DE646399C - Elektrischer Antrieb fuer Uhren oder aehnliche Vorrichtungen in Mehrphasenanlagen - Google Patents
Elektrischer Antrieb fuer Uhren oder aehnliche Vorrichtungen in MehrphasenanlagenInfo
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- G04C15/00—Clocks driven by synchronous motors
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf den elektrischen Antrieb von Uhren, Tarifapparaten,
Signalapparaten oder ähnlichen Vorrichtungen in Mehrphasenanlagen, · dessen Trieb-S
SA'stem als Synchronkleinmotor, Relais o. dgl.
ausgebildet ist. Hat bei einer derartigen Einrichtung das Triebsystem nur eine an eine
Phase des Netzes angeschlossene Erregerspule, so bleibt der Antrieb stehen, wenn die
Erregerspule beschädigt ist oder die Phasenspannung, an die die Erregerspule angeschlossen
ist, aus irgendeinem Grunde, beispielsweise infolge Durchbrennens einer Sicherung, ausfällt.
Zur Beseitigung dieses Mangels hat man schon vorgeschlagen, zwei Triebsysteme vorzusehen,
die an verschiedene Phasen des Mehrphasennetzes angeschlossen sind und gemeinsam
die zu betätigende Vorrichtung antreiben.
Diese bekannte Anordnung besitzt jedoch den Nachteil, daß sie verhältnismäßig umständlich
und teuer ist.
Nach einem anderen bekannten Vorschlag wird ein Umschaltrelais-vorgesehen, das die
Erregerwicklung beim Ausfall der sie speisenden Phasenspannung auf eine andere Phase"
des Netzes umschaltet. Dies hat jedoch den Nachteil, daß nur beim Ausfall einer Phasenspannung
der Stillstand des Antriebs verhütet wird, nicht dagegen, wenn die Erregerwicklung
selbst beschädigt ist.
Ein weiterer Mangel besteht darin, daß Kontakte vorzusehen sind, die den Stromdurchgang
zuweilen erschweren oder gar unterbinden.
Schließlich ist es auch bekannt, zur Verhütung des Aussetzens des Antriebs einer in
■Rede stehenden Vorrichtung das Triebsystem mit zwei Erregerwicklungen auszurüsten, die
an verschiedene Phasen eines Drehstromnetzes angeschlossen werden und von denen die eine bereits den Antrieb in Gang zu halten
vermag.
Fällt bei diesem Antrieb eine der für die beiden Spulen nicht gemeinsamen, aber durch
einen oder mehrere Verbraucher überbrückten Phasen aus, so- bleibt der Antrieb trotz
der Verwendung zweier Erregerwicklungen stehen, weil in diesem Betriebszustand die
eine der beiden Erregerwicklungen über den oder die Verbraucher mit entgegengesetzter
Polarität an die gleichen Netzphasen wie die andere Erregerwicklung angeschlossen ist, so
daß sich die von ihnen erzeugten Dreh-" momente aufheben.
Die Erfindung beseitigt diesen Mangel.
Sie macht dabei ebenfalls von mehreren Erregerwicklungen für das Triebsystem Gebrauch,
die an verschiedene Phasen eines Mehrphasennetzes anzuschließen sind.
Erfmdungsgemäß ist der elektrische Widerstand wenigstens einer Spule durch vorgeschaltete
Widerstände, Erhöhung der Win-
*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:
Hans Niitselberger in Nürnberg.
dungszahl oder des Widerstandskoeffizienten des Spulendrahtes ο. dgl. derart vergrößert,
daß die Zeitkonstanten der Spulen verschieden groß ausfallen. Dadurch kann die Größe,
des Drehmomentes auch im Falle der B lastung des das Triebsystem speisenden M^
phasennetzes so abgeglichen werden, daß eü Stillstehen des Motors auch beim Ausfall
einer Spannung verhindert werden kann. Zur ίο Veränderung des Widerstandes können Ohmsche,
induktive oder kapazitive oder auch Kombinationen aus diesen Widerständen verwendet
werden.
Die Differenz der Zeitkonstante zweier Spulen kann beispielsweise dadurch geändert
werden, daß bei der einen Spule der Ohmsche Widerstand, bei einer anderen Spule die
Selbstinduktion vergrößert wird. Letzteres wird beispielsweise durch Erhöhung der Windungszahl
erreicht. Man kann aber auch in den Stromkreis einer Spule einen Kondensator einschalten, während beispielsweise zugleich
der Ohmsche Widerstand einer anderen Spule vergrößert wird.
Ganz besonders vorteilhaft wird die Zeitkonstante dadurch verändert, daß bei der einen
Spule die Induktivität, bei der anderen der kapazith^e Widerstand verändert wird. Man
erhält auf diese Weise einen möglichst großen Unterschied der Zeitkonstanten zweier Spulen.
Eingehende Rechnungen haben ergeben, daß es sich bei besonders verschiedenartig belasteten
Netzen empfiehlt, die Differenz der Zeitkonstanten zweier Spulen möglichst groß zu
halten. Für heutige bestehende Netze wurde als zweckmäßige Differenz der den Zeitkonstanten
entsprechende Phasenwinkel zweier Spulen ein.Bereich von 20 bis i6o° errechnet.
Im Hinblick auf bekannte Ausführungsformen von Synchronkleinmotoren soll als besonders vorteilhafter Wert der Differenz
der Phasenwinkel der Zeitkonstanten der Winkel von 6o° genannt werden. Dabei ist
es zweckmäßig, die Zeitkonstante ungefähr entgegengesetzt gleich groß zu wählen, da man
hierbei mit verhältnismäßig kleinen Kapazitäten auskommt und den in der Praxis vorkommenden
Belastungsfällen von Netzen Rechnung trägt.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
In Fig. ι ist das Schaltbild eines an ein Drehstromnetz angeschlossenen Synchronkleinmotors
dargestellt. R, S, T sind die drei Phasen des Drehstromnetzes, an die der Synchronkleinmotor
ι angeschlossen ist. Zu diesem Zweck besitzt der Synchronkleinmotor
zwei auf dem gemeinsamen Eisenkern 2 angebrachte Spulen 3, 4. Die Spule 3 ist an die
Phasen R, S unter Zwischenschaltung des Ohmschen Widerstandes 5 angeschlossen.
Dieser bildet zusammen mit der Induktivität der Spule den Scheinwiderstand Z1 für den
die Spule durchfließenden Strom J1. Die ule 4 ist an die Phasen S, T unter Zwischenijtung
des Ohmschen Widerstandes 6 und apazität des Kondensators 7 angeschlos-Diese
bilden zusammen mit der Induktivität der Spule den Scheinwiderstand Z2 für
den die Spule durchfließenden Strom J2. Des weiteren sind die* zwischen den Phasen R, S
und T liegenden Belastungen Z4, Z5 und Z6
eingeschaltet. Diese Belastungen können Ohmscher, induktiver und unter Umständen
auch kapazitiver Art sein.
Um nun die Erfindung näher zu erläutern, soll zunächst das Diagramm obiger Schaltung
beim Vorhandensein sämtlicher Phasenspannungen näher betrachtet werden.
In Fig. 2 bedeuten R, S = U1; S, T = U2;
T, R — Us die drei Phasenspannungen des
Drehstromnetzes. Der Scheinwiderstand im Stromkreis der Spule 3 entspreche einer Zeitkonstante,
deren Phasenverschiebungswinkel zwischen Strom und Spannung + 300 ist.
Das positive Vorzeichen des Phasenverschiebungswinkels bedeute dabei, daß die Spannung
dem Strom voreilt, wie es auch bei dem im Diagramm eingezeichneten Vektor Z1 zum
Ausdruck gebracht ist, der unter Bezugnahme zu dem durch die Pfeilrichtung eingetragenen
Vektordrehsinn seiner Spannung U1 um 300
nacheilt. Entsprechendes gilt auch für den im Stromkreis der Spule 4 fließenden Strom J2
mit dem Unterschied, daß die Induktivität der Spule 4 zusammen mit dem Ohmschen Widerstand
6 und der Kapazität des Kondensators 7 eine derartige Zeitkonstante für den Stromkreis
bilden, daß der Verschiebungswinkel zwischen Spannung U2 und dem in der
Spule 4 fließenden Strom — 300 beträgt. Die beiden in der Spule 3 und 4 fließenden
Ströme Z1 und /., erzeugen die Flüsse Φ, und
<5„, die sich zu einem resultierenden Fluß Φ
zusammensetzen, der im Diagramm der Eintachheit halber durch den Vektor /Φ dargestellt
ist. Dieser dem Vektor JΦ entsprechende Fluß Φ ist der treibende Fluß, der für
das Drehmoment des Motors ausschlaggebend ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, wie erwähnt, zu verhindern, daß bei Ausfall einer Phase
der Fluß ]Φ sehr klein bzw. Null werden kann. Daß dieser Fall praktisch nicht eintreten
kann, soll im folgenden näher erläutert werden:
In Fig. 3 ist angenommen, daß die Phase R spannungslos wird und daß die zwischen der
Phase R, T liegende Belastung so groß ist, daß ihr Scheinwiderstand Z6 praktisch Null
ist. Dies ist dann der Fall, wenn beispielsweise ein Motor, ein Warmwasserspeicher
oder ein anderer elektrischer Apparat großen Verbrauches zwischen den Phasen R und T
eingeschaltet ist. Dadurch erhält die Phase R in jedem Augenblick ungefähr das
Potential der Phase T. Es herrscht also zwischen den Phasen S, T die Spannung U2 und
zwischen den Phasen R, S die Spannung — U2. Der Stromkreis der Spule 3 liegt
somit an der Spannung — U2- Dieser Fall
ist in Fig. 3 im Diagramm gezeichnet. Die Lage des Stromes J2 ist gleichgeblieben. Hingegen
eilt der Strom Z1 nunmehr der Phasenspannung
— CZ2 um 300 nach. Beide Ströme
setzen sich wieder zu dem dem Drehmoment entsprechenden Fluß /Φ zusammen. Aus
diesem Diagramm ist sofort zu ersehen, daß bei der Verwendung zweier Spulen gleicher
Zeitkonstante nach dem bekannten Vorschlag bei der im Ausführungsbeispiel angegebenen
Netzbelastung der Strom J1 in Richtung des Stroms J2 fällt. Da die Größe des Stromes J1
entgegengesetzt gleich der Größe des Stroms J2
ist, ist kein resultierender Strom und somit auch kein treibender Fluß vorhanden.
Als weiterer Fall sei angenommen, daß bei der Anordnung gemäß Fig. 1 die Phase 6*
spannungslos wird. Sind dabei die Belastungen zwischen den Phasen R, S und S, T klein,
d. h. die Scheinwiderstände Z4 und Z5 annähernd
unendlich, so liegen die Stromkreise der Spulen 3 und 4 in Hintereinanderschaltung
an der Phasenspannung T, R = U3. Da die Zeitkonstanten entgegengesetzt aber gleich
groß sind, kompensiert die Induktivität die Kapazität im gemeinsamen Stromkreis. Es
sind also nur noch die Ohmschen Widerstände vorhanden, deren Größe zweckmäßig so gewählt
ist, daß ein genügend großes Drehmoment gesichert ist. Ist dagegen die Belastung
zwischen der Phase R, S oder aber die Belastung zwischen der Phase S, T besonders
groß, so liegt entweder die Spule 3 oder die Spule 4 an der Spannung U3. In diesem Falle
erhält man entweder ein dem Strom J1 oder dem Strom J2 entsprechendes Drehmoment,
da es nie vorkommen' kann, daß gleichzeitig die Scheinwiderstände Z4 und Z5 gleich Null
sind (dies würde einen Kurzschluß der ganzen Anlage bedeuten). Also auch bei Ausfall
der Phasenspannung S ist stets der Weiterlauf des Motors gesichert. Bei Ausfall der
Phasenspannung T ents'teht ein ähnliches Diagramm, wie es bereits in Fig. 3 gezeichnet ist.
Eingehende Rechnungen beweisen, daß für die Mehrzahl aller denkbaren Fälle der Weiterlauf
des Motors gesichert ist.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem auf dem Eisen
des Synchronmotors drei Spulen vorgesehen sind. Die Spulen sind mit 8, 9, 10 bezeichnet
und an die Phasen/?,S; S1T; T, R des Drehstromnetzes
angeschlossen. Wichtig ist dabei, daß die Spule 10 mit umgekehrtem Wicklungssinn an die Phasen T, R angeschlossen ist wie
die Spulen 8, 9 an die Phasen R, S bzw. S, T.
Gemäß der Erfindung erhält nun eine der beiden gleich angeschlossenen Spulen 8, 9 eine
andere Zeitkonstante als die der Spule 10. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist die
Spule 8 mit anderer Zeitkonstante versehen, wie aus dem vorgeschalteten Kondensator 11
hervorgeht. Es ist natürlich nicht unbedingt erforderlich, daß die Zeitkonstanten der
Spule 9 und 10 gleich groß sind; auch diese können noch unter sich verschieden groß sein.
Auch ist es nicht erforderlich, daß die Spulen 8, 9, 10 in Dreieck geschaltet sind; man
kann sie auch in Stern schalten.
Claims (3)
- Patentansprüche:i. Elektrischer Antrieb für Uhren, Tarifapparate, Signalapparate oder ähnliche Vorrichtungen in Mehrphasenanlagen, dessen Triebsystem als Einphasensynchronkleinmotor, Einphasenrelais oder als ein sonstiges Einphasentriebsystem ausgebildet ist und wenigstens zwei auf einem Eisenkern sitzende und an verschiedene Phasen des Mehrphasennetzes angeschlossene Spulen hat, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand wenigstens einer Spule durch vorgeschaltete Widerstände, Erhöhung der Windungszahl oder des Widerstandskoeffizienten des Spulendrahtes o. dgl. derart vergrößert ist, daß die Zeitkonstanten der Spulen verschieden groß ausfallen.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied des durch die Zeitkonstanten zweier Spulen erzielten Phasenwinkels im Bereich von 20 bis i6o° liegt.
- 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstanten ungefähr entgegengesetzt gleich groß sind.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES103593D DE646399C (de) | 1932-03-06 | 1932-03-06 | Elektrischer Antrieb fuer Uhren oder aehnliche Vorrichtungen in Mehrphasenanlagen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES103593D DE646399C (de) | 1932-03-06 | 1932-03-06 | Elektrischer Antrieb fuer Uhren oder aehnliche Vorrichtungen in Mehrphasenanlagen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE646399C true DE646399C (de) | 1937-06-16 |
Family
ID=7525318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES103593D Expired DE646399C (de) | 1932-03-06 | 1932-03-06 | Elektrischer Antrieb fuer Uhren oder aehnliche Vorrichtungen in Mehrphasenanlagen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE646399C (de) |
-
1932
- 1932-03-06 DE DES103593D patent/DE646399C/de not_active Expired
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