DE34450C

DE34450C - Regulating device for electric motors

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Publication number: DE34450C
Application number: DENDAT34450D
Authority: DE
Original assignee: C. L. R. E. MENGES im Haag, Ballistraat 18
Anticipated expiration: 1904-11-04

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21: Elektrische Apparate.CLASS 21: Electrical apparatus.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 4. November 1884 ab.Patented in the German Empire on November 4, 1884.

Für die meisten Anwendungen elektrischer Motoren ist es nöthig, dieselben reguliren zu können, beispielsweise wenn man eine constante Geschwindigkeit bei verschieden grofser Arbeitsleistung, oder wenn man je nach Umständen verschiedene Geschwindigkeiten braucht, wie z. B. bei elektrischen Eisenbahnwagen. Die in folgendem näher beschriebenen Anordnungen bezwecken, einen elektrischen Motor beliebig reguliren zu können, ohne Verschwendung an elektrischer Energie, also ohne Einschaltung von übrigens nutzlosen Widerständen, wie bisher gebräuchlich. '·■ For most of the applications of electric motors it is necessary to be able to regulate them, for example when one needs a constant speed with a different amount of work, or when, depending on the circumstances, one needs different speeds, e.g. B. in electric railroad cars. The purpose of the arrangements described in more detail below is to be able to regulate an electric motor as desired, without wasting electrical energy, i.e. without switching on otherwise useless resistors, as has been customary up to now. '· ■

Auf beiliegender Zeichnung stellt Fig. 1 schematisch den Stromlauf an einem 'Motor dar, welcher von der Hauptleitung L L₁ aus im Nebenschlufs betrieben wird, α ist der ■ rotirende Anker, welchem mittelst der Bürsten bb₁ der Strom zugeführt wird. Die Elektromagnetwindungen sind durch die Zickzacklinie n-s dargestellt, welche, wie aus der Verbindung nscb ersichtlich, im Nebenschlufs zu L L₁ liegen.In the accompanying drawing, FIG. 1 schematically shows the current flow on a motor which is operated from the main line LL ₁ in the secondary loop, α is the rotating armature to which the current is supplied by means of the brush bb _1. The electromagnet windings are represented by the zigzag line ns , which, as can be seen from the connection nscb, are in the sideline to LL ₁ .

Die Arbeitsleistung und Geschwindigkeit des Ankers hängt nun, abgesehen von. anderen Umständen, von der Intensität des Stromes in der Leitung ab, und die Stromstärke hängt ■wieder zusammen mit der Spannungsdifferenz der Bürsten b und ^₁. Wenn man nun diese Spannungsdifferenz beliebig ändern könnte, so wäre somit auch eine beliebige Regulirung des Motors zu erreichen. Nun liegt aber, 'wie oben bemerkt, ns im Nebenschlufs zu L und L₁, so dafs zwischen η und s jede beliebige Spannungsdifferenz von Null bis zum Maximum vorkommen kann. Verbindet man daher mit verschiedenen Stellen von η s Contactstücke 1, 2, 3, 4, 5, auf welchen eine Feder d hin- und herschleifen kann, die mit b₁ verbunden ist, so kann man je nach der Stellung der Feder d verschiedene Spannungsdifferenzen zwischen b und b₁ herstellen. The work performance and speed of the anchor now depends, apart from. other circumstances, on the intensity of the current in the line, and the current strength depends ■ again together with the voltage difference between the brushes b and ^ ₁ . If one could now change this voltage difference at will, then any regulation of the motor could also be achieved. But now, as noted above, ns is in the by-line of L and L ₁ , so that any voltage difference from zero to the maximum can occur between η and s. If you therefore connect with different points of η s Con tact pieces 1, 2, 3, 4, 5, on which a spring d can slide back and forth, which is connected to b ₁ , you can d different depending on the position of the spring Establish voltage differences between b and b ₁ .

Soll der Motor abgestellt werden, so schiebt man d auf 1, es geht dann so gut wie kein Strom durch den Anker a. Dies genügt, wenn der Motor nur auf kurze Zeit angehalten werden soll. Um den Motor ganz aufser Betrieb zu setzen, unterbricht man noch den Strom in η s, was keine Schwierigkeit darbietet, weil der Strom durch den Widerstand der ganzen Wickelung verhältnifsmäfsig geschwächt wird.If the engine is to be switched off, then d is pushed to 1, and there is almost no current through the armature a. This is sufficient if the motor is only to be stopped for a short time. In order to put the motor on full power, the current is interrupted in η s, which poses no difficulty because the current is relatively weakened by the resistance of the entire winding.

Da der Strom im Anker auch einige Theile der Elektromagnetwindungen durchfliefst, und zwar in verschiedener Intensität vom Maximum, wenn die Feder d an 4 liegt, bis Null, wenn die Feder an 1 liegt, so ist es zweckmä'fsig, den Querschnitt der Drähte dementsprechend verschieden grofs zu nehmen. Der gesammte Aufwand an Kupfer braucht hier nicht viel gröfser zu sein, wie bei einer nicht vom Ankerstrom durchflossenen Spirale. Bei derselben Erhitzung mufs der gleichmäfsige Drahtquerschnitt einer solchen Bewickelung um so viel gröfser genommen werden, wie der Querschnitt der dünneren Drähte in vorliegendem Falle beträgt, weil hier stets ein Theil der übrigen Drähte nur wenig warm wird und also abkühlend auf die dünneren Drähte wirkt.Since the current in the armature also flows through some parts of the electromagnet windings, and indeed with different intensities from the maximum when the spring d is at 4 to zero when the spring is at 1, it is useful to adjust the cross-section of the wires accordingly to take different sizes. The total amount of copper used here does not need to be much greater than in the case of a spiral through which the armature current does not flow. With the same heating, the uniform wire cross-section of such a wrapping must be taken as much larger as the cross-section of the thinner wires in the present case, because here a part of the remaining wires is always only slightly warm and therefore has a cooling effect on the thinner wires.

Soll der Motor nicht im Nebenschlufs, sondern in den Hauptstromkreis eingeschaltetShould the motor not be switched on in the bypass but in the main circuit

werden, so ist die Anordnung Fig. 2 zu benutzen, welche nach dem vorigen wohl ohne Weiteres klar sein wird. Die Verbindung von L₁ mit 5 hat den Zweck, bei einer zufälligen Unterbrechung an den Schleifcontacten noch durch η s eine leitende Verbindung von L und L₁ herzustellen.the arrangement of FIG. 2 is to be used, which after the previous one will probably be clear without further ado. The connection of L ₁ with 5 has the purpose of establishing a conductive connection between L and L ₁ through η s in the event of an accidental interruption at the sliding contacts.

Sollen mehrere Motoren oder sonstige Apparate von derselben Stromquelle aus, jedoch unabhängig von einander, betrieben werden, so mufs bei Fig. 1 die Spannungsdifferenz zwischen L und L₁ constant bleiben, während bei Fig. 2 der Strom in L und L¹ stets dieselbe Intensität behalten mufs.If several motors or other devices are to be operated from the same power source, but independently of one another, the voltage difference between L and L ₁ in FIG. 1 must remain constant, while in FIG. 2 the current in L and L ¹ always has the same intensity must keep.

Unter Umständen, wenn die Schaltung Fig. 1 nicht anwendbar ist, kann es zweckmäfsig sein (namentlich wenn der Strom durch die Einschaltung von Widerständen abnimmt), die Anordnung Fig. 2 so abzuändern, dafs nicht L₁, sondern L mit d und 5 verbunden wird, anstatt mit o. Under certain circumstances, when the circuit of FIG. 1 cannot be used, it may be expedient (especially when the current decreases by switching on resistors) to modify the arrangement of FIG. 2 so that not L ₁ but L is connected to d and 5 instead of o.

Die richtige Einstellung der Feder d läfst sich auch automatisch bewirken, indem man dieselbe nur mit irgend einem gebräuchlichen Geschwindigkeitsregulator zu verbinden braucht. Dabei würde jedoch das Inbetriebsetzen des Motors einige Schwierigkeiten verursachen, namentlich für die Disposition Fig. 1, welche hier zunächst näher betrachtet werden soll.The correct setting of the spring d can also be brought about automatically by connecting it only to some common speed regulator. However, putting the motor into operation would cause some difficulties, especially for the disposition in FIG. 1, which will first be considered in more detail here.

Da bei Verminderung der Geschwindigkeit die Feder sich nach 5 hin bewegen soll, so bleibt dieselbe also bei Stillstand des Motors an 5 liegen, wenigstens wenn keine Unterbrechung der Leitung stattfinden soll. Verbindet man den Motor in diesem Zustande mit der Stromleitung, so wird im ersten Augenblick ein besonders starker Strom durch den Anker α fliefsen, weil keine gegenwirkende elektromotorische Kraft vorhanden ist.Since the spring should move towards 5 when the speed is reduced, it remains at 5 when the motor is at a standstill, at least if the line is not to be interrupted. If the motor is connected to the power line in this state, a particularly strong current will flow through the armature α at first, because there is no counteracting electromotive force.

Dieser Umstand kann leicht sowohl innerhalb wie aufserhalb des Motors gefahrbringend werden. Um diesem Uebelstande abzuhelfen, dient die in Fig. 3 dargestellte Anordnung der Contacte.This fact can easily be dangerous both inside and outside the engine will. In order to remedy this inconvenience, the arrangement shown in FIG. 3 is used Contacte.

Der Contacthebel d, welcher, wie in der Figur angegeben, von einem Centrifugalpendel bewegt wird, ist mit b_L, Fig. 1, verbunden. Die mit Ziffern bezeichneten Contacttheile in Fig. 3 sind mit den durch gleiche Ziffern bezeichneten Theilen der Drahtwindungen η s in Fig. ι verbunden. Steht der Motor und also das Centrifugalpendel still, so liegt d an 2 links an. Beim Inbetriebsetzen des Motors kann jetzt kein Strom von schädlicher Stärke auftreten, weil der Widerstand der Wickelungen von η s eingeschaltet ist. Rotirt nun der Motor immer rascher, so bewegt sich d nach 5 hin und darüber hinaus, je nach Belastung des Motors so lange, bis in der oben angegebenen Weise die richtige Regulirung eingetreten ist. So lange der Motor in Betrieb bleibt, bewegt sich also d nur über die Contacttheile rechts von 5, indem die in der Figur angegebene Stellung der Maximalarbeitsleistung des Motors entspricht.The contact lever d, which, as indicated in the figure, is moved by a centrifugal pendulum, is connected to b _L , FIG. 1. The contact parts denoted by numbers in Fig. 3 are connected to the parts of the wire windings η s in Fig. 1 denoted by the same numbers. If the motor and therefore the centrifugal pendulum are at a standstill, then d is applied to 2 on the left. When the motor is started up, no current of harmful magnitude can occur because the resistance of the windings of η s is switched on. If the motor now rotates faster and faster, then d moves backwards and forwards, depending on the load on the motor, until the correct regulation has taken place in the manner indicated above. As long as the motor remains in operation, d only moves over the contact parts to the right of 5, in that the position indicated in the figure corresponds to the maximum work output of the motor.

Liegt der Motor im Hauptstromkreise, so kann die Anordnung Fig. 3 auch benutzt werden, ist jedoch weniger nöthig. Wenn dabei die Stromstärke constant gehalten wird, so kann man sehr gut die Contactstücke links von 5 fortlassen und statt dessen eine mit der Hand zu bewegende Feder anbringen, welche man auf o, Fig. 2, stellt, um den Motor aufser Betrieb zu setzen.If the motor is in the main circuit, the arrangement Fig. 3 can also be used, however, it is less necessary. If the current strength is kept constant, so you can very well leave out the contact pieces to the left of 5 and instead one with the Attach the spring to be moved by hand, which is placed on o, Fig. 2, around the motor to rely on operation.

Um die normale Geschwindigkeit des Motors beliebig abändern zu können, braucht man nur die Stellung des Contactes mit Bezug auf den Geschwindigkeitsregulator abzuändern. Man kann dies nun in verschiedener Weise bewirken, beispielsweise bei geradliniger Bewegung der Contactfeder, indem man ein Glied von veränderlicher Länge einschaltet, oder durch Uebertragung der Bewegung des Regulators auf die Contactfeder mittelst eines geraden doppelarmigen Hebels, dessen Stützpunkt beliebig verschoben werden kann. Wird eine Drehbewegung für die Contactfeder benutzt, wie in Fig. 3, so kann man den Winkel zwischen d und d_x ändern, z. B. indem man quer durch d und J₁ eine Schraube anbringt. Denselben Zweck erreicht man auch durch die in den Fig. 3 und 4 in Vorder- und Seitenansicht dargestellte Anordnung. Der Contacthebel d ist drehbar auf einer Achse angebracht, jedoch damit durch eine Art Mitnehmerkupplung verbunden, bestehend aus einem Querarm m, der durch eine Gabel zwar verschiebbar, aber nicht drehbar mit d verbunden ist. Der Querarm erhält eine Führung in einer spiralförmigen Nuth auf der Welle, so dafs eine Verschiebung (in der Figur mittelst Handrades und Schraube) zugleich eine Drehung des Querarmes und somit auch des Contacthebels d bewirkt. Den gewünschten Zweck würde man auch erreichen bei unveränderlichem Winkel durch Verschiebung der Drehungsachse des Winkelhebels parallel zu sich selbst, wenn man nur durch geeignete Anordnung von J₁ (z.B. in Gabelform) für einen gehörigen Eingriff mit dem Regulator sorgt.In order to be able to change the normal speed of the motor at will, one only needs to change the position of the contact with reference to the speed regulator. This can now be done in various ways, for example by moving the contact spring in a straight line by inserting a link of variable length, or by transferring the movement of the regulator to the contact spring by means of a straight double-armed lever, the support point of which can be moved at will. If a rotary movement is used for the contact spring, as in FIG. 3, the angle between d and d _{x can be} changed, e.g. B. by attaching a screw across d and J _1. The same purpose is also achieved by the arrangement shown in FIGS. 3 and 4 in front and side views. The contact lever d is rotatably mounted on an axle, but connected to it by a type of driver coupling, consisting of a transverse arm m, which is connected to d by a fork so that it can be moved but not rotated. The transverse arm is guided in a spiral groove on the shaft, so that a displacement (in the figure by means of a handwheel and screw) simultaneously causes a rotation of the transverse arm and thus also of the contact lever d . The desired purpose would also be achieved with an unchangeable angle by shifting the axis of rotation of the angle lever parallel to itself, if only a suitable _{engagement with the regulator is provided by a suitable arrangement of J 1} (eg in the form of a fork).

Nach diesen Beispielen wird es wohl klar sein, wie man hier je nach Umständen verschiedene bekannte Vorrichtungen benutzen kann. Weiter ist es klar, wie man in der angegebenen Weise den Motor stets langsamer laufen lassen kann, bis derselbe zuletzt stillsteht. Wird der Motor nur auf diese Weise arretirt und wieder in Betrieb gesetzt, so können die Contactstücke links von 5 fortgelassen werden.After these examples it will probably be clear how to get here depending on the circumstances can use known devices. It is also clear how to keep the engine slower in the specified manner can run until it finally comes to a standstill. Will the engine just this way locked and put back into operation, the contact pieces to the left of 5 can be omitted will.

\ Die Anwendung dieser Erfindung ist auf keine bestimmte Form oder kein bestimmtes System des Motors beschränkt. So können mehrere Elektromagnete vorhanden sein, die dann, jeder für sich, in der angegebenen Art angeordnet werden, und die dann auch zum Theil auf der einen Seite des Ankers bei J₁, zum Theil auf der anderen Seite bei b eingeschaltet sein können, oder man kann auch alle übereinstimmenden Drahttheile mit einander verbinden und dann nur eine Contactfeder benutzen. Ferner könnte auch der Anker stillstehen und der Elektromagnet rotiren.The application of this invention is not limited to any particular form or system of the engine. Thus several electromagnets can be present, each of which is arranged in the specified manner, and which can then also be switched on partly on one side of the armature at J ₁ and partly on the other side at b , or one can also connect all matching wire parts with one another and then use only one contact spring. Furthermore, the armature could stand still and the electromagnet could rotate.

Auch können zugleich mit diesem Regulirungsmittel noch sonstige gebräuchliche Anordnungen benutzt werden, z. B. die Anwendung von Entmagnetisirungsspiralen auf dem Elektromagneten oder das Einschalten von Widerständen u. s. w.Other customary arrangements can also be made at the same time as this regulating means be used, e.g. B. the application of demagnetization spirals on the Electromagnets or switching on resistors and so on.

"Was die Contactvorrichtung betrifft, so kann dazu jede gebräuchliche Commutatoranordnung benutzt werden, z. B. können anstatt der Federn die Contacttheile verschiebbar sein, oder man kann anstatt eines Schleifcontactes auch einen Stöpselcommutator anwenden u. s. w."As far as the contact device is concerned, any conventional commutator arrangement be used, e.g. B. the contact parts can be displaceable instead of the springs, or you can instead of a sliding contact also use a plug commutator and so on.

Claims

Patent claims:

i. With automatic regulation of electric motors the arrangement of the contact pieces in such a way that, when the engine is at rest, the regulator in Movement to be set contact device in the appropriate for low work performance Position is, and that with increasing speed of the motor the contact device only up to the position for the maximum work performers and beyond that again gradually with the contacts corresponding to the lower work performance comes.

2. For setting the motor to any speed and in or The transmission of motion from the speed regulator to the contact device is activated by means of the same an adjustable mechanical link; d. H. a connecting link, whose end points are adjustable with respect to each other (e.g. angle lever with adjustable angle or changeable Arm length or movable support point; Rods, which by a rotatable Screw joint connected; a chain from which any length can be switched on and the like) and through which one the contact device in the different work performances of the Motor corresponding positions, i.e. also in the zero position of the work performance, independently from adjusting the speed regulator.

For this purpose ι sheet of drawings.