DE463632C

DE463632C - Betrieb von elektrischen Hebezeugen o. dgl. mittels einer Gleichstrommaschine, die bei motorischem Betrieb mit Reihenschlusserregung und bei generatorischem Betrieb mit Nebenschlusserregung arbeitet

Info

Publication number: DE463632C
Application number: DEA40647D
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1923-09-11
Filing date: 1923-09-11
Publication date: 1929-02-22

Description

Betrieb von elektrischen Hebezeugen o. dgl. mittels einer Gleichstrommaschine, die bei motorischem Betrieb mit Reihenschlußerregung und bei generatorischem Betrieb mit Nebenschlußerregung arbeitet Bei den mit Gleichstrom betriebenen Hebezeugen und anderen ähnlichen Betrieben, z. B. auch im Bahnbetrieb, pflegt man Reihenschlußmaschinen zu verwenden, die beim generatorischen Betrieb (Senken der Last oder Talfahrt) durch eine Umschaltung der Erregerwicklung in Nebenschlußmaschinen verwandelt werden. Beim Nebenschluß-Generatorbetrieb muß dann die Erregerwicklung einen großen Vorschaltwiderstand erhalten, da ihr eigener Spannungsabfall viel zu gering ist, als daß sie unmittelbar an die Netzspannung angeschlossen werden könnte. Dies gilt sogar auch dann noch, wenn beim generatorischen Betrieb die Erregerwicklungen mehrerer Motoren in Reihe geschaltet werden, wie es bei Fahrzeugen mit mehreren Motoren vielfach geschieht. Bei diesem generatorischen Betrieb wird daher im Stromkreis der Erregerwicklung eine Leistung vernichtet, die ungefähr gleich der vollen Motorleistung ist, da die Erregerwicklung als Hauptstromwicklung für den vollen Motorstrom bemessen ist und da beim generatorischen Betrieb die volle Netzspannung am Erregerstromkreis liegt. Durch diese Verluste im Erregerstromkreis wird der Gesamtwirkungsgrad eines Hebezeuges für ein Spiel (Heben und Senken) ganz wesentlich herabgedrückt. -Die Erfindung ermöglicht eine bedeutende Verminderung der Verluste im Erregerstromkreis, und zwar dadurch, daß an Stelle einer gewöhnlichen Reihenschlußmaschine eine Maschine verwendet wird, deren Erregerwicklung nur für einen Bruchteil des Ankerstromes, aber auch nur für einen Bruchteil der Netzspannung bemessen ist. Diese Erregerwicklung erhält beim motorischen Betrieb Nebenschlußwiderstände, welche den überwiegenden Teil des Ankerstromes aufnehmen, und wird mit diesen Widerständen in Reihe zum Anker geschaltet. Beim generatorischen Betrieb erhält die Wicklung Reihenschlußwiderstände, die den größten Teil der Netzspannung aufnehmen, und wird mit diesen Widerständen in Nebenschluß zum Anker geschaltet.
Die Abbildungen zeigen ein Schaltungsbeispiel, und zwar Abb. r die Schaltung für den otorbetrieb, Abb. 2 die Schaltung für den Generatorbetrieb. In beiden Abbildungen bedeutet a den Anker, b die Erregerwicklung, c die Nebenschluß- bzw. Reihenschlußwiderstände, d die Anschlüsse an das Netz.
An einem Beispiel möge gezeigt werden, wie groß die Erhöhung des Wirkungsgrades ist, die durch die Erfindung erreicht werden kann. Ein Kranhebemotor sei für eine Leistung von ro kW (50o Volt X 2o Ampere) zu bemessen. Der Verlust in der Erregerwicklung selbst betrage 4 °/o. Wird der Motor als Hauptstrommotor ausgeführt, die Erregerwicklung also für den vollen Motorstrom (2o Ampere) bemessen, so beträgt der Spannungsabfall an der Erregerwicklung 2o Volt. Der Verlust im Erregerstromkreis beträgt beim Heben 2o Ampere X 2o Volt- 0,4 kW, beim Senken wegen der erforderlichen Vorschaltwiderstände 2o Ampere X Soo Volt - io kW, im Mittel also 5,2 kW -.52 °/o der Motorleistung. Wird jedoch die Erregerwicklung erfindungsgemäß beispielsweise für 1/5 des Ankerstromes, also für 4 Ampere bemessen und ist der Verlust in der Wicklung selbst wieder ¢ °1o der Motorleistung (q. .Ampere X Zoo Volt- 0,4 kW), so betragt der Spannungsabfall in der Erregerwicklung ioo Volt. Im ganzen Erregerstromkreis tritt natürlich ein größerer Verlust auf, und zwar beim Heben (Erregung mit Nebenschlußwiderständen für 16 Ampere) 2o Ampere X ioo Volt- 2 kW, beim Senken (Erregerwicklung mit keihenschlußwiderständen für 400 Volt) q. Ampere X 5oo Volt - 2 kW, im i1littel also 2 k W - 2o °/o der Motorleistung. Die mittleren Verluste in der Erregerwicklung sind somit durch die Erfindung auf weniger als q.o ui" der sonst auftretenden Verluste vermindert worden.
Diese Wirkung ist nicht an eine bestimmte Bemessung der Erregerwicklung gebunden. In dem oben berechneten Beispiel tritt die günstigste Wirkung ein, wenn die Erregerwicklung für q. Ampere bemessen ist. Aber auch wenn sie für die Hälfte oder für das Doppelte dieses günstigsten Stromes bemessen wird, beträgt der mittlere Verlust in dem Erregerstromkreis nur 2,5 kW =:25 °/o der Motorleistung, also immer noch weniger als die Hälfte der sonst auftretenden Verluste. Auch von der Belastung ist diese Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades nahezu unabhängig, jedenfalls ist sie bei jeder Belastung vorhanden.
Im übrigen wird das Verhalten der Maschine durch diese Bemessung der Erregerwicklung nicht wesentlich verändert. Beim Motorbetrieb bleibt die Reihenschlüßcharakteristik des Motors erhalten; infolge des größeren Spannungsabfalles im Erregerstromkreis wird der Motor nur noch etwas weicher, da bei einer Stromerhöhung nicht nur infolge der Feldverstärkung, sondern auch noch infolge des Ohmschen Spannungsabfalles ein Tourenabfall auftritt.
Die Anordnung kann dadurch noch verbessert werden, daß die Erregerwicklung aus mehreren parallel oder in Reihe schaltbaren Zweigen zusammengesetzt wird, welche beim Reihenschlußmotorbetrieb miteinander parallel, beim Nebenschlußgeneratorbetrieb miteinander in Reihe geschaltet werden. In dem oben angeführten Beispiel könnte z. B. die Erregerwicklung aus vier Zweigen für fe 2 Ampere X So Volt bestehen. Die Erregerwicklung würde dann beim Motorbetrieb (Parallelschaltung der Zweige) einen Spannungsabfall von So Volt haben, so daß die Verluste im Erregerstromkreis 5o Volt X 2o Ampere - i kW betragen würden. Beim Generatorbetrieb (Reihenschaltung der Zweige) würde die Erregerwicklung einen Strom von 2 Ampere aufnehmen, so daß die Verluste im Erregerstromkreis 2 Ampere X 5oo Volt- i kW betragen würden. Die mittleren Verluste sind somit auf i kW - io °1o der Motorleistung, also gegenüber, dem oben betrachteten Fall nochmals auf die Hälfte herabgesetzt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Betrieb von elektrischen Hebezeugen o. dgl. mittels einer Gleichstrommaschine, _die bei motorischem Betrieb mit Reihenschlußerregung und bei generatorischem Betrieb mit Nebenschlußerregung arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Erregerwicklung nur für einen Bruchteil des Ankerstromes und nur für einen Bruchteil der Netzspannung bemessen ist und beim Arbeiten der Maschine als Motor (Heben) finit Nebenschlußwiderständen in Reihe zum Anker, beim Arbeiten als Generator (Senken) mit Reihenschlußwiderständen im Nebensehluß zum Anker geschaltet wird.
2. Schaltung nach Anspruch i unter Verwendung von Maschinen mit unterteilter Erregerwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Abschnitte der Erregerwicklung beim Reihenschlußmotorbetrieb zueinander parallel, beim Nebenschlußgeneratorbetrieb miteinander in Reihe geschaltet werden.