DE1102885B - Steuerung fuer Mehrmotorenantriebe mit Drehstrommotoren - Google Patents

Description

• Steuerung für Mehrmotorenantriebe mit Drehstrommotoren Bei den bekannten Drehstrom-Mehrmotorenantrieben für mehrteilige Arbeitsmaschinen oder Maschinenkombinationen wird vielfach ein bestimmtes Geschwindigkeitsverhältnis der einzelnen Motoren zueinander aus der Eigenart der Gutbehandlung heraus vorgeschrieben. Bei der Bearbeitung von Textil- und Papierbahnen wie auch bei der Bearbeitung von Metallbändern, Walzgut u. dgl. wird meistens ein Gleichlauf der Motoren verlangt, um Bandrissen oder Unregelmäßigkeiten in der Bearbeitung vorzubeugen. Vor allem beim Mehrmotorenantrieb in der Textilindustrie wird eine feinstufige Drehzahlabstimmung der Teilmotoren untereinander gefordert, wobei das Grundgeschwindigkeitsniveau selbst in einem großen Bereich schwanken kann. Der für derartige Antriebe vielfach verwendete Drehstrom-Kommutatormotor läßt sich hierbei leicht z. B. dadurch regeln, daß die Bürsten verstellt werden, so daß genau wie beim ankerspannungsgeregelten Gleichstrommotor praktisch beliebig hohe Drehzahlsteuerbereiche einstellbar sind. In gleicher Weise lassen sich Drehstrom-Schleifringläufermotoren verwenden, wobei Widerstände im Läuferkreis zu- und abgeschaltet werden. Werden dagegen Kurzschlußläufermotoren verwendet, so ist es notwendig, die dem Ständer zugeführte Spannung zu ändern.
• Zur Messung der Regelabweichung der einzelnen Antriebe werden bei diesen Bearbeitungsvorrichtungen Gleichlaufmeßwerke verwendet, die von der Bandgeschwindigkeit mittel- oder unmittelbar abhängig beaufschlagt werden. Bei üblichen Gleichlaufregelungen werden beispielsweise Tänzer-, Waagebalken- oder Spannwalzen u. dgl. als Gleichlaufmeßwerk verwendet. Hierbei müssen diese Gleichlaufmeßwerke nicht nur die relativ kleinen Drehzahlunterschiede, wie sie zur Erzielung des eigentlichen Gleichlaufs notwendig sind, überwachen, sondern darüber hinaus nehmen sie an der Einstellung des für den gesamten Mehrmotorenantrieb gewünschten Grundgeschwindigkeitsbereiches teil.
• Die Drehzahl jedes Folgemotors ist bei den meisten Mehrmotorenantrieben durch die Drehzahl des vorgeschalteten Teilmotors bestimmt. Die auf das einzelne Gleichlaufmeßwerk einwirkende Regelabweichung ist nichts anderes als der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem in das Meßwerk ein- und auslaufende Band. Wird nun beispielsweise eine Tänzerwalze als Meßwerk verwendet, so ergibt sich aus den obengenannten Abhängigkeiten die Stellzeit für die Tänzerwalze beim Durchlauf ihres gesamten Hubes. Es läßt sich mathematisch leicht feststellen, daß die Stehzeit um so kürzer wird, je größer die Geschwindigkeitsdifferenz und je kleiner der Tänzerwalzenhub ist. Wird beispielsweise mit H der Tänzerwalzenhub, mit T" die Anlaufzeitkonstante des Antriebes einschließlich der Maschinen, mit va die festgelegte maximale Geschwindigkeit in m/min und mit q der Drehzahlstellbereich der Tänzerwelle im Verhältnis zu der maximalen Drehzahl bezeichnet, so besteht die Beziehung H>2-yj-vo#Ta. Es ergibt sich daraus, daß durch eine Verringerung des Drehzahlbereiches y7 der Tänzerwalze eine Verringerung ihres Hubes erzielt werden kann. Während nämlich große Hübe den Aufbau der Gesamtanordnung, insbesondere die Unterbringung der Gleichlaufmeßwerke in der Bearbeitungsvorrichtung, erschweren, führen kleine Hübe bei den bekannten Gleichlaufregelungen zu Pendelungen.
• Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, hat man bereits bei Gleichstrom-Mehrmotorenantrieben, die in weiten Grenzen geregelt und in genauem Gleichlauf gehalten werden sollen, vorgeschlagen, daß der Regelbereich der von den Gleichlaufmeßwerken beeinflußten Feldregler in Abhängigkeit von der Arbeitsgeschwindigkeit verändert wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Steuerbereich der Meßwerke auf die Ausregelung der für den Gleichlauf notwendigen Drehzahldifferenzen begrenzt und die Arbeitsgeschwindigkeit für den gesamten Mehrmotorenverband unabhängig von der Feinregelung eingestellt werden kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese vorteilhafte bei Gleichstrom-Mehrmotorenantrieben verwendete Steuerung auch bei Mehrmotorenantrieben mit Drehstrommotoren einzuführen. Die bei den Gleichstrom - Mehrmotorenantrieben bekanntgewordene Lösung läßt sich jedoch nicht ohne weiteres auf Drehstrom-Mehrmotorenantriebe übertragen, da dort ganz andere Verhältnisse vorliegen. So läßt sich beispielsweise die bei Gleichstromantrieben übliche Steuerung der Ankerspannung der Motoren zur Einstellung einer anderen Arbeitsgeschwindigkeit bei Drehstromtantrieben nur in Sonderfällen verwirklichen, da der auf diese Weise erzielbare Regelbereich klein ist. Ein erheblich größerer Regelbereich läßt sich beispielsweise bei Verwendung von Drehstrom-Kollektormotoren erzielen. Bei einem bekannten Mehrmotorenantrieb dieser Art wird hierbei vorgeschlagen, die Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit von einem dem Mehrmotorenverband angehörenden Leitmotor aus durch Verschiebung der Bürstenbrücke desselben vorzunehmen. Die Übertragung dieser Einstellung auf die Folgemotoren erfolgt hierbei mit Hilfe einer von dem Leitmotor angetriebenen Gebermaschine, die über elektrische Differentiale der Gleichlaufeinrichtungen auf die Bürstenbrücken der Folgemotoren einwirkt. Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Folgemotoren der Einstellung des Leitmotors nur langsam nachfolgen, so daß das Arbeitsgut hohen Beanspruchungen unterworfen ist.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Steuerung für Mehrmotorenantriebe mit Drehstrommotoren, bei denen die Arbeitsgeschwindigkeit von einem Leitmotor über eine mechanische oder elektrische Leitwelle eingestellt (Grobeinstellung) und der relative Gleichlauf über Gleichlaufeinrichtungen mechanischer oder elektrischer Art (Feineinstellung), z. B. durch Tänzerwalzen, aufrechterhalten wird, insbesondere für Mehrmotorenantriebe von Textilmaschinen. Gemäß der Erfindung wird eine erhebliche Verbesserung gegenüber der vorstehend beschriebenen bekannten Anordnung dadurch erreicht, daß zur Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit die Drehzahlstellvorrichtungen von Leit- und Folgemotoren gleichzeitig und unmittelbar über die Leitwelle von einem Leitwertgeber eingestellt werden und daß die vom Gleichlaufmeßwerk zur genauen Anpassung an das vorbestimmte Drehzahlverhältnis der Folgemotoren gegebenen Steuerwerte mit Hilfe eines Differentials dieser Einstellung der Drehzahlstellvorrichtungen überlagert werden.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung an Hand einiger Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung näher erläutert.
• In Fig. 1 sind ein Motor 1 und ein Folgemotor 3 dargestellt. Der Leitwertgeber 12 für die Grunddrehzahl arbeitet hierbei auf einer Leitwelle, die über mechanische Differentiale 5 auf die Drehzahlstellvorrichtungen 6 der Drehstromantriebe einwirkt. Der Folgemotor 3 ist mit einem Gleichlaufmeßwerk 4 in Form einer Tänzerwalze versehen, das auf eine zweite eintreibende Welle 51 des Differentials 5 und damit auf die Drehzahlstellvorrichtung 6 einwirkt. Hierbei braucht aber das Gleichlaufmeßwerk 4 nur noch für den zur Gleichlaufregelung notwendigen Drehzahlstellbereich ausgelegt zu werden.
• Eine gleichartige Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.2 dargestellt, bei der jedoch an Stelle der mechanischen Leitwelle und der Differentiale entsprechende, an sich bekannte elektrische Glieder vorgesehen sind. Die gleichen Teile sind wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei in dieser Figur zwei Folgemotoren 3, 9 eingezeichnet sind. Die Drehzahlstellvorrichtung 6 des Motors 1 wird hierbei vom Leitwertgeber 22 über ein Differential direkt verstellt, dessen zweite austreibende Welle den Rotor einer Gebermaschine 13 für die elektrische Leitwelle verstellt. An Stelle der mechanischen Differentiale sind bei den Folgemotoren Induktionsmotoren 15 angeordnet, deren Ständer von dem Leitwertgeber 13 beaufschlagt werden, während die Läufer über einen vom Gleichlaufmeßwerk gesteuerten Geber 14 gespeist werden. Durch diese Induktionsmotoren werden dann wieder die Drehzahlstellvorrichtungen 6 der Folgemotoren eingestellt.
• In Fig. 3 ist noch eine vereinfachte Ausführungsform der Erfindung in der Weise dargestellt, daß das Gleichlaufmeßwerk 4 des Folgemotors 3 direkt über eine Rutschkupplung 16 auf das Kegelradgetriebe 25 einwirkt, d. h. mit anderen Worten, es können in diesem Falle für die Differentiale an Stelle der läufer-und ständergespeisten Induktionsmotoren Kurzschlußläufermotoren verwendet werden, und die Feineinstellung der Bürstenverstellung wird über die Rutschkupplung oder eine Schaltkupplung durchgeführt.
• Wenn bei der Beschreibung der Erfindung von Drehstromantrieben gesprochen wird, so soll hiermit zum Ausdruck gebracht werden, daß neben Drehstrom-Schleifringläufermotoren, Drehstrom-Kommutatormaschinen der verschiedensten Ausführungsformen und Kurzschlußläufermotoren auch von Drehstrommotoren angetriebene, in ihrer Übersetzung veränderbare Getriebe zur Lösung der der Erfindung zugunde liegenden Aufgabe verwendet werden können. Von dem Differential wird dann - als Drehzahlstellvorrichtung - je nach Art des Antriebes entweder eine Bürstenverstellvorrichtung, ein regelbarer Widerstand im Läuferkreis, die Ständerspannungsregelvorrichtung oder aber die Getriebeschalteinrichtung betätigt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Steuerung für Mehrmotorenantriebe mit Drehstrommotoren,bei denen die Arbeitsgeschwindigkeit von einem Leitmotor über eine mechanische oder elektrische Leitwelle eingestellt (Grobeinstellung) und der relative Gleichlauf über Gleichlaufeinriehtungen mechanischer oder elektrischer Art (Feineinstellung), z. B. durch Tänzerwalzen, aufrechterhalten wird, insbesondere für Mehrmotorenantriebe von Textilmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit die Drehzahlstellvorrichtungen von Leit- und Folgemotoren gleichzeitig und unmittelbar über die Leitwelle von einem Leitwertgeber eingestellt werden und daß die vom Gleichlaufmeßwerk zur genauen Anpassung an das vorbestimmte Drehzahlverhältnis der Folgemotoren gegebenen Steuerwerte mit Hilfe eines Differentials dieser Einstellung der Drehzahlstellvorrichtungen überlagert werden.
2. 2. Steuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Induktionsmotoren als Differentiale, deren Ständer von dem Leitwertgeber (13) und deren Läufer von dem Meßwertgeber (14) beaufschlagt bzw. mittelbar gespeist werden.
3. 3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der läufer- und ständergespeisten Induktionsmotoren Kurzschlußläufermotoren verwendet werden, die über ein Getriebe auf die Drehzahlstellvorrichtung der Antriebe einwirken, während das GleichlaufmeBwerk über eine Rutschkupplung auf das gleiche Getriebe geschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 137 580; britische Patentschrift Nr. 205 215; Siemens-Zeitschrift, 1939, Heft 9/10; Melliand-Textilberichte, 1951, Heft 9.