Verfahren zum Synchronisieren und zur Verhütung des Pendelns von ein- und mehrphasigen Wechselstrom-Synchronmaschinen. Bekanntlich können kleinere elektrische Wechselstrom-Synchronmotore einfach dadurch synchronisiert werden, dass dieselben im er regten Zustand unter dem Betriebsstrom von hand so lange in eine der synchronen Dreh zahl möglichst angenäherte Umlaufsgeschwin digkeit versetzt werden, bis der Synchronis mus erreicht, beziehungsweise der Motor mit dem Betriebsstrom in Phase gekommen ist. Dieses Verfahren ist jedoch unbequem und unsicher, weil man den Versuch meist öfter wiederholen muss, bis er gelingt. Erwünscht ist daher ein Verfahren, welches sofort ein sicheres Synchronisieren sowohl von Hand, als auch selbsttätig ermöglicht.
Ein solches Verfahren bildet den Gegen stand der vorliegenden Erfindung. Es ist da durch gekennzeichnet, dass das Trägheitsmo ment der rotierenden Massen mit der Dreh zahl verändert wird.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Synchronmaschine zur Ausführung des Verfahrens unter Weglassung des mag netischen Aufbaues der Synchronmaschine veranschaulicht, und zwar beispielsweise kleine Synchronmotoren, die zum elektrischen An trieb von Uhrwerken oder dergleichen dienen können. Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel und Fig. 2 ein wagrechter Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1. Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel und Fig. 4 die Unteransicht der dabei angewen deten Pendel und ihrer Führung. In diesen beiden Fällen erfolgt das Anschnellen des Synchronmotors von Hand. Fig. 5 und 6 zeigen ein Beispiel im senkrechten und wagrechten Teilschnitt, bei dein die Synchronisierpendel zum Selbstanlassen den Anlassschalter und zugleich ein Uhrwerk steuern.
Fig. 7 und 8 zeigen ein viertes Beispiel im senkrechten Teilschnitt und in Unteransicht auf die Pen del, zum Anlassen von Hand, während Fig. 9 und 10 eine andere Ausbildung des Anschnell- Elektromagneten im senkrechten Teilschnitt und in Oberansicht darstellen.
Zur Ausführung des Verfahrens können zum Beispiel Fliehkraftpendel dienen, wie bei Geschwindigkeitsreglern allgemein im Ge brauch. Diese Pendel, im folgenden als Syn- chronisierpendel bezeichnet, können zugleich für andere Arbeitsvorgänge Anwendung finden, z. B. zum Selbstanlassen, zur Steuerung des Schalters vom Anlassmotor usw.
Die Synchronisierpendel a in Fig. 1 und 5 bewegen sich unter dem Einfluss der Flieh kraft um die Lagerzapfen b in einer durch die Drehachse gehenden Ebene; die Pendel a' nach Fig. 3 und 4 besitzen nicht, wie bei Fig. 1 und 5 Kugelform, sondern stellen wegen Raumersparnis Ausschnitte aus einer Kreisscheibe dar, die aus demselben Grunde ohne einen Schaft sich nur auf Gleitflächen senkrecht zur Achse bewegen und sich nicht wie bei Fig. 1 und 5 durch ihr Eigengewicht, sondern durch Federkraft mit der Fliehkraft im Gleichgewicht halten.
Ein weiteres Beispiel zeigen Fig. 7 und B. Die Synchronisierpendel a2 sind in Fig. 8 in Ansicht von unten dargestellt und an der untern Fläche des scheibenförmigen Läufers c des Synchronmotors um die Lagerzapfen be ziehungsweise Schraubenbolzen d drehbar an geordnet. Zufolge der dargestellten Anordnung bewegen sie sich unter der Einwirkung der Kräfte in einer zur Drehachse senkrechten Ebene. Durch diese Anordnung kommen nicht nur die durch die Drehung bedingten Flieh kräfte, sondern auch die aus der Bewegung und der Trägheit der Synchronisierpendel a2 resultierenden Kräfte in derselben Richtung wie die Fliehkräfte zur Wirkung, die dem gemäss vergrössert wird.
Wird der Läufer eines ein- oder mehr- phasigen Synchronmotors oder Generators mit einem der in Fig. 1, 3, 4, 5, 7 und 8 dar gestellten Synchronisierpendel a, a' und a2 versehen, so genügt es, ihn im erregten Zu stand, sei es von Hand oder durch eine moto rische Kraft, auf eine Drehzahl zu bringen, die nicht kleiner als die synchrone ist. Das Einspringen in die Phase erfolgt hierauf durch die Wirkung der Synchronisierpendel von selbst, ebenso wird durch sie zugleich ein Pen deln und Aussertrittfallen verhindert. Bei kleineren Synchronmotoren, z.
B. solchen für den Antrieb von Uhrwerken, kann das An schnellen des Motors von Hand bequem durch die in Fig. 1, 2 und 7 gekennzeichneten Vor richtungen erfolgen, und zwar laut Fig. 1 und 2 dadurch, dass die Sperrklinke e samt dem zugehörigen Beharrungs- und Fliehkraft pendel f, die auf der Büchse g mit dem Daumen h angeordnet sind, durch den zweiten Daumen h' mittelst des geriffelten Knopfes i gegen den ersten Daumen h so lange gedrückt wird, bis die beiden Daumen infolge ihrer Kreisbewegungen ausser Eingriff gelangen und die Büchse g samt der Sperrklinke e und dem Pendel f durch die gleichzeitig gespannte Feder k zurückschnellt,
wobei die Sperrklinke e durch die Trägheit und die Fliehkraft des Pendels f zum Eingriff in das mit dem Läu fer c fest verbundene Sperrad l gezwungen und der letztere samt den Synchronisierpen- deln a in Drehung versetzt wird. Die Sperr klinke wird durch die Trägheit des Pendels f' in dem Augenblick mit dem Sperrad l ausser Eingriff gebracht, wo der Daumen h beim Zurückschnellen der Feder k gegen den An schlagstift m stösst. Bei der Handanwurfvor richtung laut Fig. 7 wird die Drehung des geriffelten Knopfes i' von Hand durch die bei den Zahnräder n und n' unmittelbar über die Klinke e mit dem nicht sichtbaren Pendel f auf den Läufer c übertragen.
Zum Zweck des Selbstanlassens eines Synchronmotors können die Synchronisierpen- del a gemäss Fig. 5 mit einer Gleithülse o verbunden sein, durch die mittelst des Kon takthebels p der Schalter für eine elektro magnetische Anwurfvorrichtung und andere Einrichtungen gesteuert werden können, in dem zum Beispiel nach Fig. 5 die Unruhe z eines Uhrwerkes gesperrt und freigegeben wird, das bei einem elektrischen Uhrenantrieb für die Zeit einer Störung im elektrischen Antrieb den Betrieb des Zeigerwerkes über nimmt. Im Schaltschema Fig. 5 sind die An schlussklemmen des Betriebswechselstromes mit iv und iv und die Wicklung des Syn chronmotors mit<I>x</I> bezeichnet, während<I>y</I> und y' Schmelzeinsätze bezeichnen.
Die elektro magnetische Anwurfvorrichtungkarm in diesem Fall gemäss Fig. 5 und 6 aus einem Elektro magneten q bestehen, dessen Anker r seine Anziehungskraft über den Hebel s durch die bei dem Handanwurf bereits beschriebene Klinke e samt Pendel f und das Sperrad l auf den Läufer c überträgt. Zur Inbetrieb setzung des Synchronmotors genügt in der Regel eine einmalige Bewegung des Ankers r; sie kann jedoch durch Anbringung einer vom letzteren gesteuerten Kontaktvorrichtung, die beim angezogenen Anker unterbricht und in der ausgeschwungenen Lage den Strom wieder schliesst, in eine periodisch schwingende umgewandelt werden, die so lange dauert, als der Strom durch den Kontakthebel p ge schlossen ist.
Ein anderes Beispiel der elektromagneti schen Anwurfsvorrichtung zeigen Fig. 9 und 10. Auf einem um die Achse t symmetrisch angeordneten zweiflügeligen Anker r' sind die Klinke e und ein sie zum Beispiel durch seine Trägheit steuerndes Pendel f' unmittelbar angeordnet, wodurch nicht nur die mechani schen Übertragungswiderstände zwischen dem Elektromagnetanker r' und der Klinke e ver mieden, sondern infolge des kurzen magneti- sehen Kraftlinienflusses zwischen den beiden Polen u und u' des Elektromagneten v durch den Anker r' eine nur geringe magnetische Streuung und demzufolge eine sehr kräftige Wirkung des Magneten erzielt wird.
Bei grösseren Synchronmotoren, deren An wurf nicht mehr durch eine der gezeichneten elektromagnetischen Anwurfvorrichtungen be wältigt werden kann, empfiehlt es sich, einen der bekannten mit Belastung anlaufenden Wechselstrommotore, z. B. einen Kommuta tormotor mit Hauptstrom-Feldbewicklung, an zuwenden.
Die erläuterten Synchronisierpendel kön nen auch bei grösseren Synchrongeneratoren und Motoren zur Verhütung des Pendelns und Aussertrittfallens Anwendung finden, bei denen man die Synchronisierung mit den hierzu allgemein üblichen Mitteln, wie Pha senvoltmeter, Phasenlampen usw., bewirken will, wobei auch in diesem Falle die Pendel beim Synchronisieren mitwirken.