DE225131C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 225131 ■'-KLASSE 21 d. GRUPPE

Zusatz zum Patente 213464 vom 15. Juli 1908.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Dezember 1908 ab. Längste Dauer: 14. Juli 1923.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des im Patent 213464 angegebenen Regelungsverfahrens.

Da in den kurzgeschlossenen Ankerwindungen im Augenblick des Anlaufes keine elektromotorische Kraft zur Aufhebung derjenigen ¹ elektromotorischen Kraft induziert werden kann, welche von der Transformatorwirkung des Erregerfeldes herrührt, so muß diese Transformatorwirkung begrenzt werden, indem im Anlauf die Stärke des Erregerfeldes begrenzt wird. Die Schwächung des Erregerfeldes im Anlauf ist jedoch für das Drehmoment nachteilig, da die Ströme, welche in den kurzgeschlossenen Ankerwindungen fließen, auf das Erregerfeld zurückwirken und es aus seiner Phase drängen, so daß es mit dem Ankerstrom nicht mehr in Phase ist..

Gemäß der Erfindung wird daher die Schaltung im Anlauf derartig geändert, daß die Stärke des Erregerfeldes selbsttätig begrenzt wird, während gleichzeitig die Verzerrung seiner Phase im weitgehenden Maße verhütet wird. Zu diesem Zwecke wird zur Erregerwicklung im Anlauf eine Drosselspule parallel geschaltet, welche in den Motor eingebaut oder davon unabhängig sein kann. Wenn diese Drosselspule derart bemessen ist, daß sie durch den Anlaufsstrom des Motors gesättigt wird, dann dient sie selbsttätig zur Beschränkung des Erregerkraftflusses. Es teilt sich nämlich der Strom zwischen der Erregerwicklung und der Drosselspule im Verhältnis ihrer Reaktanzen; wenn daher bei größerer Motorstromstärke das Eisen der Drosselspule gesättigt wird, so fließt bei weiterer Zunahme des Stromes der hinzukommende Teil nahezu vollständig durch die Drosselspule, deren Reaktanz nicht weiter steigen kann. Daher ist der Strom der Erregerwicklung und somit auch der Erregerkraftfluß auf einen vorher bestimmten Wert beschränkt. Ferner erzeugt nun die Rückwirkung der Kurzschlußströme des Ankers auf das Erregerfeld, welche die Phase dieses Feldes und daher auch die Phase der gegenelektromotorischen Kraft der Selbstinduktion der Erregerwicklung ändern will, einen Ausgleichsstrom zwischen der Erregerwicklung und der Drosselspule, welcher die Phase des Erregerkraftflusses wiederherzustellen und das hohe Anzugsmoment zu erhalten bestrebt ist. Es sei bemerkt, daß es an sich bekannt ist, eine derartige Drosselspule zur Magnetwicklung eines gewöhnlichen

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Serienmotors parallel zu schalten,-um auf diese Weise die Charakteristik des Motors,- d. i. die Abhängigkeit der Geschwindigkeit von' der Belastung, zu beeinflussen.

Wenn sich der Motor in Gang gesetzt hat und die Erregerwicklung gemäß dem Hauptpatent in Reihe mit dem Anker geschaltet worden ist, so ist hierdurch die Phase des Erregerstromes etwas geändert worden, da die

ίο Erregerwicklung nun nicht mehr vom Magnetisierungsstrpm durchflossen wird, welcher in der induzierenden Wicklung des Ständers fließt. Dieser Phasenwechsel verschlechtert etwas den Leistungsfaktor des Motors. Gemaß der Erfindung wird daher die Schaltung so abgeändert, daß die Verschlechterung des Leistungsfaktors nicht nur vermieden, sondern daß der letztere sogar verbessert wird. Die Anordnung besteht darin, daß der Erregerwicklung in Reihe mit der Drosselspule eine Nebenschlußerregerspannung aufgedrückt wird. Diese Spannung könnte der Erregerwicklung nicht unmittelbar aufgedrückt werden, da hierdurch die Phase des Erregerfeldes eindeutig, und zwar in ungünstiger Weise festgelegt wäre; indem man aber mit der Erregerwicklung eine Drosselspule in Reihe schaltet, kann man die Phase des Erregerflusses und daher diejenige der elektromotorischen Gegenkraft des Ankers regeln und so den Leistungsfaktor des Motors beeinflussen.

In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 bis 6 die aufeinanderfolgenden Schaltungen für ein Ausführungsbeispiel; Fig. 7 zeigt eine geeignete Schaltvorrichtung zur Ausführung dieser Schaltungen; die Fig. 8 und 9 zeigen, wie es möglich ist, die obenerwähnte Drosselspule im Ständer des Motors selbst unterzubringen.

Wie im Hauptpatent ist mit α der Anker, mit b seine Bürsten, mit c die induzierende Wicklung des Ständers, mit e die Erregerwicklung und mit t der den Motor speisende Transformator bezeichnet.

Bei Fig. 1 ist der Anker α kurzgeschlossen, und die beiden Ständerwicklungen e und c sind miteinander in Reihe geschaltet und an einen Teil des Transformators t gelegt. Zu dieser bereits im Hauptpatent angegebenen Anlaufsschaltung tritt nun noch die Drosselspule i hinzu, welche vollständig oder zum Teil der Erregerwicklung e parallel geschaltet ist. Wenn die nämliche Drosselspule auch bei den anderen, später zu beschreibenden Schaltungen verwendet werden soll, so wird ihre Windungszahl gewöhnlich so groß sein, daß für die Anlaufsschaltung gemäß Fig. ι ein Teil der Windungen genügt. Der Zweck der Drosselspule ist, wie bereits erläutert wurde, erstens einen Teil des Stromes von der Erregerwicklung abzulenken und dadurch das Erregerfeld im Anlauf zu schwächen; zweitens durch Sättigung ihres magnetischen Kreises die Stärke des Erregerfeldes selbsttätig zu begrenzen, drittens durch den zwisehen der Erregerwicklung und der Drosselspule fließenden Ausgleichsstrom eine Phasenverzerrung des Erregerfeldes zu verhüten. Die Fig. 2 unterscheidet sich von der Fig. 1 nur dadurch, daß die dem Motor aufgedrückte Spannung vergrößert ist.

In Fig. 3 ist der Stromkreis der Drosselspule unterbrochen und dadurch die gewöhnlicbeRepulsionsmotorschaltung hergestellt und das Erregerfeld verstärkt. '75

Fig. 4 zeigt, eine Schaltung, welche, abgesehen von der Drosselspule i, mit der Laufschaltung nach Fig. 3 des Hauptpatentes übereinstimmt. Die Erregerwicklung e liegt in Reihe mit dem Anker a an einer geringen Nebenschlußspannung, welche gleichfalls einem Teil der Transformatorwindungen entnommen wird. Durch die Einfügung der einen reaktiven Widerstand besitzenden Erregerwicklung e in den Ankerstromkreis ergeben . sich Streufelder, welche in den unter den Bürsten kurzgeschlossenen Ankerwindungen eine elektromotorische Kraft erzeugen, die die Reaktanzspannung dieser Windungen aufhebt. Die geringe, dem Anker und der Erregerwicklung in Reihenschaltung aufgedrückte .Nebenschlußspannung gestattet eine relative Schwächung des induzierenden Feldes in der Arbeitsachse, dessen Einfluß auf die Kommutierung sonst bei hoher Geschwindigkeit unzulässig groß würde. Zu dieser Schaltung tritt nun noch die Drosselspule i, welche in Reihe mit der Erregerwicklung e an eine geringe Nebenschlußerregerspannung, nämlich an die zwischen m und η liegenden Transformatorwindungen, gelegt ist. Diese Schaltung bewirkt eine geringe Verschiebung der' Phase des Erregerfeldes, wodurch nicht bloß eine Verschlechterung des Leistungsfaktors, die sich sonst bei der Einschaltung der Erregerwicklung in den Ankerkreis ergeben würde, verhütet, sondern sogar unter Umständen eine Verbesserung des Leistungsfaktors erzielt werden kann.

Die Fig. 5 ist ähnlich der Fig. 4, nur daß die Nebenschlußspannung, welche dem Anker und der Erregerwicklung in Reihenschaltung aufgedrückt wird, vermehrt ist, um die Geschwindigkeit des Motors unter verhältnismäßiger Verringerung des induzierenden FeI-des zu steigern. Bei Fig. 6 ist diese.Spannung durch Verschiebung des Kontaktes / noch weiter gesteigert.

In Fig. 7 ist die Schaltvorrichtung g in üblicher Weise abgewickelt dargestellt. Dieselbe Regelung, welche diese Figur für einen einzelnen Motor zeigt, kann selbstverständlich

auch für mehrere Motoren gemeinsam angewendet werden.

Wie Fig. 8 zeigt, kann die Drosselspule i in Nuten des Ständers untergebracht werden, welche ähnliche Form wie diejenigen für die induzierende Wicklung c haben können. Die einzelnen Spulen der Drosselspule bestehen jedoch aus einer größeren Anzahl verhältnismäßig dünnen Drahtes, während die induzierende Wicklung nur ein oder zwei Windungen pro Spule hat, wie auf der linken Seite der Fig. 8 angedeutet ist. In dem Abwicklungsschema der Fig. 9 sind die Spulen der Wicklungen c und i durch einzelne Linien angedeutet, und zwar diejenigen der Drosselspule i durch stärker ausgezogene. Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind die Spulen i so geschaltet, daß sie auf die übrigen Wicklungen keine induzierende Wirkung ausüben. Während die Spulen c für jeden Pol umgekehrt geschaltet sind wie für die beiden benachbarten Pole, sind die Spulen i so zusammengeschaltet, daß sie in allen Polen die gleiche Polarität hervorrufen, dagegen die entgegengesetzte Polarität zwischen benachbarten Spulen, mit anderen Worten, wenn der Motor vierpolig ist, wie Fig. 8 zeigt, so sind die Spulen i achtpolig angeordnet. Infolgedessen heben sich die elektromotorischen Kräfte, welche von den Motorwicklungen in den benachbarten Spulen i induziert werden bzw. welche von letzteren in den Motorwicklungen induziert werden, gegenseitig auf. Daher hat die Anwesenheit der als Drosselspule wirkenden Spulen i keinen Einfluß weder auf ihre. Wirkungsweise noch auf diejenige des Motors.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zur Regelung von Einphasenkollektormotoren nach Patent 213464, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drosselspule im Anlauf der Erregerwicklung parallel geschaltet, später in Reihe mit ihr an eine Nebenschlußerregerspannung gelegt wird.

   ■ 2.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker, die Erregerwicklung und die induzierende Wicklung des Ständers an aufeinanderfolgende Teile eines Transformators angelegt sind, wobei, der Verbindungspunkt des Ankers und der Erregerwicklung mit dem Transformator über die Drosselspule verbunden . ist.

   3. Motor zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule am inneren Umfang des Ständers als Wicklung anderer Polzahl untergebracht ist.

   4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung für die Drosselspule als Folgepolwicklung ausgebildet ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.