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Elektrischer Antrieb für Bandhaspel Die Erfindung betrifft einen elektrischen
Antrieb für Bandhaspel zum Aufwickeln mit durch Ankerspannungsänderung in seiner
Drehzahl einstellbarem Gleichstrom-Nebenschlußmotor. Für die Konstanthaltung des
Haspelzuges wird der Motor bei dem sich vergrößernden Haspeldurchmesser während
des Wickelns in bekannter Weise durch Feldänderung auf gleichbleibende Leistung
geregelt.
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Bei Walzmaschinen mit Haspeln, insbesondere Kaltwalzmaschinen zum
Walzen von Bändern, bei denen die Haspelzüge zur Verformung des Werkstoffes beitragen,
wird der Arbeitsbereich in bezug auf die Werkstoffabmessungen und Werkstoff-Festigkeiten
maßgeblich durch den Haspelzugbereich bestimmt. Kleine Abweichungen der Werkstoffdicke
von der Solldicke erfordern kleine Abweichungen der Haspelzüge vom Sollwert bei
den unterschiedlichen Betriebszuständen des Walzwerkes. Da bekanntlich der Haspelzug
proportional dem Ankerstrom des Gleichstrom-Nebenschlußmotors ist, kann mit den
bisher bekannten Mitteln ein wirtschaftlich tragbares Verhältnis vom kleinsten zum
größten Haspelzug von nur etwa 1:7 erreicht werden. Vergrößert man das Verhältnis,
tritt eine Verfälschung das Haspelzuges während der Beschleunigungs- und Bremszeit
ein, die besonders bei kleinen Haspelzügen durch den positiven und negativen zusätzlichen
Beschleunigungs-bzw. Bremsstrom nicht mehr tragbar ist.
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Das Walzprogramm eines Kaltwalzwerkes erfordert aber oft Werkstoffabmessungen,
bei denen der Ausgangsquerschnitt zum Endquerschnitt im Verhältnis 1:40 und größer
steht.
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Für derartige Walzprogramme sind normalerweise Kaltwalzmaschinen
von sehr unterschiedlicher Größe erforderlich, welche zusammen mit den elektrischen
Einrichtungen einen erheblichen Aufwand bedingen.
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Es ist die Verwendung von Gleichstrom-Nebenschlußmotoren bekannt,
welche auf eine der Bandgeschwindgikeit proportionale konstante Leistungsabgabe
geregelt werden, wobei der Haspelzug dem Motorstrom, die Bandgeschwindigkeit und
die von dem Motor abgegebene Leistung der Motordrehzahl proportional sind.
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Erfindungsgemäß wird der Motor jeweils bei demselben Drehmoment bzw.
Ankerstrom innerhalb eines Bereiches der Bandgeschwindigkeit von 0 bis 300 mlmin
und mehr bei jeder Bandgeschwindigkeit zur Vergrößerung des Zugbereiches bei der
gleichen Bandgeschwindigkeit proportional zu dieser mit zwei oder mehr Drehzahlen
und damit mit zwei oder mehr den Drehzahlen proportionalen Leistungen betrieben.
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Hierbei dient ein in seiner Übersetzung veränderliches
Getriebe zwischen
dem Motor und der Haspeltrommel zur Angleichung der Motordrehzahl an die Bandgeschwindigkeit.
Das Haspelzugverhältnis wird dadurch von etwa 1: 7 auf 1: 30 und mehr vergrößert,
daß der Gleichstrom-Nebenschlußmotor bei demselben Strom für die gleiche Bandgeschwindkeit
proportional zu dieser mit zwei und mehr Drehzahlen sowohl bis zu seiner Nenndrehzahl
als auch bis zu Drehzahlen betrieben wird, welche kleiner als seine Nenndrehzahl
sind.
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Die Leistungsänderung kann sowohl bei der Nenndrehzahl als auch bei
Drehzahlen, welche kleiner als die Nenndrehzahl sind, immer etwa 1: 7 d. h. entsprechend
der Stromänderung sein.
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Bei seinem Nennstrom gibt der Gleichstrom-Nebenschlußmotor bei Nenndrehzahl
die Nennleistung ab. Diese ist dem größten Haspelzug und der größten Bandgeschwindigkeit
proportional.
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Bei einer Drehzahl, welche bei der größten Wickelgeschwindigkeit
kleiner als die Nenndrehzahl ist, gibt der mit seinem Nennstrom belastete Motor
eine entsprechend verringerte Leistung ab, so daß der Haspelzug entsprechend der
verringerten Leistung sich entsprechend verringert. Mit zwei Motordrehzahlen für
die gleiche Wickelgeschwindigkeit erhält man zwei Haspelzugbereiche, jeder im Verhältnis
1: 7 veränderbar. Wird die zweite Drehzahl so gewählt, daß der größte Haspelzug,
welcher dieser Drehzahl entspricht, gleich dem kleinsten Haspelzug bei der Nenndrehzahl
ist, erhält man eine Haspelzugänderung im Verhältnis 1:49 bei einer Stromänderung
im Verhältnis 1: 7.
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Durch die Verwendung mehrerer unterschiedlicher Motordrehzahlen für
die gleiche Wickelgeschwindigkeit kann so mit einer Haspel und einem Motor ein
großer
Arbeitsbereich für die Haspelzüge und damit für die Walzmaschine erreicht werden.
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Auch für Zirkularscheren und andere Maschinen mit Zughaspel ergibt
sich eine wesentliche Vergrößerung des Arbeitsbereiches.
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In der Zeichnung findet sich eine graphische Darstellung zur Erläuterung
des Erfindungsgegenstandes im Zusammenhang mit einem Motorbetrieb, d. h. einem Aufhaspelantrieb.
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In dieser graphischen Darstellung ist die prozentuale Ankerspannung
bzw. die prozentuale Motordrehzahl als Funktion der prozentualen Bandgeschwindigkeit
dargestellt.
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Gemäß dem gewählten Beispiel kann der Motor bei 1000/o Bandgeschwindigkeit
mit einer Drehzahl bzw. Ankerspannung von 1000/o oder einer Drehzahl von 14 O/o
seiner maximalen Drehzahl betrieben werden. Bei 20§/o Bandgeschwindigkeit sind die
beiden Drehzahlen von 20 und 2,80/. der maximalen Motordrehzahl möglich.
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Die Wickeltrommel wird über ein Getriebe mit veränderlicher Übersetzung
angetrieben, wobei das Übersetzungsverhältnis der der größten Bandgeschwindigkeit
jeweils entsprechenden Motordrehzahl zugeordnet ist.
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In der Erfindung wird nicht, wie sonst üblich und bekannt, ein Umschaltgetriebe
benutzt, um verschiedene Arbeitsgeschwindigkeiten zu erzielen, vielmehr wird das
Getriebe benutzt, um bei einer kleinen Drehzahl des Motors die gleiche Arbeitsgeschwindigkeit
zu erzielen wie bei einer hohen Drehzahl. Die Aufgabe der Erfindung ist eben nicht
ein Antrieb zum Regeln der Geschwindigkeit, sondem zum Regeln von Bandzügen bei
einer bestimmten Bandgeschwindigkeit. Die erforderliche Regelung der Bandgeschwindigkeit
erfolgt durch die Regelung der Ankerspannung des Haspelantriebsmotors, und zwar
jeweils innerhalb von zwei oder mehr Drehzahlbereichen des Motors. Das umschaltbare
Getriebe dient also nicht zur Erhöhung des Regelbereiches der Arbeitsgeschwindigkeit
- vielmehr bleibt dieser Regelbereich immer derselbe -, sondern einmal in einem
niedrigen Drehzahlbereich des Haspelantriebs-Motors zur Erzielung kleiner Bandzüge
und das andere Mal in dem hohen Drehzahlbereich des Haspelantriebsmotors zur Erzielung
starker Bandzüge.
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Nach der graphischen Darstellung beträgt der Stufensprung der Getriebeübersetzung
etwa 1 : 7, so daß bei einer Ankerspannung bzw. Motordrehzahl von 14 bis 1000/o
die große Getriebeübersetzung und bei einer Motordrehzahl von etwa 2 bis 14 0/o
der maximalen Drehzahl die kleine Getriebeübersetzung zur Anwendung kommt, wobei
für alle Getriebeübersetzungen die Belastungsbereiche der Motoren praktisch gleichbleiben.
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In der graphischen Darstellung ist der Haspelzug P als Funktion des
prozentualen Ankerstromes dargestellt. Die von dem Haspelmotor abgegebene Leistung
ist
bekanntlich proportional dem Ankerstrom und der Bandgeschwindigkeit und der an der
Wickeltrommel vorhandene Haspelzug proportional dem Ankerstrom, wenn das Verhältnis
der im Haspelmotor induzierten Spannung (EMK) zur Bandgeschwindigkeit konstant gehalten
wird.
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Es ist hierbei zu beachten, daß derselbe Ankerstrom bei der kleinen
Getriebeübersetzung einen um den Getriebesprung reduzierten Haspelzug an der Wickeltrommel
hervorruft.
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Nach der graphischen Darstellung ergibt der Ankerstrom von 1000/o
bei der großen Getriebeübersetzung einen maximalen Haspelzug l max im Zahlenwert
von 1000. Bei der um den Stufensprung von etwa 1: 7 verkleinerten Getriebeübersetzung
ergibt der Ankerstrom von 100°/o dagegen nur einen maximalen Haspelzug Pjj max im
Zahlenwert von 140.
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Die entsprechenden minimalen Zahlenwerte der Haspelzüge betragen 100
für P1 min und etwa, 14 für P" min- Die Erfindung ermöglicht damit einen sehr großen
Arbeitsbereich bei Haspeleinrichtungen mit wirksamen Bandzügen. Die bisher bekannten
Einrichtungen haben alle den Nachteil, daß die prozentuale Abweichung des Haspelzuges
vom Sollwert mit kleiner werdenden Haspelzügen größer wird, da die mechanischen
und elektrischen Verluste der Getriebe und der Motoren nur noch bei etwa 100/. Nennleistung
tragbar sind.
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Durch die Erfindung wird besonders bei den kleinen Haspelzügen auch
bei der Beschleunigung und der Bremsung eine große Genauigkeit erreicht, weil durch
die niedrigen Motordrehzahlen der Einfluß der Beschleunigung und Bremsung vernachlässigbar
klein wird.