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Einrichtung zur stufenlosen Drehzahlverstellung und -regelung von
Ein- und Mehrphasenmotoren Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur stufenlosen
Drehzahlverstellung und -regeleng von Ein- und Mehrphasenmotoren. Bekannte Einrichtungen
dieser Art weisen eine Kontaktvorrichtung auf, die einerseits durch ein mit der
Motorwelle verbundenes und auf deren Drehzahländerungen ansprechendes Regelorgan
und andererseits durch ein willkürlich verstellbares Regelorgan steuerbar ist und
zur Beeinflussung eines die Drehzahl des Motors kontrollierenden Steuerstromkreises
dient. Gemäß der Erfindung liegt das Neue einer solchen Einrichtung darin, daß die
Kontaktvorrichtung zwei nacheinander zur Wirkung bringbare Schaltkontaktpaare aufweist,
deren eines zum Einschalten .eines Vorwiderstandes in den Steuerstromkreis und deren
anderes zum völligen Unterbrechen des Steuerstromkreises bestimmt ist.
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Bei kleineren Motoren kann der Steuerstromkreis gegebenenfalls mit
dem Speisestromkreis zusammenfallen.
Weitere Merkmale der Erfindung
ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung; in welcher
rein beispielsweise einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt
sind.
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Fig. I zeigt das eigentliche Regelorgan im Längsschnitt, während Fig.
2 ein allgemeines Schaltungsschema für die Regelung eines Drehmotors darstellt;
Fig. 3 zeigt das Schema für einen Einphasen-Reihenschlußmotor.
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Gemäß der dargestellten Ausführung nach Fig. I ist die Welle I eines
zu regelnden Motors 27 (Fig. 2) fest verbunden mit dem Läufer 2 eines Regelorgans
in Form .eines Fliehkraftreglers. In Lagern 3a des Läufers 2 sind zwei Fliehgewichtsarme
3 schwenkbar gelagert, die mit auswechselbaren, veränderlichen Gewichten 4 versehen
sind. Auf der Verlängerung Ia der Welle I ist ein Schieber 5 aus Isoliermaterial
in axialer Richtung verschiebbar angeordnet, der durch einen Bund 5a mit Metallscheibe
5b in den Bereich der Fliehgewichtsarme 3 hineinragt. Zwischen dem Bund 5, und dem
Läufer 2 ist eine Schraubenfeder 6 und innerhalb dieser eine weitere Schraubenfeder
7 angeordnet. Die Federung 6, 7 ist bestrebt, den Schieber 5 mit seinem aus einer
Stahlniete bestehenden Ende 8 in Richtung der Kontaktvorrichtung a., -a, b, b1 und
c zu drücken: Der Schieber 5 liegt gegen die Fliehgewichtsarme an, die im Betrieb
auf eine Verstellung des Schiebers 5 -in entgegengesetzter Richtung hinwirken.
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Die Kontaktvorrichtung besteht aus einer baulichen Einheit, welche
die eigentlichen Kontaktstücke a, b, b1 und c aufweist. Die Kontaktstücke a und
b sitzen an Federzungen, welche die Anschlüsse A und B besitzen und an einem Isolierblock
9 sitzen, durch den sie fest am Träger des Anschlusses C und des Kontaktes c angeordnet
sind. Der Träger und Anschluß C ist seinerseits fest an einem zur Motorwelle I,
Ia, und zu einem Regelorgan I4 axial und unverdrehbar, längs beweglich geführten
Isolierblock Io befestigt. Der Isolierblock Io besteht aus einem Vierkant, der eine
entsprechende Vierkantdurchbrechung einer Wandplatte II des Reglergehäuses durchsetzt.
Zwischen der Isolierwand II und .einem Bund I2 des Isolierblockes Io ist eine Schraubenfeder
I3 eingesetzt, durch welche die bauliche Einheit der Kontaktvorrichtung gegen das
Ende I4b einer Gewindespindel 14a angedrückt wird, an deren freiem Ende ein willkürlich
verstellbares Regelorgan in Form eines Handgriffes I4 angeordnet ist. Die Kontaktvorrichtung
a1, a, b, b1, c ist so angeordnet und ausgebildet, daß die Kontakte, wenn sie keiner
äußeren Einwirkung unterworfen sind, sich: in geöffnetem Zustand befinden. An Stelle
eines Handgriffes I4 mit Gewindespindel I4a, I4b kann beispielsweise auch ein Schieber
für Fußbetätigung vorgesehen sein.
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Gemäß dem Schema nach Fig. 2 sind nun die Anschlüsse A, B, C der geschilderten
Kontaktvorrichtung wie folgt geschaltet: Der Anschluß A des Kontaktes a ist einerseits
über eine Funkenlöschvorrichtung, die aus einer Kapazität 2I und einer Impedanz
22 besteht, mit dem einen. Negativpol eines Plattengleichrichters 23 und andererseits
mit der Leitung von hintereinandergeschalteten Außenkernspulen 24a, 24c 25a, 25c
und 26a, 26c verbunden, deren. Endleitung an den Positivpol des Plattengleichrichters
23 angeschlossen ist. Die genannten Außenkerne sind Bestandteile von Regeldrosseln
24, 25 und 26, deren Mittelkerne 24b, 25b und 26b von Wicklungen umgeben sind, die
die Phasenströme R, S, T des zu regelnden Drehstrommotors 27 führen..
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Die Außenkernspulen der Regeldrosseln sind in bezug auf die Mittelkernspulen
so geschaltet, daß die von der Mittelkernspule in ihnen - erzeugte Induktionsspannung
kompensiert wird. Es ist noch zu bemerken, daß der Mittelkern jeder Regeldrossel
einen doppelt so großen Querschnitt aufweist wie einer der beiden zugehörigen Außenkerne.
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Der zweite Kontakt b bzw. dessen Anschluß B ist über einen Vorwiderstand
2o direkt mit dem Kontakt c bzw. dessen Anschluß C verbunden, welcher seinerseits
;direkt an den Negativpol des Gleichrichters 23 angeschlossen ist. Der Trockengleichrichter
z3 ist einerseits mit einer Leitung, z. B. T des Motorstromkreises und andererseits
mit der Erde verbunden. Gemäß der vorstehend beschriebenen Schaltung besteht somit
der Regelstromkreis aus einem besonderen, durch den Gleichrichter 23 erzeugten Gleichstrom.
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Die Wirkungsweise der vorstehend in ihrem Aufbau beschriebenen Einrichtung
zur Drehzahlverstellung von Drehstrommotoren ist wie folgt: Zur Drehzahlsteigerung
wird der Handgriff I4 im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch die Kontaktvorrichtung als
Ganzes bis zum Anschlag des Kopfes a1 gegen das Ende 8 des Schiebers 5 verschoben
wird, so daß sich zunächst die Kontakte a-b schließen. Der Kopf 8 des Schiebers
5 wirkt als harter Anschlag, da der Druck der Federn 6, 7 größer ist als. der Druck
der Federkontakte a und b. Durch .den .erwähnten Kontaktschluß wird der Strom im
Regelstromkreis, d. h. der Erregergleichstrom für die Regeldrosseln 24, 25 und 26
des Motors 27 zunächst über den Vorwiderstand 2o eingeschaltet, wodurch jeweils
die bei-dien Außenkerne der drei Regeldrosseln erregt werden. Dadurch wird der Magnetfluß
der zugehörigen Mittelkerne 2'4b, 25b und 26b derart beeinflußt, daß sich der induktive
Widerstand in den Mittelkernspulen vermindert. Der ohmsche Widerstand der Mittelkernspulen
ist so bering, daß der ohm.sche Spannungsabfall kleiner als 5 % ist. Deren Impedanzen
können eo bemessen sein"daß bei fehlender Gleichstromerregung iin.den,betreffenden
Außenkernen der Motor 27 nur mit @geringer Drehzahl umläuft. Infolge der Spannungserhöhung
am Motor durch die beschriebene Betätigung :des Handgriffes 14 beginnt sich der
Motor 27 rascher zu drehen. Bei weiterem Drehen des Handgriffes 14 schließt sich
nun auch der Kontakt bi c, wodurch der Vorwiderstand
2o überbrückt
und dadurch eine weitere Erregerstromerhöhung für die Regeldrosseln 24, 25 und 26
herbeigeführt wird. Die Drehzahl des Motors 27 erhöht sich daher weiter auf den
gewünschten Wert, ohne daß bei diesem Regelvorgang Pendelerscheinungen auftreten
und ohne daß der Motorstrom unterbrochen wird.
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Zur Drehzahlverminderung wird er Handgriff I4 im Gegenuhrzeigersinn
gedreht. Unter dem Einfluß der Feder 13 wird hierbei die bauliche Einheit der Kontaktvorrichtung
in Richtung des Handgriffes 14 verschoben, wodurch zunächst nur die Kontakte b1
-c geöffnet werden, während die Kontakte a-b noch geschlosslen sind. Hierbei wird
der Vorwiderstand 2o wieder eingeschaltet, so daß ein Spannungsabfall im Erregerstromkreis
eintritt, wodurch der Widerstand der Mittelkernspulen der Regeldrosseln sich erhöht
und demzufolge die Motordrehzahl sinkt. Wird der Handgriff 14 weiter im Gegenuhrzeigersinn
gedreht, so öffnen sich auch die Kontakte a-b, so daß :die Erregung der Regeldrosselaußenkerne
unterbrochen wird. Der Widerstand der Mittelkernstromspulen der Regeldrosseln steigt
hierbei auf den Höchstwert, wodurch die Klemmenspannung des Motors 27 auf den kleinsten
Wert sinkt.
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Der Fliehkraftregler 2, 3 und 4 hat die Aufgabe, allzu rasche Drehzahländerungen,
insbesondere bei Belastungsschwankungen, auszugleichen. Der Regler bewirkt mit dem
Schieber 5 den nötigen Abstand zwischen den Kontakten a, b, b1 und c, zwischen welchen
sich unter Mitwirkung der Funkenlöscheinrichtung die Erregerimpulse bilden.
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Falls die Motordrehzahl rasch ansteigt, schwingen die Gewichte 4 radial
nach außen, worauf die Arme 3 auf den Schieber 5 entgegen dem Druck der Schraubenfedern
6 und 7 einwirken, worauf eine Verschiebung des Schiebers 5 erfolgt und die Kontakte
a-b und b1-c sich öffnen. Die Folge davon ist, daß der Regelstromkreis und damit
die Erregung der Regeldrosseln 24, 25 und 26 ausgeschaltet wird, worauf der Widerstand
der zugehörigen Mittelkernstromspulen 24b, 25b und 26b aus den obenerwähnten Gründen
auf seinen Höchstwert ansteigt. Die Klemmenspannung sinkt daher und dementsprechend
die Drehzahl des Motors 27.
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Der umgekehrte Vorgang erfolgt bei zunehmender Belastung. In diesem
Fall schwingen, infolge Verminderung der Geschwindigkeit, die Reglergewichte 4 radial
nach einwärts, der Druck auf den Schieber 5 vermindert sich und die Federn 6 und
7 verschieben den Schieber 5, so daß sich die Kontakte a-b und b1-c schließen und
die Spulen der Außenkerne der Regeldrosseln 24, 25 und 26 den vollen Erregerstrom
erhalten.
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Wird der Motor abgestellt, ohne daß der Regelgriff 14 zurückgedreht
wird, so drückt der Kopf 8 des Schiebers 5 auf a1, b1 und hält die Kontakte geschlossen.
Wird der Motor wieder eingeschaltet, so geht seine Drehzahl so hoch, bis die dem
Belastungszustand entsprechenden Kontakte geöffnet sind. Bei kleineren Reihenschlußmotoren,
die beispielsweise an den Lichtstrom angeschlossen werden, sind die Anschlüsse A
und C der Kontakte a, c direkt an die Motorstromleitung angeschlossen, während der
Anschluß B des Kontaktes b über einen Vorwiderstand 2o mit dem Kontakt c bzw. der
Stromleitung und über den Vorwiderstand 2o und einen Kondensator 28 mit dem Kontakt
a bzw. der Motorstromleitung verbunden ist. In diesem Falle bildet der Kondensator
28 die notwendige Funkenlöschvorrichtung, während der Vorwiderstand 2o an Stelle
der Drosseln als dämpfendes Organ wirkt.
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Es ist noch darauf hinzuweisen, daß von den beiden Federn 6 und 7
im Regler die eine schwächer ist als die andere. Für die schwächere Feder wäre die
maximale Durchfederung schon im unteren Drehzahlbereich erreicht. Die stärkere Feder
erweitert den Drehzahlbereich, indem für eine bestimmte Durchfederung eine höhere
Drehzahl nötig ist als für die schwächere Feder.
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Durch die Erfindung ist eine Einrichtung geschaffen, die einen linearen
Verlauf der Motordrehzahl, und zwar sowohl bei zunehmender als auch bei abnehmender
Belastung gewährleistet.
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Die Regelung erfolgt in beiden Drehrichtungen gleich gut. Zufolge
der Kleinheit des eigentlichen Reglers, seiner billigen Herstellung, der geringen
Steuerleistung und des kleinen Verschleißes, der leichten Anbaumöglichkeit und vielseitigen
Verwendung, stellt die Einrichtung eine technische Bereicherung dar.