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Schaltung für einen in beiden Richtungen umlaufenden Elektromotor,
insbesondere Servomotor Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für in beiden
Richtungen umlaufende Elektromotoren, besonders Gleichstrommotoren und wiederum
im besonderen für Servomotoren.
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Bei Verwendung z. B. von Gleichspannungen über 2,50 Volt hinaus
pflegt man zu servomotorisdhen Zwecken meist übliche kleine Hauptstrommotoren von
22o Volt mit entsprechenden Vorschaltwiderständen zu verwenden. Falls ein solcher
Servomotor in zwei Richtungen laufen soll, ist wenigstens ein zweipoliger Umschalter
erforderlich, je nach der Schaltung auch zwei zweipolige Einschalter oder Relais
mit gegenseitiger Verriegelung oder ähnliche Vorrichtungen.
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Da diese Motoren entsprechend ihrer Hauptstromcharakteristik die Neigung
haben, unter Umständen durchzugehen, hat man sich schon gelegentlich so geholfen,
daß man außer dem Vorschaltwiderstand auch einen oder mehrere Parallelwiderstände
parallel zum eigentlichen Motor angeordnet -hat, wodurch dieser eine gemischte Charakteristik
bekommt, deren einer Teil ähnlich der gewöhnlichen Hauptstromcharakteristik, der
andere Teil ähnlich der gewöhnlichen Nebenschlußcharakteristik verläuft. Dem Bedürfnis,
einen derartigen kleinen Servomotor besonders einfach zu betätigen, also z. B. nur
vermittels einpoliger Schalter oder Relais, wird die neue Schaltung gerecht. Sie
sieht im Bedarfsfalle in bekannter Weise einen Vorschaltwiderstand vor, ferner je
einen Parallelwiderstand zu Anker und Feld, von denen jeweils der eine über eine
mittlere Anzapfung, der andere mit einem Ende an das Netz angeschlossen ist. Die
gewünschte Drehrichtung wird durch einpolige Verbindung zwischen Feld- und Ankerkreis
über einpolige Schalter oder Relais erzielt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einigen Ausführungsbeispielen
dargestellt.
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Fig. r zeigt die Anordnung: Vorschaltwiderstand, Feld, Anker, Fig.2
die Anordnung: Vorschaltwiderstand, Anker, Feld.
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Grundsätzlich sind beide gleich.
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Im einzelnen bedeutet r den Vorschaltwiderstand, 2 den in der Mitte
liegenden Parallelwiderstand, 3 den am Ende liegenden Widerstand, dessen Mitte mit
dem anderen Pol des Netzes verbunden ist. Mit A ist der Anker, mit F das Feld des
Motors bezeichnet, s1 und s2 sind die Bezeichnungen für zwei einpolige Schalter
oder Relais.
Fig. 3 und q. zeigen besondere Abarten der Schaltung,
insofern als bei Fig.3, die im Prinzip genau der Schaltung von Fig. 2 entspricht,
vor dem Anker noch ein Vorschaltwiderstand q. vorgesehen ist, während in Fig. q.
parallel zum Feld noch ein Widerstand 5 vorgesehen ist.
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Die Wirkungsweise ist die folgende: Wenn in Fig. i die Unterbrechung
bei s1 geschlossen wird, so fließt der Strom von dem positiven Pol durch den Vorschaltwiderstand
i bis zum Punkt a, von wo aus er sich verzweigt und einmal durch das Feld F, das
andere Mal durch den parallel dazu liegenden Widerstand :2 fließt. Da die Enden
von F und 2 miteinander verbunden sind, fließt der Gesamtstrom über s1 und verzweigt
sich im Punkt b, von wo aus er einmal durch den Anker A und die Hälfte 3" des Widerstandes
3, welcher also als Vorschaltwiderstand dient, das andere Mal von b aus über die
Hälfte 3' des Widerstandes 3, welcher also als Parallelwiderstand dient, zum negativen
Pol fließt. Die Stromrichtung im Feld ist also von oben nach unten im Sinne des
Pfeiles, die Stromrichtung im Anker von b nach c.
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Wird dagegen die Unterbrechung bei s= geschlossen, so bleibt der Vorgang
bis zum Punkts, derselbe wie eben beschrieben, d. h. der Strom fließt vom positiven
Leiter über den Vorschaltwiderstand i, verzweigt sich im Punkt a einmal durch das
Feld F, das andere Mal durch den Parallelwiderstand 2. Da die beiden mit ihren anderen
Enden ebenfalls verbunden sind, fließt der Gesamtstrom von s2 bis zum Punkt c, von
wo er einmal über den Anker A und die Hälfte 3' des Widerstandes 3, die also als
Vorschaltw iderstand dient, zum negativen Pol fließt, während er andererseits parallel
hierzu direkt vom Punkt c über die Hälfte 3" des Widerstandes 3, die also als Parallelwiderstand
dient, ebenfalls zum negativen Pol fließt. In diesem Falle ist also die Stromrichtung
im Feld von oben nach unten im Sinne des gezeichneten Pfeiles, im Anker dagegen
von c nach b, d. h. der Drehsinn des Motors ist diesmal umgekehrt wie vorher.
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Die Verhältnisse bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung sind identisch,
die Unterschiede bestehen lediglich darin, daß in diesem Falle die Stromrichtung
im Anker immer die gleiche bleibt, während die Stromrichtung im Feld sich ändert.
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Fig. 3 stellt unter Beibehaltung der Grundform und der Schaltung aus
Fig. 2 eine Abart dar für den Fall, @daß man den Motor in einfachster Weise mit
mehreren Geschwindigkeiten laufen lassen will, ferner ihn sofort zum Stillstand
bringen möchte, was z. B. bei Betätigung von Ölschaltern, großen Trennmessern u.
dgl, nötig ist und bisher nur mit ausrückbaren Kupplungen u. dgl. erreicht werden
konnte.
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Zur Lösung der ersten Aufgabe (Beeinflussung der Drehzahl) wird vor
dem Anker noch ein Vorschaltwiderstand a angeordnet sowie eine Schaltvorrichtung
ss. Ist der Schalter s3 geschlossen, läuft der Motor schneller, ist er offen, verringert
sich seine Klemmenspannung am Anker, und er läuft langsamer.
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Zur Lösung der zweiten Aufgabe (sofortige Blockierung) wird eine Schaltvorrichtung
s4 parallel zum Anker vorgesehen. Im Augenblick, wo dieser Schalter s4 geschlossen
wird, ist .der Anker kurzgeschlossen, was ein praktisch sofortiges Anhalten des
Motors zur Folge hat, ohne daß die Gesamtstromstärke der Schaltanordnung merklich
zunimmt. Infolgedessen kann auch der Motor längere Zeit in eingeschaltetem Zustand
stillstehen, ohne daß die auftretende Erwärmung die zulässigen Grenzen überschreitet,
wobei es nebensächlich ist, ob das Anhalten in der eben erwähnten Weise auf elektrischem
Wege oder durch mechanisches Abbremsen geschieht.
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Eine andere Ausführungsform zeigt Fig. .4, bei der eine Erhöhung der
Drehzahl dadurch erreicht wird, daß parallel zum Feld F vermittels einer Schaltvorrichtung
s;; ein Widerstand 5 gelegt werden kann, der eine Feldschwächung und damit eine
Erhöhung der Drehzahl hervorruft.
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Die neue Schaltung eignet sich besonders zum Antrieb von großen Trennmessern,
Ülschaltern u. dgl. Sofern das angetriebene Gerät eine feste Endlage besitzt, kann
auf eine besondere Brems- oder Ausschaltmaßnahme verzichtet werden, da der z. B.
durch ein Zeitrelais gesteuerte Servomotor unbeschadet eine Zeitlang unter Strom
stillstehen kann. Besitzt das angetriebene Gerät dagegen keine feste Endstellung
oder mehrere Zwischenstellungen, so können die jeweiligen Stellungen ohne besondere
Bremse durch Kurzschließen des Ankers genau eingehalten werden. Auch in diesem letzteren
Falle ist eine Entkupplungsvorrichtung überflüssig.