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Schaltungsweise für Wechselstromkollektormotoren.
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Motoren auftretenden Geschwindigkeitsänderungen bequem und verlässlich entsprechend ge- 6ebenen Betriebsbedingungen regeln zu können.
Die Zeichnungen stellen in Fig. 1 bis H schematisch verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Der Anker des Motors ist mit 1, seine Feldwickelung mit 2 bezeichnet ; der Motor erhält Strom von einem Transformator, dessen wirksame Windungs- zahl durch einen Schalter 4 geregelt werden kann.
Hei Einphasen-Kollektormotoren mit Reihenschaltung ist die Kraftliniendichte im Feldmagnet gewöhnlich gering und die Amperewindungszahl der Fctdwickelung ist gleichfalls gering gegenüber jener der Ankerwickelung, namentlich, wenn man die korrespondierenden Worte bei Gleichstrommotoren in Vergleich zieht. Da ein grosser Teil der Ampere- windungen der Foldwicketung dazu dient die Reluktanz des Luftzwischenraumes zwischen Feldmagnet und Anker zu überwinden, so läuft der Anker in einem verhältnismässig
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was unter gewissen Bedingungen recht wünschenswert ist.
Ist aber der Motor so bemesesen, dass ein von ihm getriebener Wagen bei hoher Belastung mässig schnell lauft, so kann er übermässig schnell laufen, wenn der Wagen nur wenig betastet ist. Unter solchen Betriebsbedingungen ist es natürlich wünschenswert, dass die Ucschwindigkeitscharakteristik etwas flach ist, d. h. dass sich die geschwindigkeit bei Belastungsänderungen nicht allzusehr ändert.
Um bei einem solchen Motor bei geringen Hptastungen kleinere Geschwindigkeiten zu erzielen, sollte das Feld starker sein, als gewöhnlich. Dem steht kein Einwand
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für hohe Belastungen kann aber die Heaktanz der Feldwirkeiung übermässig gross werden. so dass der Motor einen niedrigen Leistungsfaktor hat und auch die Bedingungen für das Anlassen ungünstig sind.
Man kann einem Motor eine Geschwindigkeitscharakteristik solcher Art geben, dass er bei starker Belastung mit hoher Geschwindigkeit läuft und bei geringer Belastung eine vorbestimmte Geschwindigkeitsgrenze nicht überschreitet, wenn der Motor so gebaut ist, dass ein Teil seiner magnetischen Schliessung bei hoher Belastung stark gesättigt, bei geringer Belastung dagegen ungesättigt oder schwach gesättigt ist. Ist der Motor in der eben angegebenen Weise gebaut, so kann die Kraftliniendichte nicht proportional der lie-
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Sättigungen voneinander abweichen können, so dass Motoren derselben Grösse bei starker Belastung in der Geschwindigkeit beträchtlich voneinander abweichen können.
Nach vorliegender Erfindung wird die -gewünschte Geschwindigkeitscharakteristik dadurch erhalten, dass man eine Drosselspule oder Impedanzvorrichtung im Nebenschluss zur Feldwickelung des Motors anordnet und sie so bemisst, dass, wenn der Motor wenig belastet ist, der Kern derselben noch nicht oder eben erst gesättigt ist und bloss ein schwacher Strom durch den Nebenschluss der Feldwickelung geht. Bei wachsender Belastung nimmt auch der Spannungsabfall in der Feldwickelung zu und es geht dann ein viel stärkerer Strom durch den Nebenschluss, weil der Kern der Impedanzvorrichtung sich viel rascher sättigt als die Magnete des Motors.
Die wesentliche Bedingung ist die, dass die Ströme in der Feldwicklung und im Anker sich bei Änderungen der Belastung nicht proportional zueinander ändern, da sonst keine Vorteile durch die Einrichtung erreicht werden. Wenn beispielsweise der Ankerstrom des stark belasteten Motors dreimal so stark ist, wie der des wenig belasteten, so hätte die Impedanzvorrichtung praktisch genommen, keine Wirkung auf die Ergehnisse, wenn der durch sie gehende Strom proportional zum Ankerstrom und Feldwickelungsstrom wüchse. Wenn dagegen der Strom in der Impedanzvorrichtung rascher wiichst als der Strom in der Anker- und Feldwiclielung,
so ist die Wirkung auf die Arbeitsweise des Motors gleichwertig mit einer Verringerung der Windungszahl der Feldwickelung bei zunehmender Belastung. Der Motor arbeitet dann so, als ob seine magnetische Schliessung bei geringer Belastung ungesättigt und bei starker Belastung stark gesättigt wäre ; d. h. die Geschwindigkeitscharakteristik des Motors kann ähnlich gemacht werden derjenigen eines Motors, der bei starker Belastung ein stark gesättigtes magnetisches Feld hat. Die Verwendung der Impedanzvorrichtung gestattet den Motor auch für geringe Sättigung oder Kraftliniondichton und kleine elektrische Verluste einzurichten.
Ein weiterer
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ihrer Bewickelung oder der Abmessungen und der Beschaffenheit ihrer magnetischen Schliessung die Gestalt der Geschwindigkeitscharakteristik des Motors geändert und so ein und derselbe Motor leicht verschiedenen Betriebsbedingungen angepasst werden kann. Selbstverständlich werden in der Impedanzvorrichtung elektrische Verluste auftreten, aber sie sind bei weitem nicht so gross als jene, die sich aus der Sättigung einzelner Teile der magnetischen Schliessung des stark belasteten Motors ergeben. Die von diesen elektrischen Verlusten herrührende Wärme kann von der Impedanzvorrichtung leichter abgeleitet werden,
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Eintauchen in Öl) besser geeignet sein kann.
Ein weiterer durch die Anwendung der Impedanzvorrichtung gegenüber einem Motor, von dessen magnetischer Schliessung ein Teil gesättigt worden ist, erzielbarer Vorteil ist der, dass die Impedanzvorrichtung einen beträchtlichen Teil des Stromes von der Feld- wickelung ableitet, wenn der Motor stark belastet ist ; es kann somit in der Feldwickelung ein schwächerer Draht benützt werden und das Kupfergewicht kann bei gegebener Windungszahl verringert werden. Man kann so der Feldmagnetwickelung eine verhältnismässig grosse Windungszahl geben, um boi geringen Belastungen die gewünschte Feldstärke zu erzielen und bei starken Belastungen leitet die Impedanzvorrichtung hinreichend viel Strom von der der Feldwickelung ab, um eine Überhitzung hintanzuhalten.
Man erkennt natürlich, dass, wenn ein Wagen von zwei oder mehr dauernd in Reihe geschalteten Motoren getrieben wird. die Feldwicklungen der Motoren untereinander verbunden sein können und eine einzige Impedanzvorrichtung im Nebenschluss wu ihnen angeordnet sein kann. Die Schaltungen können offenbar auch ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, geänder worden', wenn mehr als ein Motor benutzt wird.
In Fig. 2 und 3 sind Einrichtungen dargestellt, bei weichen die Stromstärke bei der
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Massgabe des die Maschine durchüiessenden Stromes. Dadurch wird die ausgleichende Wirkung der Impedanzvorrichtung auf die Erregung der Maschine erhöht, indem bei wachsendem Maschinenstrom die magnetische Sättigung des Kernes der Impedanzvorrichtung viel rascher erreicht wird als durch einfache Wahl der Abmessungen der Impedanzvorrichtung mög- lich ist.
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und durch einen Stromschlussarm 19, der über Stromschlussstücke in diesen Zuleitungsdrähten schleift, kann ein6 grössere oder geringere Zahl Windungen der Wickelung 11 an die Feldmagnetwickelung 6 angeschlossen werden.
Der Stromschlussarm 19 wird durch
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ist. Eine Verstärkung dos Maschincnstromos ruft somit eine Verringernung der zur Fold- magnetwiekelung 6 parallel geschaltoton Windungszahl der Bewickelung 11 horvor, wodurch mehr Strom von der Feldmagnetwickelung abgelenkt und so die Erregung der Maschine angenähert konstant erhalten wird. In Fig. 3 ist eine Abänderung dargestellt, bei weicr die Änderung des Stromes in der Bewickelung der Impedanzvorrichtung durch Änderung der Reluktanz der magnetischen Schliessung des Kernes 12 hervorgebracht wird.
Es wird nämlich ein Luftzwischenraum 21 in dieser Schliessung durch ein Brückenstuck 20 mehr oder weniger geschlossen, das durch eine elektromagnetische Vorrichtung 23 nach Mass- gabe der Änderungen des Maschinenstromes betätigt wird. Eine Zunahme dieses Stromes
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schaltungsweise für Wechselstromkellektormotoren mit Reihenschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass im Nebenschluss zur Feldwickelung eine Impedanzvorrichtung angeordnet ist, deren Kern so bemessen ist, dass er rascher gesättigt wird als der Feld-
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schwindigkoitscharakteristik des Motors den Betriebsbedingungen desselben anzupassen.