<Desc/Clms Page number 1>
Dynamoolektrischer Regler.
Wird ein Asynchronmotor, während er an eine Ein-oder Mehrphasenspannung von bestimmte Frequenz angeschlossen ist, um ein Geringes hneller als mit seinen Leerlauftouren gedreht, dann tritt bekanntlich in ihm ein Gleichgewichtszustand ein, bei welchem zwischen Stator und Rotor kein Drehmoment vorhanden ist. Diese Gleichgewichtstourenzahl ist grundsätzlich von der Spannung unabhängig und wird nur durch die Frequenz bestimmt (Synchronismus). Wenn man die Drehung über jene Tourenzahl beschleunigt, entsteht ein negatives und wenn man sie verzögert, ein positives Drehmoment, welches mit der Differenz der Touren über oder unter Synchronismus rasch zunimmt.
Ähnlich ist das Verhalten einer Nebenschlussmaschine, nur ist-gleichviel ob Gleich-oder Wechselstrom in Betracht kommt-ihre Gleichgewichtstourenzahl von keiner Frequenz abhängig und von der angelegten Spannung auch nur insoweit, als bei stärkerer Eisensättigung die Feldstärke sich nicht proportianal mit der Spannung ändert.
Innerhalb jener Sättigungsgrenze, bis zu welcher die beiden Grössen proportional bleiben, wird die Gleichgewichtstourenzahl einer Nebenschlussmaschine durch die gegebenen Verhältnisse ihrer Konstruktion bestimmt, indem diese Tourenzahl von dem elektrischen Widerstand des Nebenschlusses und dem magnetischen Widerstand des Kraftflusses in einem Sinne, ferner von dem Windungszahlen der Anker-und Nebenschlusswicklung in entgegengesetztem Sinne abhängen würde, also lediglich von solchen Grossen, welche mit den Kupfer-und Eisendimensionen der Maschine ein für allemal festgelegt sind. Mit stärkerer Sättigung kann man aber den Einfluss der Spannung auf diese Tourenzahl beliebig vergrössern.
Man kann die Gleichgewichtstourenzahl willkürlich verändern, bei der Asynchronmaschine durch Änderung der Polzahl und bei der Nebenschlussmaschine durch Änderung der Windungszahl oder durch Widerstände im Erregerstromkreise oder durch Änderung des magnetischen Widerstandes.
Will man bewirken, dass das Drehmoment in Abhängigkeit von der Tourendifferenz in einem und dem anderen Sinne mehr oder minder rasch ansteigen, d. h. dass eine Tourenschwankung grössere oder kleinere Zugkräfte auslösen soll, so erreicht man dies durch die Wahl verschiedener Spannungen und bei der Nebenschlussmaschine auch durch gemischte Erregung.
Nach vorliegender Erfindung wird das dynamoelektrische Drehmoment, welches sich nach Massgabe der Differenz zwischen den wirklichen und den Gleichgewichtstouren, zwischen Stator und Rotor einer in Drehung befindlichen Maschine entwickelt, in folgender Weise wirksam gemacht und dazu benützt, um die Geschwindigkeit oder die Leistung (Spannung, Druck, Menge usw. ) von Maschinen oder Vorrichtungen zu regeln, welche Energie verbrauchen, liefern oder aufspeichern. Man verwendet als Regler eine Dynamomaschine von der beschriebenen Charakteristik und setzt den Stator nur lose auf das Gestell oder auf die Welle, so dass jener mit dem Rotor konzentrisch verdreht werden kann und verbindet den Stator kinetisch mit demj enigen Teile der Regelungsvorrichtung, dessen Lageveränderung die Energiezufuhr, die Steuerung oder Schaltung beeinflussen soll.
Im Falle man auf ein rotierendes Organ der Regelungsvorrichtung (Exzenter, Schneckengetriebe und dergl. ) einwirken will, setzt man den Rotor der Reglermaschine lose auf seine Welle, ohne ihn festzukeilen, so dass in Folge des Drehmomentes jener gegen diese sich verdrehen kann und verbindet Rotor und Welle mit denjenigen Teilen, deren
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Die zur Regelung benutzbaren Zugkräfte entstehen entweder, wenn man die Frequenz ) ezw. die Spannung letztere nur zwischen, vom Sättigungsgrade bedingten Grenzen-und nit diesen die Gleichgewichtstoucen konstant hält, währenddem die Rotortouren veränderlich ind, oder wenn man die Frequenz bezw. die Spannung bezw. das Feld veränderlich macht und
EMI2.2
gemacht werden.
Die Stellungen des verdrehbaren Teiles der Reglermaschine werden in dieser selbst oder n der mit ihr verbundenen Vorrichtung durch Anschlag oder durch federnde Hemmung begrenzt.
Man kann auch den Stator gegen das Gestell bezw. den Rotor gegen die Welle veränderlich und abwechselnd bremsen, z. B. elektromagnetisch durch dieselben Ströme, welche den Regler betätigen.
Als Beispiel für die Ausführung vorliegender Erfindung ist in Fig. 1 der Fall schematisch dargestellt, dass der Rotor R, nämlich der Anker A und der Kollektor C einer Nebenschlussmaschine auf der Welle verkeilt mittels Antrieb U von der Hauptmaschine in Umdrehung gehalten wird. Der aus den Feldmagneten F mit den Bürstenträgern B bestehende Stator S ist am Maschinengestell nicht befestigt, sondern zu beiden Seiten auf Ansätzen der Lagerköpfe L, welche zu Zapfen D ausgebildet sind, gelagert, so dass der Stator sich um den Rotor konzentrisch mit diesem verdrehen kann. Die Bürsten und die Magnetspulen sind in Parallelschaltung mittels biegsamer Kabel, an deren Stelle auch Schleifkontakte benützt werden können, an eine Stromquelle angeschlossen.
Am Gehäuse des Stators sitzt ein Zahngetriebe Z, welches die Einstellung des Reglerorganes, Ventils, Schalters usw. vermitteln soll.
In Fig. 2 ist beispielsweise an der Welle eines Wechselstromkollektormotors, dessen Tourenzahl durch Verstellen der Bürsten geregelt werden soll, kann neben dem Kollektor C der mit Kurzschlusswicklung versehene Rotor R einer kleinen Asynchronmaschine aufgekeilt. Der Stator S ! sitzt mit dem einseitigen Gebaut und der Büchse D verdrehbar auf der Welle und trägt gleichzeitig die Bürstenbolzen B. Der Stator ist an den Betriebsstrom angeschlossen, die Reglermaschine empfängt also die gleiche Frequenz wie der zu regelnde Hauptmotor.
Je nach der Polzahl der ersten Maschine wird die Tourenzahl des Wechselstrommotors durch Bürstenverschiebung geregelt, indem jedesmal eine Stellkraft wirksam wird, sobald die Urnlaufsgeschwindigkeit der für beide Maschinen gemeinsamen Welle von der Synchrontourenzahl der Reglermaschine abweicht. Die Stellkraft bringt die Bürsten sofort in diejenige Lage, bei welcher der Motor mit der eben erforderlichen Zugkraft die bestimmte Tourenzahl erreicht.
Um mit einem allgemeinen Beispiele die Einrichtung und Wirkungsweise des Reglers nach vorliegender Erfindung zu erläutern, soll eine Stromerzeugungsanlage angenommen werden. mit der Aufgabe, sowohl die Touren der Maschinen zwischen engen Grenzen, als auch die Spannung im Netze möglichst gleichbleibend zu regeln. Zu jedem Maschinensatze werden zwei Reglermaschinen der Art nach Fig. 1 aufgestellt. Eine mit stärker gesättigten Magneten wird an die Netzspannung-unmittelbar oder mittels Transformator bezw. Umformer-angeschlossen und mit dem Schalter eines Rheostaten verbunden, um verschiedene Widerstände im Erregerstromkreise der Hauptmaschine oder der Erregermaschine einzuschalten, so lange, bis die gewünschte Spannung vorhanden ist.
Durch diese Schaltung wird die Erregerspannung zwischen weiten Grenzen verändert und zwar in gleichem Sinne, wie die Energieleistung der Hauptmaschine. An letztere Spannung wird die ändere Reglermaschine angeschlossen, deren Magnete schwach erregt sind und diese wird mit der Stellvorrichtung für die Dampf-oder Wassereinströmung oder im allgemeinen für die Energieveränderung der Kraftmaschine verbunden, gegebenenfalls unter Vermittlung eines Zwischengliedes, wie eines Servomotors oder dergl. Der erstere Regler kann die Spannung mit gewünschter Genauigkeit konstant halten ; der letztere regelt die Touren zwischen den Grenzen, die von der Erregerspannung und dem Sättigungsgrade bei der kleinsten und der grössten Energieleistung bestimmt werden.
Die Tourenregelung kann einheitlich für sämtliche Maschinen Kraft-oder Elektrizitätswerkes durch Nebenschlussmaschinen oder auch durch Wechselstrom-Asynchronmaschinen bewirkt werden, indem eine besondere gemeinsame Stromquelle, z. B. eine Batterie oder eine Gleichstrom bezw. Wechselstrom erzeugende Maschine, deren elektrische Grössen, besonders die Frequenz nach bestimmten Erfordernis eingehalten werden, an die einzelnen Reglermaschinen Strom abgibt.
Ebenso kann man die Netzspannung einheitlich regeln, indem man die betreffenden Reglermaschinen oder auch eine gemeinsame Reglermasehine von dieser Spannung direkt oder indirekt betätigen lässt.