DE231937C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 231937-KLASSE 21 d. GRUPPE

in FRANKFURT a. M.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Februar 1910 ab.

Man kann die Geschwindigkeit eines Induktionsmotors in der Weise regeln, daß man seine Ankerwicklung mit Kommutator versieht, an dem letzteren ein Bürstenpaar synchron mit der Geschwindigkeit des Drehfeldes rotieren läßt und diesen Bürsten, zwischen welchen dann eine Gleichstromspannung entsteht, einen Gleichstrom entnimmt, durch dessen Regelung die Geschwindigkeit des Induktionsmotors geändert

ίο wird.

Vorliegende Erfindung bezweckt nun die weitere und wesentliche Vervollkommnung dieser Regelungsart und besteht darin, daß die Geschwindigkeit der rotierenden, vom Gleichstrom durchflossenen Bürsten ganz gering gehalten wird, was eine sicherere Handhabung und Einstellung des Bürstenwinkels erlaubt.

Das wird dadurch ermöglicht, daß man, statt den Ständer vom Netz aus zu speisen und den Läufer mit dem Kollektor zu verbinden, den Läufer ans Netz anschließt, den Ständer aber mit einem Kollektor versieht. Dann ist die Schlüpfung des Drehfeldes in bezug auf den Ständer gleich der absoluten Geschwindigkeit des Drehfeldes, welche letztere gleich ist der Differenz der relativen Geschwindigkeit des Drehfeldes in bezug auf den Läufer und der Läufergeschwindigkeit. Damit also die am Kollektor umlaufenden Bürsten sich synchron mit dem Drehfelde bewegen — was ja die Bedingung für die Erzeugung der Gleichstromspannung zwischen den Bürsten ist —, brauchen sie nur mit der Geschwindigkeit der Schlüpfung angetrieben zu werden.

Zu diesem Zweck kann man beispielsweise die Bürsten von einem Gliede eines Differentialgetriebes antreiben, dessen zweites Glied mit der synchronen Geschwindigkeit, und dessen drittes Glied mit der Geschwindigkeit des Läufers des Induktionsmotors, z. B. vom Läufer selbst, angetrieben wird. Zweckmäßigerweise können eine oder mehrere Übersetzungen zwischen den einzelnen Gliedern des Differentialgetriebes und den zu kuppelnden Maschinenteilen angebracht werden. Ein anderes Mittel zum Antrieb der Bürsten mit der Geschwindigkeit der Schlüpfung ist ein Synchronmotor, der mit den Schlüpfströmen vom Ständer des Motors gespeist wird.

Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens sind auf der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird der Läufer α des zu regelnden asynchronen Motors über die Schleifringe s, s, s an das Netz angeschlossen. Sein Ständer b ist mit Kollektor c versehen, an welchem die Bürsten d, d mit der Geschwindigkeit der Schlüpfung schleifen. Die Bürsten werden von einem Seitenrad e des Differentialgetriebes e, g, f angetrieben, während das Seitenrad f vom "Läufer α und das Differentialräderpaar g, g von einem besonderen kleinen Hilfsmotor — Synchronmotor h — angetrieben wird. Selbstverständlich kann der Antrieb über Übersetzungen erfolgen.

Man kann auf diese Weise den Bürsten d, d einen Gleichstrom entnehmen. Dieser Gleichstrom wird von den Bürsten mittels Zuleitungen k, k über die — in der Figur nicht dargestellten — Schleifringe dem Gleichstrommotor η zugeführt, der etwa mechanisch mit der Welle des Asynchronmotors gekuppelt ist. Die Tourenzahl des Läufers, d. h. des Induktionsmotors, kann man dann durch Änderung der Feldstärke

ίο des Gleichstrommotors regeln.

Ist der Gleichstrommotor ein Serienmotor, so arbeitet das ganze Aggregat mit der Charakteristik eines Kompoundmotors, d. h. es ändert seine Geschwindigkeit mit der Last, kann aber nicht durchgehen. Seine Grenzgeschwindigkeit ist vielmehr gleich der synchronen Geschwindigkeit des Hauptmotors. Ist dagegen der Gleich- ■ strommotor ein Nebenschluß- oder fremd- j erregter Motor, so ändert sich bei bestimmter Einstellung des Feldes des Hilfsmotors die Tourenzahl des Aggregates hur sehr wenig mit der Last. Man kann durch passende Kompoundierung des Gleichstrommotors auch beliebige Charakteristiken des Aggregates erreichen.

Man kann unter Umständen den Hilfsmotor mit einer Akkumulatorenbatterie kombinieren oder ihn gar durch eine Batterie ersetzen, wobei die Stromabnahme oder Stromabgabe der Batterie durch Änderung der Anzahl der eingeschalteten Zellen geregelt wird.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 werden die Bürsten d, d des Asynchronmotors von einem Hilfsmotor h — Synchronmotor — angetrieben, welcher vom Ständer b ■ des Asynchronmotors mit den Schlüpfströmen gespeist wird, so daß er mit der Geschwindigkeit der Schlüpfung umläuft. Der zum Ständer b zugehörige Kollektor c braucht nicht unbedingt koachsial mit diesem angeordnet zu sein, kann vielmehr — wie übrigens auch bei den übrigen Ausführungsbeispielen —_: und wie in der Fig. 2 dargestellt ist, auch anderswo, ev. auch in einem anderen Räume untergebracht werden.

Die Anordnungen gemäß Fig. 3 bzw. 4 stellen insofern eine Abänderung des ersten Ausführungsbeispieles dar, als hier der mechanisch mit dem Asynchronmotor gekuppelte Gleichstrommotor durch einen von dem letzteren unabhängigen Ein- bzw. Zweianker-Gleichstrom-Wechselstromumformer ft bzw. q, r ersetzt wird, wobei' der Umformer mit der Wechselstromseite auf das Netz zurückarbeitet. Dabei erübrigt sich ein besonderer synchroner Hilfsmotor, da der Umformer mit synchroner Geschwindigkeit umläuft und folglich mit dem Differentialräderpaar gekuppelt sein kann.

Ist der Umformer ein Einankerumformer η (Fig. 3), so kann man die Tourenzahl des Induktionsmotors nur dadurch regeln, daß man die Spannung auf der Wechselstromseite mittels Transformators t ändert. Besitzt dagegen der Umformer zwei Anker (Fig. 4), so kann man die Tourenzahl des Induktionsmotors durch Änderung der Feldstärke sowohl auf der Wechselstromseite wie auf der Gleichstromseite regeln, und zwar dadurch, daß man in bekannter Weise die etwa von der Spannungsquelle 0 gespeisten Erregerströme ändert. Dabei wird dem Sekundärteil des Induktionsmotors ein Strom entnommen oder zugeführt, je nachdem der Umformer auf das Netz zurückarbeitet oder von diesem gespeist wird.

Wird dem Induktionsmotor ein Gleichstrom zugeführt, so läuft er übersynchron, d. h. er wird doppelt gespeist.

Den cos φ des Hauptmotors kann man durch eine geeignete Einstellung der rotierenden Bürsten gegen das Feld verbessern. Auf diese Weise lassen sich auch Funken vermeiden. Die Verstellung der Bürsten kann sowohl auf mechanischem als auch auf elektromagnetischem Wege geschehen. Sie kann auch selbsttätig von der Maschine selbst bewerkstelligt werden, indem man z. B. durch entsprechende Kompoundierung des Synchronmotors diese Einstellung in Abhängigkeit von dem Strom, der Spannung oder der Belastung des Hauptmotors bringt. Man kann diese Verstellung auch abhängig von der Geschwindigkeit des Hauptmotors machen.

Die beschriebene Anordnung gestattet eine ideale Tourenregelung der Induktionsmotoren ohne wesentliche Verluste und — im Fall des Zweiankerumformers oder Gleichstrommotors — ohne daß dabei irgendwelche Transformatoren oder abschaltbare Spulen zur Anwendung kommen.

Ein derartiger regelbarer Kollektormotor kann statt unmittelbar ans Netz auch wiederum mit seinem primären Teil in Kaskade mit einem noch größeren kollektorlosen Induktionsmotor geschaltet werden.

Arbeitet die asynchrone Maschine als Generator, so ist die Anordnung zur Regelung der Spannung oder Periodenzahl oder beider Größen der Maschine brauchbar.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Schaltung zur Regelung einer asynchronen Ein- oder Mehrphasenmaschine unter Benutzung eines über rotierende Bürsten zu- oder abgeführten Gleichstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer vom Netz gespeist wird und der Ständer einen Kollektor und mit der Geschwindigkeit der Schlüpfung umlaufende Bürsten besitzt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom einem Gleichstrom - Wechselstrom-Umformer zu- oder abgeführt wird.

3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit syn-

chroner — oder einer ihr proportionalen — Geschwindigkeit umlaufende Differentialräderpaar (g, g) vom Umformer — unmittelbar oder über eine Übersetzung — angetrieben wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1 und den Unter ansprächen, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Verbesserung des cos φ und zur Funkenvermeidung die synchron mit der Geschwindigkeit der Schlüpfung umlaufenden Bürsten entweder auf mechanischem Wege — zweckmäßig durch mechanische Verstellung des Magnetgestelles des die Bürsten antreibenden Motors — oder auf elektrischem Wege — z. B. durch eine passende Kompoundierung des Synchrommotors — gegen das Drehfeld entsprechend verstellbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.