ and the armature winding in the other part S _{2 of} the secondary winding. The short-circuit device of the commutator must be set up in such a way that brushes P ₁ and P _{2 are} automatically lifted when pushed in.

Ist der Anker mit zwei Wickelungen versehen, von denen die eine in sich kurz geschlossen und die andere mit den Stegen des Stromwenders verbunden ist, so können die secundären Windungen S₂ allmälig aus dem Ankerstromkreis ausgeschaltet und zugleich die Windungszahl S₁ im Feldstromkreise erhöht werden.If the armature is provided with two windings, one of which is short-circuited and the other is connected to the webs of the commutator, the secondary turns S _{2 can} gradually be switched off from the armature circuit and at the same time the number of turns S ₁ in the field circuits can be increased.

In Fig. 8 ist diese Schaltung dargestellt. Die Feldwickelung liegt zwischen K und e₂. Das Stromschlufsstück K ist verschiebbar und das Verhältnifs der Windungszahlen 5,: S₂ dadurch veränderlich. Ist K bis nach e\ verschoben, so sind die Bürsten P₁ und P₂ kurz geschlossen, der Anker wirkt jetzt wie ein Kurzschlufsanker; will man aber die Bürsten abheben, so mufs der Kurzschlufsring eingeschoben werden, somit würde diese zweite Wickelung des Ankers unwirksam sein.This circuit is shown in FIG. The field winding is between K and e ₂ . The Stromschlufsstück K is displaceable and the ratio of the number of turns 5: S _{2 can} be changed. If K is shifted to e \ , the brushes P ₁ and P _{2 are} short-circuited, the armature now acts like a short-circuit armature; But if you want to lift off the brushes, the short-circuit ring must be pushed in, so this second winding of the armature would be ineffective.

Ein Anker mit Stromwender und Kurzschlufsvorrichtung kann bei Wechselstrommotoren auch in folgender Weise Verwendung finden:An armature with commutator and short circuit device can also be used with AC motors can be used in the following ways:

Es wird nur dem Felde Strom zugeführt. Beim Anlassen des Motors werden die Bürsten mit einander kurz verbunden, oder es werden nur einzelne Stege kurz geschlossen, so dafs die Drähte des Ankers gruppenweise in Reihe geschaltet sind (Fig. 2). Erst nachdem der Anker eine gewisse Geschwindigkeit erlangt hat, werden alle Stege kurz geschlossen. Die zum Angehen erforderliche Stromstärke wird durch diese Antriebsweise vermindert.Electricity is only supplied to the field. When the engine is started, the brushes briefly connected to each other, or only individual webs are short-circuited, so that the Wires of the anchor are connected in series in groups (Fig. 2). Only after the anchor has reached a certain speed, all webs are short-circuited. The ones to tackle required amperage is reduced by this type of drive.

Die Kurzschlufsvorrichtung kann auch bei Ankern von Ein- und Mehrphasenmotoren, deren Wickelung nicht nach Art des Gramme-Ringes hergestellt ist, Verwendung finden, z. B. bei einem gewöhnlichen Kurzschlufsanker, um sowohl den Widerstand als auch die Selbstinduction desselben veränderlich zu machen. Der Anker wird zu dem Zwecke mit zwei oder mehr von einander unabhängigen Wickelungen nach Art der Ring- oder Trornmelwickelung versehen, welche an dem Umfange des Ankers neben einander oder radial über einander liegen. Die Enden von einer oder mehreren dieser Wickelungen werden mit den Stegen der Kurzschlufsvorrichtung verbunden, so dafs die betreffenden Wickelungen jederzeit in sich geschlossen und geöffnet werden können. In den Fig. 5 und 6 ist beispielsweise die Kurzschlufsvorrichtung für einen Kurzschlufsanker A mit Trommehvickelung und parallel geschalteten Drähten dargestellt. Fig. 5 stellt die Vorderansicht, Fig. 6 die Rückansicht des Ankers dar. Der Anker ist mit zwei Wickelungen versehen. Die äufsere Wickelung W₁ ist auf beiden Seiten des Ankers durch Metallringe in sich kurz geschlossen. Die zweite, innere Wickelung W₂. ist nur auf der Rückseite (Fig. 6) geschlossen, auf der Vorderseite (Fig. 5) führen die Drahtenden zu den Stegen C. Erst durch Anpressen des Ringes S oder durch eine Anzahl Stromschlufsfedern oder eine andere passende Vorrichtung können sämmtliche Stege C und damit die Wickelung W₂ kurz geschlossen werden. Werden mehrere Drähte der Wickelung W₂ in Reihe geschaltet, was sowohl bei Ring- als Trommehvickelung leicht ausführbar ist, so vermindert sich die Zahl der Stege CThe short circuit device can also be used for anchors of single and multi-phase motors whose winding is not made in the manner of the Gramme ring, e.g. B. with an ordinary short-circuit anchor to make both the resistance and the self-induction of the same variable. For this purpose, the armature is provided with two or more independent windings of the type of ring or drum winding, which are located next to one another or radially above one another on the circumference of the armature. The ends of one or more of these windings are connected to the webs of the short circuit device so that the windings in question can be closed and opened at any time. In FIGS. 5 and 6, for example, the short-circuit device for a short-circuit anchor A with drum wrapping and wires connected in parallel is shown. Fig. 5 shows the front view, Fig. 6 shows the rear view of the armature. The armature is provided with two windings. The outer winding W ₁ is short-circuited on both sides of the armature by metal rings. The second, inner winding W ₂ . is closed only at the rear (Fig. 6), on the front (Fig. 5) guide the wire ends to the lands C. Only by pressing the ring S or by a number Stromschlufsfedern or other suitable device can Sämmtliche webs C and the winding W _{2 can be} short-circuited. If several wires of the winding W _{2 are connected} in series, which is easy to do with both ring and drum winding, the number of webs C is reduced

Claims

Patent Claims:

1. In AC traction machines, the use of a short circuit device on Anchor, by means of which, those anchor windings or anchor wires which are connected to the mentioned device are connected, either automatically or by hand, while the driving machine is in motion, can be short-circuited among themselves.

2. In AC traction machines with a short circuit device on the armature according to claim ι. the use of the short circuit device as a current pickup device when starting the machine in order to switch the latter into the working circuit.

1 sheet of drawings.