DE138035C - - Google Patents

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Bei Gleichstrommotoren für Hebezeuge schaltet man bekanntlich vielfach für das Senken der Last die Motoren in Stromerzeuger um und vernichtet die durch die sinkende Last erzeugte elektrische Energie in Widerständen. Durch eine derartige Anordnung vermeidet man die kostspieligen, kraftverzehrenden und unsicheren mechanischen Senksperrbremsen oder selbstsperrenden Getriebe. Für Drehstrommotoren konnte man die letztgenannten Bremsen bisher noch nicht entbehren, da ein Drehstrommotor ohne Zuhülfenahme von Gleichstrom sich nicht in einen selbsterregenden Drehstromerzeuger umschalten läfst.As is well known, DC motors for hoists are often switched for lowering the load converts the motors into electricity generators and destroys the ones caused by the falling load generated electrical energy in resistors. Avoid such an arrangement the costly, power-consuming and unsafe mechanical lowering lock brakes or self-locking gear. The latter could be used for three-phase motors Brakes have not yet been dispensed with, as a three-phase motor without the aid of Direct current cannot be switched to a self-exciting three-phase generator.

Die vorliegende Erfindung giebt nun ein Mittel zur Lösung der genannten Aufgabe an die Hand.The present invention now provides a means for solving the stated problem the hand.

Zu dem Zwecke ist der Läufer des Drehstrommotors, welcher zum Heben der Last in üblicher Weise als Asynchronmotor eingeschaltet und erforderlichenfalls als solcher regulirt wird, aufser den Schleifringen noch mit einem Stromwender versehen, welchem beim Senken der Last Gleichstrom zur Selbsterregung des Motors entnommen wird. Die für Asynchronmotoren sonst üblichen Wicklungsarten des Läufers mit beispielsweise nur drei in der Phase verschobenen Spulen oder Spulengruppen sind im Allgemeinen für diesen Zweck weniger geeignet, da sie einen Stromwender mit nur drei Stegen erfordern, daher nicht funkenfrei arbeiten würden; immerhin sind sogen, offene Wicklungen nicht ausgeschlossen. Geeigneter sind die bei Gleichstromwechselstromumformern üblichen geschlossenen Ankerwicklungen mit gröfster Stab- oder Spulenzahl. Die Verwendung von Ankern mit Kurzschlufswicklung ist auch nicht ausgeschlossen, jedoch müssen besondere Vorkehrungen getroffen sein, um dem Läufer Gleichstrom entnehmen zu können, oder es mufs der Kurzschlufsanker aufserdem mit einer besonderen Gleichstromwicklung versehen sein. Allgemein ist jede Ankerwicklung oder Combination von Ankerwicklungen verwendbar, die bei sich drehendem äufseren Feld Wechsel- oder Drehstrom und bei feststehendem Feld, aber sich drehendem Anker aufserdem auch noch Gleichstrom erzeugt. Für den feststehenden Theil können sowohl geschlossene Wicklungen mit vielen Stäben oder Spulen wie auch alle die Wicklungsarten mit wenigen, in Stern oder Dreieckschaltung verbundenen Spulen, wie sie für den Stator asynchroner Drehstrommotoren üblich sind, verwendet werden. In den Darstellungen der beiliegenden Zeichnung sind die Wicklungen zwecks gröfserer Uebersichtlichkeit theilweise als Ringwicklungen dargestellt, während man in der Regel Trommelwicklungen vorziehen wird.For this purpose, the rotor of the three-phase motor, which is used to lift the load in Usually switched on as an asynchronous motor and, if necessary, as such is regulated, in addition to the slip rings provided with a commutator, which when lowering the load, direct current is drawn to self-excite the motor. the for asynchronous motors otherwise usual types of winding of the rotor with, for example, only three Out of phase coils or coil groups are generally used for this purpose less suitable because they require a commutator with only three bars, therefore not would work spark-free; after all, so-called open windings are not excluded. The closed armature windings customary in direct current alternating current converters are more suitable with the largest number of rods or coils. The use of anchors with short-circuit winding is also not excluded, but special precautions must be taken, in order to be able to draw direct current from the rotor, or the short-circuit armature must also be provided with a special DC winding. Everyone is general Armature winding or combination of armature windings can be used, which when rotating External field alternating or three-phase current and with a fixed field, but rotating Armature also generates direct current. For the fixed part can both closed windings with many bars or coils as well as all the winding types with a few coils connected in star or delta connection, as is customary for the stator of asynchronous three-phase motors are to be used. In the representations of the accompanying drawing are the windings for the sake of greater clarity partly shown as ring windings, while one will usually prefer drum windings.

Der beim Senken der Last im Anker erzeugte Gleichstrom wird über die Bürsten durch die Wicklungen des Ständers geleitet und erzeugt in diesem Folgepole, welche die gleiche Wirkung auf den Anker ausüben, wie das Magnetsystem eines Gleichstromerzeugers. Bei der doppelten Verwendung der Maschine als Motor und Stromerzeuger ist hervorzuheben,The direct current generated in the armature when the load is lowered is passed through the brushes passed through the windings of the stator and generated in this following pole, which the have the same effect on the armature as the magnet system of a DC generator. If the machine is used twice as a motor and generator, it should be emphasized that

dafs das äufsere Feld während der Verwendung des Motors als Asynchronmotor beim Heben der Last sich dreht, während es beim Senken der Last und Selbsterregung durch Gleichstrom feststeht.that the outer field during the use of the motor as an asynchronous motor for lifting the load rotates while it is lowering the load and self-excitation by direct current is certain.

Angestellte Versuche haben nun ergeben, dafs eine Selbsterregung des Motors thatsächlich erfolgt, obgleich bei der vorherigen Speisung des Motors mit Wechselstrom von einer Remanenz im Stator kaum die Rede sein kann. Eine starke Remanenz, 'welche die Ursache der guten Selbsterregung sein kann, tritt dagegen im Läufer auf.Attempts made have now shown that self-excitation of the motor is in fact takes place, although when the motor was previously supplied with alternating current from one Remanence in the stator can hardly be discussed. A strong remanence, 'which is the cause of the good self-excitement occurs, on the other hand, in the runner.

Die Fig. ι und 2 zeigen die Schaltung für einen zweiphasigen Asynchronmotor mit vier Zuleitungen. Für die Hubbewegung wird der Ständer bei a, b und c, d mit zweiphasigem Wechselstrom gespeist. Der Anker, welcher beispielsweise dreiphasig gewickelt ist, wird durch den Regler mit den Widerstandsgruppen g, h, i_i die mit den drei Schleifringen verbunden sind, allmählich kurzgeschlossen. Die auf dem Stromwender schleifenden Gleichstrombürsten e,f kommen während der Hubbewegung nicht in Thätigkeit. Bei der Senkbewegung der Last wird die Schaltung (Fig. 2) hergestellt. Der im Läufer erzeugte Gleichstrom tritt beispielsweise bei e aus, durchfliefst die Ständerwicklungen von α nach b, den Regelungswiderstand k, durch welchen die Geschwindigkeit der Senkbewegung eingestellt werden kann, und fliefst bei f wieder zum Anker zurück.Figs. Ι and 2 show the circuit for a two-phase asynchronous motor with four leads. For the lifting movement, the stator is fed with two-phase alternating current at a, b and c, d. The armature, which is wound in three phases, for example, is gradually short-circuited by the controller with the resistance groups g, h, i _i which are connected to the three slip rings. The direct current brushes e, f sliding on the commutator do not come into operation during the lifting movement. When the load is lowered, the circuit (Fig. 2) is established. The direct current generated in the rotor emerges at e , for example, flows through the stator windings from α to b, the control resistor k, which can be used to set the speed of the lowering movement, and flows back to the armature at f.

Fig. 3 zeigt die Senkschaltung für einen Motor mit in Stern geschaltetem Ständer. Hier durchläuft der im Anker erzeugte Gleichstrom hinter einander die Spule / und die beiden parallel geschalteten Spulen m und n. Von den beiden Spulen in und η kann auch eine oder beide ganz ausgeschaltet oder können, wie in Fig. 3 a, alle drei Spulen hinter einander geschaltet werden.Fig. 3 shows the lowering circuit for a motor with a star-connected stator. Here, the direct current generated in the armature passes through in succession, the coil / and m, the two coils connected in parallel and n. Of the two coils in and η may also include one or both switched off completely or, as shown in Fig. 3 a, all three coils behind are switched to each other.

Fig. 4 und 5 zeigen dieselbe Anordnung für Dreieckschaltung des Motors. In Fig. 4 durchfliefst der Gleichstrom die beiden Spulen m und η in Parallelschaltung, während / kurzgeschlossen ist; in Fig. 5 dagegen sind m und η -f- / parallel geschaltet. Die bei der Schaltung Fig. 3 und noch mehr bei Fig, 4 und 5 zu erwartende unsymmetrische PoI-bildung, welche den Gang der Maschine als Gleichstromerzeuger ungünstig beeinflussen würde, tritt thatsächlich bei geeigneter Wicklung des Ständers, nämlich bei sich überdeckenden Spulen, nicht ein.Figures 4 and 5 show the same arrangement for delta connection of the motor. In FIG. 4, the direct current flows through the two coils m and η in parallel while / is short-circuited; in FIG. 5, however, m and η -f- / are connected in parallel. The asymmetrical pole formation to be expected in the circuit of FIG. 3 and even more so in FIGS. 4 and 5, which would adversely affect the operation of the machine as a DC generator, does not actually occur with a suitable winding of the stator, namely with overlapping coils .

Bei den Schaltungen Fig. 2 bis 5 sind immer Anker, Feld und Widerstand k in Reihe geschaltet; es ist jedoch ebenso gut möglich, wie in Fig. 6 dargestellt, die Feldwicklungen m, η und den äufseren Widerstand k im Nebenschlufs zu schalten. Schliefslich ist es auch möglich, wie in Fig. 7 dargestellt, nur die Feldwicklungen m, η durch Gleichstrom zu speisen, während der Anker mittels der Schleifringe auf die äufseren regelbaren Widerstände g, h, i kurzgeschlossen ist; in diesem Falle wirkt der Motor wie ein synchroner Drehstromerzeuger. Die Widerstände g, /2, i dürfen nicht ganz kurzgeschlossen werden, sondern nur höchstens so weit, als der höchsten zulässigen Belastung der Maschine als Drehstromerzeuger entspricht; auch ist zu berücksichtigen, dafs durch eine zu grofse Stromentnahme die Klemmenspannung an den Gleichstrombürsten sinken, und dadurch die Felderregung unzulässig geschwächt werden könnte. Da die Maschine als Gleichstromerzeuger unter nicht gerade günstigen Verhältnissen arbeitet, so verdient die letzte Anordnung unter Umständen den Vorzug, da bei ihr dem Anker möglichst wenig Energie in Form von Gleichstrom entnommen wird. Natürlich können die in Fig. 2 bis 5 dargestellten Schaltungen des Ständers in gleicher Weise bei der Schaltung Fig. 7 Anwendung finden.In the circuits of FIGS. 2 to 5, armature, field and resistor k are always connected in series; however, it is just as possible, as shown in FIG. 6, to switch the field windings m, η and the external resistor k in the shunt. Finally, as shown in FIG. 7, it is also possible to feed only the field windings m, η by direct current, while the armature is short-circuited to the external controllable resistors g, h, i by means of the slip rings; in this case the motor acts like a synchronous three-phase generator. The resistors g, / 2, i must not be completely short-circuited, but only as far as the maximum permissible load on the machine as a three-phase generator; It must also be taken into account that the terminal voltage at the direct current brushes would drop if too great a current was drawn, and the field excitation could be unduly weakened as a result. Since the machine works as a direct current generator under conditions that are not exactly favorable, the last arrangement deserves the advantage under certain circumstances, since it draws as little energy as possible from the armature in the form of direct current. Of course, the circuits of the stator shown in FIGS. 2 to 5 can be used in the same way in the circuit of FIG.

Wenn die Gleichstrombürsten während der Hubbewegung auf dem Stromwender aufliegen, so wird sich an ihnen, auch wenn kein Strom entnommen wird, Funkenbildung zeigen, da infolge der Drehung des äufseren Feldes wiederholt Ankerabtheilungen, die nicht in der neutralen Zone liegen, durch die Bürsten kurzgeschlossen werden. If the DC brushes during the Lifting movement rest on the commutator, so will be on them, even if there is no power is taken, show sparking, as a result of the rotation of the outer field repeated armature sections that are not in the neutral zone are short-circuited by the brushes.

Diese Funkenbildung kann in verschiedener Weise beseitigt werden: Man kann z. B. die Bürsten während der Hubbewegung des Motors mit dem Anker sich drehen lassen, wobei sie durch Reibung auf dem Stromwenderumfang mitgenommen werden, während sie bei der Senkbewegung durch ein Gesperre gerade in der neutralen Zone zurückgehalten und an der Drehung gehindert werden.This sparking can be eliminated in various ways. B. the Brushes can rotate with the armature during the stroke movement of the motor, whereby they be carried along by friction on the commutator circumference, while they are just in the lowering movement by a locking mechanism of the neutral zone and prevented from rotating.

Eine andere Lösung zeigt Fig. 8. Hier werden die Bürsten e,f bei der Senkbewegung durch den Ring 0 auf den Stromwender gedrückt werden. Es ist auch möglich, die Bürsten entweder durch mechanische Uebertragungsmittel oder durch Elektromagnete nur während der Zeit der Senkbewegung anzudrücken. In letzterem Falle kann ein besonderer Elektromagnet entbehrt werden, wenn die Bewegung der Bürsten durch den ohnedies für die Haltebremse vorhandenen Bremsmagneten mit bewirkt wird. Fig. 9 zeigt eine derartige Anordnung, bei der eine einseitig wirkende Haltebremse p, q, r, s bekannter Construction vorgesehen ist, welche nur beim Senken, nicht aber beim Heben der Last t gelüftet wird und daher die mit dem Bremszeug gekuppelten Bürsten e,f während der Senkbewegung an den Stromwender drückt.Another solution is shown in FIG. 8. Here the brushes e, f are pressed onto the commutator during the lowering movement by the ring 0. It is also possible to press the brushes either by mechanical transmission means or by electromagnets only during the lowering movement. In the latter case, a special electromagnet can be dispensed with if the movement of the brushes is also caused by the brake magnet, which is already present for the holding brake. 9 shows such an arrangement in which a unilaterally acting holding brake p, q, r, s of known construction is provided, which is only released when lowering, but not when lifting, the load t and therefore the brushes e, f presses against the commutator during the lowering movement.

Soll dagegen die Haltebremse nicht nur beim Senken, sondern auch beim Heben der Last gelüftet werden, so werden vortheilhaft die gebräuchlichen Motorbremsmagnete u in Fig. ίο (vergl. auch D. R. G. M. 128258) verwendet. Diese werden für die Hubbewegung im umgekehrten Drehsinn eingeschaltet, wie für die Senkbewegung; während aber die Bremse für beide Bewegungen gelüftet wird, werden die Gleichstrombürsten durch geeignete Verbindung mit dem Motorbremsmagneten nur für die Senkbewegung an den Stromwender angedrückt. Die Umschaltung des Motors von einem Drehstrommotor in eine sich mit Gleichstrom erregende Erzeugermaschine kann ohne Weiteres durch die genannten selbsttätigen Bürstenabhebevorrichtungen bewirkt werden, ohne dafs dazu, besondere Schaltvorrichtungen oder Drahtleitungen vorgesehen zu werden brauchen; nur für die Regelung der in die Ankerstromkreise eingeschalteten Widerstände mufs der Steuerapparat zu Hülfe gezogen werden.If, on the other hand, the holding brake is to be released not only when lowering but also when lifting the load, the common motor brake magnets u in Fig. Ίο (see also DRGM 128258) are advantageously used. These are switched on for the lifting movement in the opposite direction of rotation as for the lowering movement; but while the brake is released for both movements, the direct current brushes are only pressed against the commutator for the lowering movement by means of a suitable connection with the motor brake magnet. The switchover of the motor from a three-phase motor to a generating machine that excites with direct current can easily be effected by the above-mentioned automatic brush lifting devices, without the need to provide special switching devices or wire lines; The control apparatus only needs to be used to regulate the resistors connected to the armature circuits.

Die Selbsterregung der Maschine als Gleichstromerzeuger erfolgt im Allgemeinen sehr rasch, da nicht nur der Anker, sondern auch das Feldsystem aus geblättertem Eisen besteht. Sollte es trotzdem erforderlich sein, die Selbsterregung zu beschleunigen, so kann dies geschehen durch Vergrößerung der Nuthenzahl im Ständer zwecks gleichmäfsiger Vertheilung des Magnetismus in den Folgepolen, durch Anordnung von Hülfsmagneten (permanente oder Elektromagnete), welche auf den Anker einwirken, und durch Hülfsströme, welche nach Art der in den D. R. P. 119660, Kl. 35 und 120078 beschriebenen Schaltungsweisen durch die Ständerwicklung geleitet werden.The self-excitation of the machine as a DC generator is generally very high quickly, because not only the anchor but also the field system consists of peeled iron. Should it still be necessary to accelerate the self-excitement, this can be done by increasing the number of slots in the stand for the purpose of uniform distribution of magnetism in the following poles, through the arrangement of auxiliary magnets (permanent or electromagnets), which act on the armature, and by auxiliary currents, which after Type of circuitry described in D. R. P. 119660, cl. 35 and 120078 the stator winding can be conducted.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:Patent Claims: ι . Bremsschaltung von Wechselstrommotoren für Hebezeuge, dadurch gekennzeichnet, dafs der asynchrone Hubmotor beim Senken der Last in einen mit Gleichstrom sich selbst erregenden Stromerzeuger umgeschaltet und zu diesem Zwecke mit einem Stromwender versehen wird, welchem der Gleichstrom zur Erzeugung eines feststehenden, äufseren magnetischen Feldes im Ständer entnommen wird, während die übrige, bei Senken der Last frei werdende Energie in bekannter Weise in Form von Gleich- oder Wechselströmen in Widerständen vernichtet wird.ι. Brake circuit of AC motors for hoists, characterized in, that when the load is lowered, the asynchronous hoist motor switches over to a self-exciting generator with direct current and for this purpose is provided with a commutator, which uses the direct current to generate a fixed, The external magnetic field in the stator is taken, while the rest is released when the load is lowered Energy in a known way in the form of direct or alternating currents in resistors is destroyed. 2. Ausführungsform der Drehstromgleichstrommaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung von an sich be-, kannten Vorrichtungen, um die Gleichstrombürsten während der Hubbewegung und Ruhestellung der Last aufser Thätigkeit zu setzen oder vom Stromwender abzuheben, zum Zwecke, eine schädliche Funkenbildung zu vermeiden.2. Embodiment of the three-phase DC machine according to claim 1, characterized by arranging known devices around the direct current brushes to stop working or to lift off the commutator during the lifting movement and rest position of the load, for the purpose of avoiding harmful spark formation. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.