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Einrichtung zur Erzielung des funkenfreien selbständigen Anlaufens
und der synchronen Drehzahl von Elektromotoren Die bekannten Synchronmotoren sind
nicht allgemein verwendbar, weil eine Gleichstromquelle für die Erregung der Feldmagnete
erforderlich ist, weil sie nicht von selbst anlaufen, sondern erst durch einen besonderen
Antriebsmotor auf synchrone Drehzahl gebracht werden müssen und weil sie Iw#i l@l@erlastun;g
aus dein Tritt fallen und -stehenbleibeti.
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Gegenstand und Zweck der Erfindung ist eine I:inriclitung, welche
den Bau von Synchronmotoren ermöglicht, welche r. selbst auf synchrone Drehzahl
anlaufen, 2. bei Überlastung oder kurzen Stromunterbrechungen zwar aus dem Tritt
fallen, al`er nicht stehenbleiben, sondern asynchron weiterIaufen und nach Behebung
der Überbelastung die s:. »clin)ne Drehzahl wieder annehmen. Nachstehend wird die
Erfindung an Hand der Zeichnung an zwei Ausfii'hrungsbeispielen beschrieben.
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Zwischen den Polen r des mit Wechselstrom gespeisten Stators der Fig.
I befindet sich der normal gewickelte Doppel-T-Anker mit den Polen 2. Der Anfang
seiner Wicklung ist isoliert zu dem auf dier Motorwelle angebrachten Schleifring
3 geführt, das l#:nde seiner Wicklung ebenfalls isoliert zu dem auf der gleichen
Welle angebrachten Unterbrecher d. Der Unterbrecher trägt auf seiner Mantelfläche
zwei einander gegenüberliegende, miteinander in leitender Verbindung stehende Metallflächen
5, welche durch zwei gleich große, mit nichtleitendem Stoff ausgefüllte Lücken getrennt
sind.
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Alt dem Schleifring 3 liegt die Bürste 6, an dem
i;nterbreclier
4 die beiden Bürsten 7 und B. Die Bürsten 6 und 7 sind miteinander leitend verbunden.
Zu dem Bürstenpaar 6 und 7 einerseits und der Bürste 8 andererseits ist der veränderliche
Widerstand 9 parallel geschaltet. Sobald der Stator i unter Strom steht, wird in
der Rotorwicklung ein Strom induziert, welcher, solange die Rotorwicklung über das
Bürstenpaar 6 und 7 kurzgeschlossen ist, den Rotor in die in Fig. I, gezeichnete
Stellung dreht, in welcher sich die beiden Pole des Rotors der neutralen Zone zwischen
den Polen des Stators befinden. Da in dieser Stellung des Rotors die leitende Verbindung
der Bürste 7 mit einer der beiden Metallflächen 5 des Unterbrechers 4 und damit
mit dem entsprechenden Ende .der Rotorwicklung unterbrochen wird, wird der Kurzschluß
der Rotorwicklung aufgehoben. Der nach Unterbrechung des Kurzschlusses seiner Wicklung
ihrer Wirkung nicht mehr unterliegende Rotor kann daher seiner Trägheit folgend
die Drehung über die eben beschriebene Stellung fortsetzen. Nachdem er einen weiteren
Teil der Drehung zurückgelegt hat, erreicht jetzt die andere Metallfläche des Unterbrechers
die Bürste 7 und schließt die Rotorwicklung erneut kurz, wodurch der Rotor eine
Geschwindigkeitszunahme erfährt und nach einer Drehung von i8o Grad gegenüber der
vorher beschriebenen Stellung wieder eine solche einnimmt, in welcher seine beiden
Pole der neutralen Zone gegenüberstehen und der Kurzschluß der Rotorwicklung wieder
unterbrochen wird. Durch die Wiederholung dieser Vorgänge nimmt der Rotor in asynchronem
Lauf eine Drehzahl an, welche von der aufgenommenen Stromstärke und der Belastung
des Motors abhängig ist, vorausgesetzt, daß der veränderliche Widerstand 9, welcher
das Bürstenpaar 6 und 7 mit der Bürste 8 verbindet, ganz geöffnet oder sehr groß
ist. Wird dieser Widerstand verkleinert, so fließt mit seiner zunehmenden Verkleinerung
entsprechend der Abnahme seines Ohmschen Widerstandes ein wachsender Strom durch
die Rotorwicklung, auch dann, wenn die Bürste 7 nicht mehr einer der beiden Metallflächen,
sondern einem der beiden nicht leitenden Flächen des Unterbrechers anliegt. Da die
Bürste 8 so angeordnet ist, daß sie der Metallfläche des Unterbrechers bereits anliegt,
bevor die gleiche Fläche die Bürste 7 verlassen hat, findet der in der Rotorwicklung
induzierte Strom jetzt seinen Weg über die Bürste 6, den veränderlichen Widerstand
9 und die Bürste B. Dieser über den Widerstand fließende Strom hat zur Folge, daß
der Rotor bei seiner Weiterdrehung über die Stellung hinaus, in welcher seine Pole
der neutralen Zone gegenüberstanden, je nach der Größe des eingeschalteten Teiles
des veränderlichen Widerstandes mehr oder weniger .gebremst wird, weil ein in der
Rotorwicklung fließender Induk- 1i tionsfluß die Rotorpole in die Stellung gegenüber
der neutralen Zone zu drehen und in dieser festzuhalten sucht.
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Bei einer gewissen Stellung des veränderlichen `'Widerstandes nimmt
der mit über- oder untersynchrotter Drehzahl rotierende Rotor die synchrone Drehzahl
ohne jede Schlüpfung an. Bei synchroner Drehzahl fällt nämlich die Stellung des
Rotors, in welcher seine Pole der neutralen Zone gegenüberstehen, mit dem Zeitpunkt
zusammen, in welchem der Erregerstrom des Stators und der Strom in der Wicklung
des Rotors den Wert Null haben. Sobald die synchrone Drehzahl erreicht ist und solange
sieh die Belastung des Motors nicht oder nur innerhalb gewisser Grenzen ändert,
fällt die bremsende Wirkung des veränderlichen. Widerstandes bzw. des durch ihn
fließenden Stromes fort, weil die Rotorstellung, in welcher er bei asynchronen Lauf
des Rotors auf diesen einwirkt, mit dem Nullwert des Stromes in Stator und Rotor
zusammenfällt. Sobald aber der Rotor eine andere als die synchrone Drehzahl annehmen
will, die Pole des Rotors also nicht mehr im Zeitpunkt des Nullwertes des Erregerstromes
die neutrale Zone passieren, setzt die in Richtung auf synchrone Drehzahl regulierende
Wirkung des veränderlichen Widerstandes bzw. des ,durch ihn fließenden Stromes sofort
wieder ein. Nach Erreichung der synchronen Drehzahl kann der veränderliche Widerstand
9 kurzgeschlossen und die Bürste 8 vom Unterbrecher abgehoben werden, solange sich
die Belastung des Motors nicht ändert bzw. keine Netzstromsc'hwankungen zu befürchten
sind.
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Ein weiterer Zweck und Vorteil des veränderlichen Widerstandes und
der Bürste 8 in vorstehend, beschriebener Anordnung ist die Verhinderung des Feuerns
der Bürsten und damit die Erzielung absoluter 'Radiostörfreiheit. Da nämlich die
Bürste 8 der Metallfläche des Unterbrechers bereits anliegt, bevor letztere die
Bürste 7 verlassen hat, entsteht an der Bürste 7 kein Öffnungsfunke, weil der Strom,
welcher einen solchen verursachen könnte, jetzt über die Bürste 8, den Widerstand
9 und die Bürste 6 abfließen kann. Ebenso liegt die Bürste 7 einer Metallfläche
des Unterbrechers an, wenn die Verbindung zwischen der Bürste 8 und der anderen
Metallfläche des Unterbrechers unterbrochen wird, so @daß an dieser Bürste ein Funke
nicht entstehen kann.
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In Fig. II ist die in vorstehendem an einem Induktionsmotor beschriebene
Einrichtung an einem kleinen Motor einfachster Bauart dargestellt. Vor oder zwischen
den Polen eines Elektromagneten rotiert ein wicklungsfreier Anker i i. Die Ankerwelle
trägt zwei miteinander leitend verbundene Schleifringe, von denen der eine als Unterbrecher
12 mit zwei einander .gegenüberliegenden, nichtleitenden Sektoren ausgerüstet ist.
Der von der Stromquelle kommende Strom fließt über die Feder 14, einen der beiden
Metallsektoren des Unterbrechers 12, den Schleifring 13, die Schleiffeder 15 und
die Magnetwicklung zur Stromquelle zurück. Sobald der Anker den Magnetpolen gegenübersteht,
wird der Strom für einen Teil der weiteren Drehung unterbrochen, um kurz darauf
erneut geschlossen zu werden. Die durch die abwechselnde Schließung und Öffnung
des Stromes je nach dessen Stärke und nach. der Belastung des Motors erzeugte Drehzahl
des Ankers kann in der gleichen Weise,
wie an Fig. I beschrieben,
durch einen zu den beiden Schleiffedern 14 und 15 parallel geschalteten veränderlichen
Widerstand mit der Netzfrequenz synchronisiert werden. Auch für diese einfache Ausführung
gilt das vorstehend über Radiostörfreiheit und die Möglichkeit der Abschaltung des
veränderlichen Widerstandes nach Erreichung der synchronen Drehzahl Gesagte.