DE36512C - Neuerung bei der Regulirung elektrodynamischer Motoren - Google Patents

Description

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung bezieht sich in der Hauptsache auf die Regulirung elektrodynamischer Motoren und hat Einrichtungen zum Gegenstande, durch welche die bei einer gegebenen Geschwindigkeit entwickelte Kraft entweder durch Hand oder automatisch und mit gröfster Genauigkeit regulirt wird; die Geschwindigkeit kann unter veränderlichen Belastungen constant erhalten und können die Commutatorbürsten an den nicht Funken gebenden Punkten gehalten werden.

Bei der Erfindung kommt eine additionelle Gruppe erregender Spulen, die sich zu den in Abtheilungen liegenden erregenden Spulen im Nebenschlufs befinden, zur Verwendung, wobei Vorrichtungen zur Veränderung der Zahl der erregenden Spulen vorgesehen sind, zu der die additionelle Gruppe theilweise im Nebenschlufs, theilweise in Hintereinanderschaltung verbleibt.

Bleibt das Potential in den Hauptspulen von gleicher Polarität, so ändert sich die magnetische, der veränderlich im Nebenschlufs befindlichen Spule entsprechende Wirkung, welche je nach der Stellung der Anschlüsse genannter Spule eine cumulative, Null, oder eine differentiale ist.

Durch diese Regulirungsweise, welche auch für dynamo - elektrische Generatoren angewendet werden kann, kann die Stärke des Feldes bis zu einer gewünschten Höhe und mit grofser Genauigkeit verändert werden, und ist diese Regulirung, da die im entsprechend gewundenen Felde aufgewendete Energie einen sehr kleinen Theil der gesammten verbrauchten Menge bildet, eine sehr ökonomische.

Sowohl die im Nebenschlufs befindliche erregende Spule wie auch die Armatur können durch denselben oder durch verschiedene Commutatoren regulirt werden. Auch kann die Armatur und die im Nebenschlufs befindliche erregende Spule auf verschiedene Theile der in Abtheilungen angeordneten Spulen wirken.

Als weiteres Regulirungsmittel dient ferner eine erregende Spule, welche, den erregenden Hauptspulen entgegenwirkend, sich in Hintereinanderschaltung zur Armatur befindet, welche letztere sich, wenn nöthig, zu den getheilten erregenden Spulen im Nebenschlufs befindet. Diese differentiale Spule ist gewöhnlich von geringem Widerstände, hat wenig Umwickelungen und kann mit umschaltbaren Enden versehen sein, so dafs sie bei Umkehr des Armaturstromes noch eine differentiale Spule verbleibt.

Die Anordnung der beiden vorgenannten Spulen ermöglicht eine äufserst absolute und positive Controle eines elektrischen Motors von Hand oder automatisch in Bezug auf die Kraft und Geschwindigkeit bis zu der durch die Mechanik vorgeschriebenen Grenze der Construction und der elektrischen Capacität des Stromkreises.

In Verbindung mit der vorstehend charakterisirten Regulirung der Motoren kann eine

automatische Vorrichtung zur Verwendung kommen, durch welche etwaige Veränderungen in dem Ankerstrom und in der Stärke des erregenden Feldes dazu benutzt werden können, die Stellung der Anschlüsse der veränderlich im Nebenschlufs befindlichen erregenden Spulen zu verändern. Die hierbei verwendete Regulirvorrichtung kann entweder in den Armaturstromkreis oder in- diesen und den erregenden Stromkreis oder in den Armaturstromkreis und den unabhängigen Spulenstromkreis oder in diese drei verschiedenen Stromkreise zusammen eingeschaltet werden.

Fig. ι zeigt einen Motor, dessen Armatur und unabhängige erregende Spule sich durch einen einzigen Commutator gegen das in Abtheilungen getheilte Feld in veränderlichem Nebenschlufs befindet, Fig. 2 denselben Motor, bei dem aber die erregende Spule zur Armatur in Hintereinanderschaltung liegt, und Fig. 3 ebenfalls den Motor, bei dem die genannte, in Hintereinanderschaltung befindliche erregende Spule mit einer im Nebenschlufs befindlichen Spule und mit einem Commutator ausgestattet ist, um die Wirkung dieser Spule zu verändern.

Fig. 4 zeigt eine automatische Vorrichtung, durch welche, wie schon oben angegeben, etwaige Veränderungen im Ankerstrom dazu verwendet werden können, die Stellung der Anschlüsse der veränderlich im Nebenschlufs befindlichen erregenden Spule zu verändern. Fig. 5 endlich zeigt einen mit den vorgenannten Regulirvorrichtungen versehenen Motor, der aufser letzteren noch mit einer eigenthümlichen Vorrichtung zur Verstellung der Bürsten ausgerüstet ist.

BB, Fig. i, 2 und 3, sind die Gruppen der erregenden Hauptspulen, C C¹ die Hauptleiter und D D die beiden Gruppen erregenden Spulen, welche gegen die Spulengruppen B B veränderlich im Nebenschlufs angeordnet sind.

G, Fig. i, ist ein kreisförmiger Commutator mit den Contacten e e¹ e² . . ., welche mit den beiden Reihen der abtheilungsweise angeordneten erregenden Hauptspulen B B des Motors in folgender Weise verbunden sind. Die erste, d. h. die dem Hauptleiter C zunächst liegende Verbindung geht nach dem Klotz e, während sich an den gegenüberliegenden Klotz e¹ die dem Leiter C¹ benachbarte Verbindung anschliefst; die zweite Verbindung f geht nach den beiden Klötzen e²e², welche zu beiden Seiten von Klotz e liegen; in gleicher Weise geht die Verbindung f¹ nach den beiden zu den Seiten des Klotzes e¹ liegenden Klötzen e^a e^s, während die nächste Verbindung nach den Klötzen e⁴e⁴ geht, welche Verbindungsweise so lange fortgesetzt wird, bis die Klötze von beiden Seiten her an einander kommen.

Commutator G ist mit zwei Contactarmen g g¹ und h h¹ ausgerüstet. Die Armaturanschlüsse gehen nach den Armen g g¹, während die Anschlüsse der unabhängigen erregenden Spulen D nach den Armen h h^l gehen. Die Verstellung des ' einen Paares dieser Arme bringt den Stromkreis, mit welchem dieselben verbunden sind, zu einer gröfseren oder geringeren Anzahl von Spulen B in Nebenschlufs oder kehrt den Stromkreis überhaupt um.

Auf diese Weise wird, wie oben ausgeführt, der Strom im Anker oder die Intensität des Feldes regulirt.

In der Anordnung der Fig. 2 liegt die differentiale erregende Spule F zum Anker in Hintereinanderschaltung; im übrigen ist die Anordnung dieselbe wie in Fig. 1.

In der Anordnung der Fig. 3 ist die differentiale Spule mit Vorrichtungen zur Regulirung dieser Spule ausgerüstet. Hier kommt eine besondere Spule F¹ zur Verwendung; die Windungen -F sind in Abtheilungen angeordnet, die in der bei Fig. 1 beschriebenen Weise mit dem Commutator H verbunden sind. Die Contactarme k k sind mit der Spule F¹ verbunden; durch die Verstellung dieser Arme kann der Strom in dieser Spule verändert oder umgekehrt werden, um sie zu einer differentialen Spule zu machen.

Fig. 4 zeigt eine automatische Vorrichtung zur Veränderung des Feldes. Ein in den Armaturstromkreis eingeschaltetes Solenoid I hat einen beweglichen Kern J, welcher eine geeignete, in der Zeichnung nicht dargestellte mechanische Verbindung mit den Armen der Enden der justirbaren unabhängigen erregenden Spule hat, um diese Enden durch die Veränderungen im Armaturstrome zu bewegen.

Kern J ist mit zwei justirbaren Anschlagringen / / und mit einer justirbaren Zugfeder m versehen. Beim Einschalten des Motors in den Stromkreis behufs Verrichtung einer gewissen Arbeit werden die Feder und die Ringe für den verwendeten Strom und die gewünschte normale Geschwindigkeit justirt.
■>·■ Eine Zunahme 'in der Geschwindigkeit des Motors giebt eine vergröfserte elektromotorische Gegenkraft, wodurch eine Abnahme im Armaturstrom stattfindet. Durch die Federwirkung bewegt der Kern die Anschlüsse der unabhängigen erregenden Spule, wodurch das Feld verstärkt und so die Geschwindigkeit wieder reducirt wird. Dies ist von cumulativer Wirkung; da das verstärkte Feld die elektromotorische Gegenkraft wieder erhöht. Auf diese Weise wirkt eine sehr geringe Geschwindigkeitszunahme auf das Feld genau wie bei der mit der Armatur in Hintereinanderschaltung verbundenen differentialen Gruppe.

Der in Fig. 5 dargestellte Apparat zur Verstellung der Bürsten arbeitet immer gleich gut, unbeschadet der Richtung, in welcher der Strom durch den Motor geschickt wird.

Der im Centrum drehbare Arm L trägt die. auf dem Commutator K aufliegenden Bürsten η η. Auf dem Arm L befindet sich eine polarisirte Armatur Y, die zwischen den beiden curvenförmigen Polmagneten ZZ¹ liegt, deren Spulen beide im Armaturstromkreis liegen. Läuft der Armaturstrom in der einen Richtung, so bewegt sich die Armatur Y nach Z, in der anderen Richtung nach Z¹ hin. Ein Arm r erstreckt sich bis unter die Armatur Y und trägt hier den Kern S, auf welchen die Spulen t und t¹ aufgewickelt sind; die eine Spule liegt in den Haupt- oder in Abtheilungen angeordneten erregenden Spulen B, die andere im Stromkreis der unabhängigen, veränderlich im Nebenschlufs befindlichen erregenden Spulen D. Die Stromkreisspulen t t^l suchen die polarisirte Armatur Y in centraler Stellung zu halten, während die letztere durch die beiden Armaturstromkreisspulen Z und Z¹ in der einen oder anderen Richtung sich zu bewegen veranlafst wird.

Spule t kann in einem Motor mit einfachem erregenden Felde, das mit einer Stromregulirvorrichtung versehen ist, wegfallen; dann hängt die Bürstenstellung von den Veränderungen in der Intensität des Hauptfeldes und im Armaturstrom ab.

Bei Verstärkung des Feldes bewirkt die Spule in dem erregenden Hauptstromkreise eine Verminderung der Wegführung der Bürsten behufs vermehrter elektromotorischer Gegenkraft und verminderter, durch die Verstärkung des Feldes hervorgerufener Geschwindigkeit, während- eine Verminderung des Armaturstromes die gleiche Wirkung auf die Bürsten bewirkt, denn Spule t^l wirkt entweder der Spule Z oder Z¹ entgegen.

Der Einflufs der Spule t im unabhängigen Stromkreise der erregenden Spule wird verändert, wenn die Anschlüsse zur Regülirung verstellt werden, und wirkt derselbe im ge» gebenen Falle entweder dem Einflufs des Armatur- oder des erregenden Hauptstromes entgegen.

Dieser Apparat wirkt immer in der gleichen Weise, unbeschadet, in welcher Richtung der Strom durch den Motor geschickt wird, wobei die den Bürsten ertheilte Bewegung immer die richtige ist, welches auch die Stromrichtung sein mag.

In dieser Figur sind die verschiedenen Organe des den Strom regulirenden Apparates einzeln und diagrammatisch dargestellt. und der Commutator der Deutlichkeit halber von der Armatur und den erregenden Magneten getrennt. Durch den Commutator G¹, dessen Verbindungen in der schon beschriebenen Weise hergestellt sind, wird die Armatur zu einer gröfseren oder geringeren Zahl von Spulen B des erregenden Hauptfeldes in Nebenschlufs gebracht, während durch Commutator G² die unabhängigen erregenden Spulen -D zu den Spulen B in veränderlichen Nebenschlufs gebracht werden. Wie schon erwähnt, können beide Operationen durch denselben Commutator vorgenommen werden. Durch Commutator H wird eine besondere Spule F¹ mehr oder weniger zur differentialen Spule F in Nebenschlufs gebracht, die sich mit der Armatur in Hintereinanderschaltung befindet.

Zur automatischen Bewegung der Commutatorarme dient für den Commutator G¹ ein kleiner elektrischer Motor mit Armatur u. Centrifugalregulator v, auf oder verbunden mit der Welle des regulirenden Motors, schliefst durch seine Bewegungen den Stromkreis mit dem Motor mm¹, entsprechend den Geschwindigkeitsveränderungen in der einen oder anderen Richtung, wobei die Motorenarmatur u in geeigneter Weise mit den drehbaren Armen des Commutators G¹ verbunden ist und dieselben in der richtigen Weise bewegt.

Für den Commutator G² dient eine polarisirte Armatur w, die in dem Centrum der gebogenen Polstücke der Magnete χ χ¹ drehbar angeordnet ist. Durch Centrifugalregulator ν wird der Stromkreis durch χ oder x¹ geschlossen und die drehbar aufgehängte Armatur in der einen oder anderen Richtung gedreht; diese Armatur ist in geeigneter Weise mit den Commutatorarmen verbunden und dreht dieselben behufs Verstellung der Anschlüsse der unabhängigen erregenden Spule in der einen oder anderen Richtung.

Statt einer können auch zwei ähnliche oder verschiedene automatische Vorrichtungen zur Verwendung kommen, um die Anschlüsse der Armatur und des unabhängigen Feldes zu verstellen, wenn sich dieselben auf demselben Commutator befinden.

Claims (1)

1. Patent-An sprüche:

   Zur Regülirung eines Motors, welcher aufser seinen erregenden . Magnetspulen mit unabhängigen, zum Armaturstromkreis im Nebenschlufs und in Hintereinanderschaltung befindlichen Magnetspulen ausgerüstet ist:

   ι. Anordnung eines Commutators (G), dessen Contactarme (g h) durch Leitungsdrähte mit der Armatur (E) verbunden sind, um durch Verschiebung solcher Arme die vor-

   genannten unabhängigen Spulen cumulativ oder differential wirken zu lassen, Fig. i, 2 und 3.

   Anordnung eines Solenoids (I) mit einem mit justirbaren Anschlagringen besetzten Kern (J), dessen Zugfeder (m) bei zunehmender Geschwindigkeit die Anschlüsse der unabhängigen Spule verschiebt, um hierdurch das Feld automatisch zu verändern, Fig. 4.

   Anordnung eines Commutators (K), eines die Bürsten desselben, sowie eine polarisirte Armatur (Y) tragenden Armes (L), Polmagnete (ZZ¹), eines Armes (r) mit bewickeltem Kern (s) und Commütatoren (G¹ G²) in Verbindung mit automatischen Umschaltungen, bestehend in einem Motor (uv}) für den einen Commutator (G¹) und in einer Umschaltevorrichtung (y w χ χ^ι) für den anderen Commutator (G²), Fig. 5.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.