-
übertragungsvorrichtung, bestehend aus einer mit veränderlicher Drehzahl
umlaufenden Antriebswelle, einer Abtriebswelle, die mit konstanter Drehzahl umlaufen
soll, und einer Wirbelstromkupplung zwischen diesen Wellen Die Erfindung betrifft
eine Übertragungsvorrichtung, bestehend aus einer mitveränderlicherDrehzahl umlaufenden
Antriebswelle, einer Abtriebswelle, die mit konstanter Drehzahl umlaufen soll, und
einer WirbeIstromkupplung, zwischen diesen Wellen.
-
Ein interessantes Anwendungsgebiet derartiger Anordnungen istdas Flugwesen,
wo es zweckmäßig sein kann, die Radareinrichtungen oder anderen an Bord eines Luftfahrzeugs
oder eines anderen Fahrzeugs vorgesehenen elektrischen Apparate mit konstanter Frequenz
mit einer von einem Antriebsmotor eines derartigen Fahrzeugs entnommenen Energie
zu speisen. Die Antriebswelle einer derartigen, Anordnung wäre dann z. B. die einer
von oder mit einem Strahltriebwerk angetriebenen Turbine, während die Abtriebswelle
die eines Wechselstromerzeugers konstanter Frequenz ist.
-
Die Erfindung, bezweckt insbesondere, derartige Anordnungen so auszubilden,
daß sie besser als bisher den verschiedenen Anforderungen der Praxis entsprechen
und zu Ausführungen führen, welche den Bedürfnissen, des Flugwesens besser angepaßt
sind, insbesondere des Flugwesens für überschallgeschwindigkeiten, im besondere
hinsichtlich der Abfuhr der von dem Schlupf herrührenden Wärme.
-
Es ist bereits eine Einrichtung zur Steuerung des Drehmomentes eines
wechselstromgespeisten Motors bekannt, bei dem das, maximale Drehmoment, welches
dem Motor erteilt wird, in ein bekanntes Verhältnis zu dem vollen Belastungsdrehmoment
dieses Motors gesetzt und in diesem gehalten wird. Insbesondere soll beim Einschalten
des Motors, vom Anlaufen bis zum Lauf mit voller Drehzahl das Drehmoment auf einen
bestimmten Überlastungswert gebracht werden können. Ferner soll das Drehmoment,
welches der Motor den bei veränderlichen Belastung gen arbeitenden Maschinen erteilen
kann, begrenzt werden und somit beim Anlauf einen Schutz gegen eine übermäßige überlastung
ergeben. Schließlich soll es auch möglich sein, das Drelunoment begrenzen oder steuern
zu können, wobei außer einer sehr starken Belastung auch eine Einschränkung des
Motordrehmomentes und auch eine Abbremsung der angetriebenen Maschine zugelassen
werden kann. Dazu wird von einem Elektromotor eine rotierende Hülse angetrieben,
und zwischen der Hülse und der angetriebenen Welle ist eine elektromagnetische Wirbelstromschlupfkupplung
vorgesehen.
-
Das Feld der Wirbelstromkupplung wird durch Gleichstrom aus, Gleichrichtern
erregt, die durch Gleichrichtung eines Teiles des Motorspeisestromes gezündet werdend.
Die Speisung erfolgt über Gleichrichterröhren, denen eine Steuerspannung aus einem
anderen Teil des Motorkreises abwechselnd und genau ar festgesetzt zugeführt wird,
um ihr Zünden und demzufolge die Felderregung der Wirbelstromkupplung zu unterbrechen,
wenn der Stromwert in dem Wechselstromspeisekreis des Motors auf einen gewissen
Wort ansteigt. Wenn also der Strom im Speisestromkreis des Motors einen bestimmten
Wert erreicht 'hat, wird die Kupplung du-rch Abschaltung der Erregung automatisch
ausgeschaltet.
-
Demgegenüber wird durch die, Erfindung die Erregung der Wirbelstromkupplung
in Abhängigkeit von der Belastung und der Drehzahl der Abtriebswelle gesteuert.
-
Die erfindungsgemäße ÜbeTtragungsvorrichtung ist zwischen -einer Antriebsmaschine
eines Fahrzeugs und einem Wechselstromerzeuger eingeschaltet. Nach der Erfindung
wird von der Ausgangsgröße der angetriebenen Vorrichtung, nän-dich dem Wechselstromgenerator,
mittels drehzahl- und lastabhängiger Regelglieder eine Regelgröße abgeleitet, die
zur Erregung der Wirbelstromkupplung dient. Während die bekannte Einrichtung zum
Anfahren eines Motors und zur Drehmornentbegrenzung dient, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung im Gegensatz dazu das Verhalten der angetriebenen Maschine hinsichtlich
Belastung
und Drehzahl als Ausgang für die Steuerung der Wirbelstromkupplung
genommen.
-
Es ist zwar schon ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem durch den
Hauptstrom eines über eine, Kupplung angetriebenen Stromerzeugers, die Veränderung
des, Magnetfeldes der elektromagnetischen Kupplung bewirkt wird, so daß der Schlupf
der Kupplung so beeinflußt wird, daß dieser Hauptstrom nahezu die gleiche Stärke
behält. Wenn dieser Hauptstrom kleiner wird, dann wird die Kupplung fester, und
infolgedessen steigt die Drehzahl. Verstärkt sich der Hauptstrom des Stromerzeugers,
dann wird der Schlupf der Kupplung vergrößert und der Hauptstrom des Stromerzeugers
infolge des Nachlassens seiner Umdrähungszahl wieder auf das normale Maß zurückgeführt.
Wenn also beispielsweise die Belastung sinkt, dann wird gleichzeitig die Drehzahl
der Abtriebswelle kleiner. Durch die vorliegende Erfindung wird jedoch bestimmungsgemäß
die Drehzahl der Abtriebswelle stets konstant gehalten.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird zwischen der Antriebswelle,
und der Abtriebswelle einer derartigen Anordnung, insbesondere zwischen der Antriebswelle
und dem Kupplungssystem der Anordnung, ein Wechselgetriebe angeordnet, welches vorzugsweise
selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebswelle betätigt wird, um
die Benutzung eines größeren Drehzahlbereiches dieser Welle, ohne einen übergroßen
Schlupf des Systems zu ermöglichen.
-
Die Steuerung der Erregung der Wirbelstromkupplung wird vorteilhafterweise
durch eine Vorrichtung bewirkt, die ein von der Drehzahl der Antriebswelle abhängiges
Signal erzeugt, und durch Mittel, um durch dieses Signal, wenn die Drehzahl innerhalb
eines vorbestimmten Bereiches lieg' das öffnen oder Schließen des Erregerstromkreises,
eines Elektromagneten zu bewirken, welcher die Drehzahländerung mit Hilfe des Drehzahlwechselgetriebes
steuert.
-
Zweckmäßigerweise erzeugt die Signalerzeugungsvorrichtung eine, Impulsreihe,
deren Frequenz proportional der Antriebswellendrehzahl ist, wobei die Steuermittel
ein Bandfilter aufweisen, das die Impulsreihen nur hindurchläßt, wenn die Drehzahl
innerhalb des vorbestimmten Bereiches hegt Als Signalerzeugungsvorrichtung wird
zweckmäßig ein Wechselstromgenerator mit Magnetflußänderung verwendet.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem ein zweigängiges
Drehzahlwechselgetriebe in einer Richtung durch Erregung eines Elektromagneten und
in der anderen Richtung durch eine elastische Rückholkraft betätigt wird, wird nach
eincm weiteren Merkmal der Erfindung der Elektromagnet nur für den unteren Abschnitt
des Nutzbcreiches der Antriebswellendrichzahl erregt. Die. Speisung des Elektromagneten
erfolgt von dem Wechselstromexzeuger übcr eine Transformations- und Gleichrichtervorrichtung.
Dabei wird vorteilhafterweise die Transformations- und Gleichrichtervorrichtung
durch einen Spartransformator, einen durch den Aus#gangswert der von der Drehzahl
abhängigen Simalerzeugungsvorrichtung gesteuerten Magnetverstärker, einen Gleichrichter
und eine Rückkopplungswicklung gebildet, die in Reihe geschaltet sind.
-
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die, Zeichnung
beispielshalber erläutert.
-
Fig. 1 ist ein, schematischer Axialschnitt einer erfindungsgemäßen
Anordnung; Fig. 2 und 3 zeigen zwei Einzelheiten dieser Anordnung; Fig. 4
ist ein elektrisches Schaltbild der Anordnung; Fig, 5 zeigt eine Ausführungsabwandlung
eines Teils dieser Schaltung; Fig. 6 ist ein Schaubild zur Erläuterung der
Arbeitsweise dieser Anordnung.
-
Bei der dargestellten Ausführungsform sitzt auf der Welle mit konstant
zu haltender Drehzahl der Rotor eines Wechselstromerzeugers. An der Antriebswelle
ist der Antriebsteil einer Wirbelstromkupplung angebracht, während an der Abtriebswelle
der Abtriebsteil derselben befestigt ist. Ferner sind Regeleinrichtungen vorgesehen,
welche den Wert des Schlupfes in Abhängigkeit von der Frequenz des Wechselstromerzeugers
selbsttätig so regeln, daß diese Frequenz konstant gehalten wird.
-
Die Wirbelstromkupplung ist zweckmäßig so ausgebildet, daß das von
dem Antriebsteil auf den Abtriebsteil übertragene Moment von der Relativgeschwindigkeit
des einen Teils gegenüber dem anderen unabhängig ist (natürlich jenseits einer Mindestschlupfgeschwindigkeit)
und nur von dem Wert des Erre.gerstroms ihres Induktors abhängt.
-
Hierfür kann die den Anker der Kupplung bildende Eisenmasse durch
Teile aus einem gut leitenden Metall ergänzt werden, z. B. Kupfer, insbesondere
in Form von Ringen. Die Ausbildung kann dann so getroffen werden, daß einem gegebenen
Antriebsmoment des Motors des Wechselstromerzeugers ein Antriebsmoment der Kupplung
entspricht, welches von den Relativgeschwindigkeiten derselben unabhängig und nureine
Funktion ihres, Erregerstroms ist.
-
Anders ausgedrückt, man kann dann unter Ausgang von einer veränderlichen
Eingangsdrehzahl ein gegebenes Moment auf eine mit konstanter Drehzahl laufende
Ausgangswelle übertragen, vorausgesetzt natürlich, daß diese veränderliche Drehzahl
größer als die konstante Drehzahl ist. Jede Zunahme der Eingangsdrehzahl hat dann
eine Vergrößerung der Frequenz und somit eine Vergrößerung des Schlupfes und schließlicheine
größere Wärmeerzeugung in dem Anker des Wirbelstrorasystems zur Folge.
-
Unter Bezugnahme, auf die Zeichnung ist nachstehend ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher beschrieben.
-
In Fig. 1 sind 1 die Eingangswelle mit stark veränderlicher
Drehzahl, 2 und 3 der Antriebs- bzw. Abtriebsteil der Wirbälstromkupplung
mit geregeltem Schlupf, 4 dir, mit konstanter Drehzahl anzutreibende Welle und
5 und 6 der Rotor und Stator des Wechselstromerzeugers.
-
Das Kupplungssystem ist an dem Ende der Welle angebracht, und zwar
an dem axialen Ende, der Vorrichtung, welches dem abgewandt ist, an welchem die
AntrIebsteile angeordnet sind.
-
Eine derartige Anordnung ist besonders zweckmäßig, da sie die leicht--
Abfuhr der in dem Anker der Kupplung entwickelten Wärme z. B. durch einen Luftunflauf
gestattet, insbesondere, wenn die Umgebung der Kupplung frei liegt. Eine derartige
Ab-
fuhr kann mit einer geringen Kühlluftmengc und bei verhältnismäßig hohen
Temperaturen der Kühlluft erfolgen (z. B. größenordnungsmäßig 200' C), was
insbesondere bei Flugzeugen für überschallgeschwindigkeit interessant ist, bei welchem
die Ankunftstemperatur der Luft infolge ihrer kinetischen Erwärmung beträchtlich
ist.
Der Anker 2 der Kupplung ist an der Welle 1 angebracht,
oder vielmehr an einer Welle 11, die von der Welle 1 in der weiter
unten erläuterten Weise mittels eines Wechselgetriebes 7 angetrieben wird.
Der Anker 2 hat die Form eines Zylinders aus Weicheisen, der mit Kühlrippen
8 und nicht dargestellten, Kupferringen versehen ist, die der Kennlinie des
übertragenen Moments in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit zu dem oben
bereits angegebenen Zweck einen fast waagerechten Verlauf geben.
-
Der Induktor 3 der Kupplung kann ausgeprägte Pole oder ineinander
verschachtelte Pole, wie dargestellt, oder Pole einer beliebigen anderen Form haben,
Er ist an der Welle 4 des Rotors 5 des Wechselstromerzeugers, angebracht
und entwickelt in dern Anker 2 Wirbelströme. Hierdurch entsteht eine elektromagnetische
Kupplung zwischen dem Anker 2 und dem Induktor 3, deren Schlupf von der Erregung
der Spule 9 des Induktors abhängt.
-
Der dargestellte Wechselstromerzeuger 5, 6 ist ein üblicher
Synchrongenerator mit ausgeprägten Polen, er kann jedoch auch ein Asynchrongenerator
sein oder die »biirstenlose Bauart« oder eine beliebige andere Bauart aufweisen.
Er befindet sich in dem gleichen Gehäuse 10 wie die Kupplung 2,
3.
-
Er wird zweckmäßig durch einen Luftumlauf gekühlt, der durch eine
Düse 11 erzeugt wird, die gleichzeitig zur Kühlung des Wechselstromerzeugers
und der Kupplung dient. Er kann jedoch auch durch einen Flüssigkeitsumlauf gekühlt
werden.
-
Die den Induktor 3 und den Rotor 5 des Wechselstrome.rzeuge,rs
tragende Welle 4 wird durch einen hohlen, insbesondere rohrförmigen Teil gebildet,
der auf der Welle 11 lose drehbar ist, und zwar vorzugsweise mit Hilfe von
Wälzlagern, 12, die zwischen dieser Welle 1, (oder einem mit dieser Welle
starr verbundenen Teil, z. B. dem Anker 2) und den beiden axialen Enden des Teils
4 angeordnet sind.
-
Die beiden axialen Enden der inneren Welle 1, sind ihrerseits
auf nicht dargestellten, von dem Gehäuse 10 der Anordnung getragen-en Wälzlagern
gelagert, so daß kein Teil der Antriebswelle 11 und der Abtriebswelle 4 frei
tragend gelagert ist, was einen wesentlichen Vorteil dieser Ausbildung darstellt.
-
Ein weiterer Vorteil der Anbringung der beiden Induktoren
3 und 5 (dämlich der Kupplung und des Wechselstromerzeugers) auf der
gleichen Welle 4 besteht darin, daß der gleiche Satz von Schleifringen zur Speisung
der beiden Induktoren benutzt werden kann, wie dies weiter unten erläutert ist.
-
Mit einer derartigen Anordnung kann z. B. ein Wechselstromerzeuger
mit der Frequenz 400 Hz mit einer Drehzahl von 6000 Umdrehungen in der Minute
von einer Eingangswelle aus, angetrieben werden, deren Drehzahl zwischen
7000 und 10 000 Umdrehungen in der Minute liegt.
-
Zur Vergrößerung des Eingangsdrehzahlbereichs ohne- übermäßige, Erwärmung
infolge des Schlupfes wird zweckmäßig zwischen der Eingangswelle 1 und dem
Antriebsteil 2 der Kupplung 2, 3 ein Wechselgptriebe 7 vorgesehen,
welches das Verhältnis zwischen den Drehzahlen dieser beiden rotierenden Teile verändert.
-
Wenn z. B. dies#es Getriebe die Herstellung eines überse-tzungsverhältnisses
von 1 oder 1/2 gestattet, kann der Antrieb des Wechselstromerzeugers mit
6000 Umdrehungen in der Minute mit Eingangsdrehzahlen von 3500 bis
10 000 U/min erfolgen. Der übergang von einem übersetzungsverhältnis auf
das andere. erfolgt selbsttätig mittels eines Schalters 13, der betätigt
wird, sobald die Drehzahl der Eingangswelle. 1 einen vorausb#estimmten Wert
übersteigt (z. B. 6800 U/min bei dem beschriebenen Beispiel).
-
Das dargestellte WechseIgetriebr- 7 enthält z. B. ein Epizykloidengetriebe
mit einem Umlaufräderhalter 14 und gekuppelten Umlaufrädem 15, sowie, eine
doppelte Reibungskupplung 16 zur Verbindung des Umlaufräderhalters 14 entweder
mit deiner festen an dem Gehäuse, 10 angebrachten Scheibe 17 (erster
Gang-Übersetzungsverhältnis 112), oder mit einer an der Ausgangswelle
11 der Vorrichtung befestigten Scheibe 18 (zweiter oder direkter Gang:
übersetzungsverhältnis 1).
-
Die Kupplung 16 enthält im wesentlichen Reibflächen-, die am
Ende von biegsamen Lamellen 16,
angebracht sind, so daß sie, sich ohne Reibung
axial stetig verstellen können, wobei sie richtig zentrierl bleiben. Diese, Reibflächen
stehen unter der Einwirkung von elastischen Gliedern. 19.
-
Bei gewissen Drehzahlen der Welle 1 wird ein Elektromagnet
20 erregt (vorzugsweise in der nachstehend beschriebenen Weise), der die Reibflächen
entgegen der Wirkung der Glieder 19 anzieht.
-
Diese Betätigungsdrehzahlen sind vorzugsweise die kleineren Drehzahlen
der Welle 1.
-
Eine derartige Ausbildung bietet nämlich folgende Vorteile: Die etwa
in den Lamellen 16, entstehenden Wirbelströme sind gering; der unmittelbare
Gang (Übersetzungsverhältnis 1)
wird für die hohen Drehzahlen der Eingangswelle
benutzt, die dem Arbeiten während des Fluges entsprechen. Die Zahnräder arbeiten
dann nicht, was für ihr Verhalten bei den insbesondere in mit überschallgeschwindigkeit
fliegenden Flugzeugen herrschenden sehr hohen Temperaturen sehr günstig ist.
-
Es ist zu bemerken, daß der Bereich der höchsten Drehzahlen, der einem
weniger guten Wirkungsgrad der Anordnung entspricht (größter Schlupf), mit der größten
Kühlluftmenge zusammenfällt, während am Boden und bei sehr geringen Geschwindigkeiten
der Wirkungsgrad seinen Höchstwert hat, während die Kühlmöglichkeiten gering sind.
Dies ergibt ein ausgezeichnetes thertnisches Gleichgewicht.
-
Kugellager21 sind zur Aufnahme der verschiedenen axialen und radialen
Belastung vorgesehen, denen die verschiedenen Teile der Vorrichtung 7 ausgesetzt
sind.
-
Die Vorrichtung 7 kann natürlich mehr als zwei verschiedene
übersetzunasverhältmIsse aufweisen, z. B. drei, um den Bereich der möglichen Betriebszustände
zu erweitern.
-
Sie kann auch durch die Wirkung von Fliehgewichten aesteuert, werden.
-
Der für die Fliehkraft empfindliche Schalter 13
kann durch einen
Magneten gebildet werden, der an einer biegsame#n Lamelle aufgehängt ist und sich
gegen den Auslöseknopf eines »Mikroschalters« legen kann, sobald die Durchbiegung
der Lamelle infolge, der elektromagn#etischen Mitnahme des Magnete,n durch eine
an der Welle 1 befestigte. Weicheisenscheibe einen genügenden Wert erreicht.
-
Da die Ein- und Ausschaltkraft des Mikroschalters verschieden ist,
sind die diesen Vorgängen, entsprechenden
Drehzahlen der Scheibe
etwas, verschieden, wodurch ein Pendeln der Vorrichtung um die der selbsttätigen
Umschaltung entsprechende Eingangsdrehzahl verhindert wird.
-
Der Schalter 13 kann auch durch einen durch die Fliehkraft
gesteuerten Unterbrecher oder auch durch einen magnetischen Impulsdetektor gebildet
werden (wobei die Impulse z. B. durch die Änderungen der Reluktanz in einem Stator
mittels einer auf der Welle 1 sitzenden gezahnten Scheibe erzeugt und hierauf
mittels -eines Filters, oder eines anderen entsprechenden elektrischen Stromkreises
festgestellt werden), oder durch wenigstens ein Relais, das. durch die von einer
an der Wellel angebrachten Tachometerdynamo gelieferte Spannung betätigt wird, usw.
-
Der Impulsdetektor kann vorzugsweise ein Wechselstromgenerator mit
Magnetflußänderung sein. Ein derartiger Detektor enthält z. B. einen Wechselstromerzeuger,
dessen Rotor 23 (Fig. 2) durch eine geblätterte Masse gebildet wird, welche
einen sechsschenkligen Stern bildet, und dessen Stator zwei Dauermagnete 24 und
25 sowie zwei Spulen 26 und 27 enthält. Die von den Magneten
-erzeugten Magnctflüsse schließen sich nacheinander über die Schenkel des Rotors
und, die eine oder die andere Spule, wobei die Ausbildung so getroffen ist, daß
zwei aufeinanderfolgende Minima des Luftspalts entgegengesetzten Flüssen in jeder
Spule entsprechen. Ein, derartiger Wechselstromerzeuger liefert einen Strom, dessen
Frequenz zu der Drehzahl der Antriebswelle proportional ist, an welcher der Rotor23
befestigt ist. Dieser Strom wird in einen Hochpaß geleitet, der nur einen Steuerstrom
liefert, wenn die Antriebswelle eine bestimmte Drehzahl überschreitet, wie dies
weiter unten genauer beschrieben ist.
-
Für das Anlassen der Anordnung wird, zweckmäßig zwischen dem Antriebsteil
2 und dem Abtriebsteil 3
der Kupplung eine Kupplungsvorrichtung vorgesehen-,
welche diese Teile bei geringen, Drehzahlen des Antriebsteils verbindet und ausgekuppelt
wird, sobald der Abtriebsteil die Mindestdrehzahl zur Erregung des Wechsielstromerzeugers
überschreitet, worauf dann die magnetische Kupplung die mechanische Kupplung ersetzt.
-
Wenn nämlich eine derartige Vorrichtung nicht vorhanden ist, tritt
keine Kupplung zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil beim Anlassen auf,
da ja der Wechselstromerzeuger dann stillsteht, so daß die Spule 9 nicht
erregt ist.
-
Diese Vorrichtung kann mit remanentem Magnetismus arbeiten, sie wird
jedoch vorzugsweise durch die Flichkraft betätigt. Hierfür wird sie durch einen
Reibungsschuh 22 (Fig. 1 und j) gebildet, der von einer an dem Induktor
3 befestigten biegsamen Lamelle 28 getragen wird, deren Druck den
Reibungsschuh gegen einen mit dem Anker 2 fest verbundenen inneren Kranz drückt.
Sobald die auf die Masse des Reibungssehuhs, ausgeübte Fliehkraft die Gegenkraft
der Lamelle übersteigt, erfolgt die Auskupplung, da dann die Drehzahl des. Wechselstromerzeugers,
und somit die Erregung der Spule 9 zur elektromagnetischen übertragung des
Mornents. ausreicht.
-
Nach der obigen Beschreibung der mechanischen Teile ist anschließend
das elektrische Arbeiten der Anordnung unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis
6 beschrieben.
-
In dem Schalts#chema der Fig. 4 sind schematisch die wesentlichen
Teile der Anordnung dargestellt, die mit den gleichen Bezugszeichen wie oben bezeichnet
sind.
-
Ferner ist mit 29 das System zur Frequenzreglung bezeichnet,
das die Erregung d.-r Spule, 9 von der Frequenz des von dem Wechselstromerzeuger
gelieferten Stroms, abhängig macht. Dieses, System ist vorzugsweise auf die in der
französischen Patentschrift 1146 185 beschriebene Weise ausgebildet,
was eine Regelgenauigkeit von über 1 "/o, ergibt.
-
Es bedeuten ferner 30 --in am Ausgang des Wechselstromerzeugers
angebrachtes System zur Spannungsreglung, 31, 32 und 33 die an der
Welle 4 angebrachten Schleifringe, wobei der dem Nulleiter zugeteilte Schleifring
32 gleichzeitig zur Speisung der beiden Induktoren 5 und
9 dient, und 34 der dem Drehzahldetektor angehörende Hochpaß.
-
In Fig. 6 sind als Abszissen die Eingangsdrebzahl oder Antriebsdrehzahl
Ne der Welle 1 in Umdrehungen in der Minute und als Ordinaten ebenfalls in
Umdrehungen in der Minute die Drehzahl Ni der
Zwischenwelle zwischen dem Getriebekasten
und der Schlupfkupplung und die Geschwindigkeit Na, mit welcher der Rotor des Wechselstromerzeugers
angetrieben wird, aufgetragen.
-
Die Arbeitsweise der Anordnung ist folgende: Bei der Inbetriebsetzung
ist der Wechselstromerzeuger nicht erregt und liefert keinen Strom. Die Kupplungsspule
20 kann daher nicht erregt werden. Das überse-tzungsverhältnis; der Drehzahlen ist
gleich 1.
-
Die, mechanische Kupplung zwischen den Teilen 2 und 3 ermöglicht
praktisch kein Rutschen, so daß gilt Ne = Ni = Na.
-
Wenn Ne 2500 U/min übersteigt, beginnt sich der Wechselstromerzeuger
zu erregen, und sobald er Strom liefert, tritt ein magnetisches Moment zwischen
den beiden Rotoren 2 und 3 auf, das allmählich das durch die Fliehkraft unwirksam
gemachte mechanische Moment ersetzt.
-
Ferner speist er die Spule 20 über den Spartransformator
35 (Fig. 4), den Gleichrichter 36 und den Kontakt des nicht erregten
Relais 37, wodurch das übersetzungsverhältnis verändert wird, so daß Ni gleich
2 Ne wird, was ergibt: Na = 2 Ne-g, wobei
g
der geringe von dem Schlupf aufgenommene Drehzahlunterschied ist.
-
Sobald Ne 3000 U/inin etwas übersteigt, erreicht
Na 6000 U/min, was der Nenndrehzahl des Wechselstromerzeugersentspricht.
Von diesem Augenblick an wird der Frequenzregler 29 wirksam und verändert
g
derart, daß 2 Ne-g = 6000 unabhängig von der Belastung des
Wechselstromerzeugers, oder der Eingangsdrehzahl Ne wird.
-
Es ist angenommen, daß der Hochpaß 34 nur die Frequenzen des Drehzahldetektors
durchläßt, die einer über 6500 U/min liegenden Antriebsgeschwindigkeit Ne
entsprechen.
-
Sobald Ne kleiner als 6500 U/min wird, läßt der Hochpaß 34
keinen Strom mehr durch, und das Relais 37 wird nicht erregL Hierdurch wird
die Speisespannung an die Spule 20 angelegt, und man erhält Ni = 2 Ne.
-
Sobald die Eingangsdrehzahl gleich oder größer als 6500 U/min
wird, läßt der Hochpaß 34 einen Steuerstrom durchtreten, der das Relais.
37 erregt. Der Spei-sekontakt der Kupplungsspule öffnet sich, und das übersetzungsverhältnis
des Getriebekastens, wird auf 1 zurückgeführt.
Aus Fig. 4
geht klar hervor, daß der Schlupf g, der den Drebzahlunterschied zwischen
der veränderlichen Drehzahl Ni und der Drehzahl Na, welche konstant und kleiner
als Ni ist, aufnehmen soll, für einen gegäbenen Gesamtbereich der Eingangsdrehzahl
Ne durch das Vorhandensein des Getriebekastens beträchtlich verringert wird.
-
Anders ausgedrückt, das Vorhandensein des Getri#ebekastens gestattet
die Verdopplung des Bereichs der Einganggsdrehzahlen, ohne daß der Schlupf
g
übe,rmäßige Werte annimmt.
-
Wenn die Eingangsdrehzahl Ne unter 6500 U/min fällt, tritt
der umgekehrte Vorgang auf, wobei infolge des Unterschieds der für den Anzug und
das Abfallen des Relais 37 erforderlichen Ströme ein aeringer C g
Unterschied
der Drehzahlen auftritt.
-
Diese (auf Fi-. 6 gelstrichelt angegebene) Hysterese ist günstig,
da sie eine unzeitige Auslösung des Systems bei geringen Lastschwankungen in der
Nähe des der selbsttätigen Umschaltung entsprechenden Betriebszustands verhindert.
-
In Fig. 5 ist schematisch eine andere Ausführung der Anordnung
36-37 (Fig. 4) dargestellt, die keine beweglichen Teile enthält.
-
Die Bezugszeichen a, b, c, d, e, und h (Fig.
4 und 5) zeigen die Stellen der Schaltung der Fig. 4, an welche die verschiedenen
Ausgänge der schematisch in Fig. 5 dargestellten elektrischen Anordnung anzuschließen
sind.
-
Die arundsätzliche Arbeitsweise ist die gleiche wie oben, die Teile
36 und 37 sind jedoch durch einen dreiphasigen Magnetverstärker
38 und ein Gleichrichtersystem 39 ersetzt. Diese Anordnung bildet
einen Magnetverstärker mit Eigensättigung, der infolge der Rückkopplungswindungen
40 zwei stabile Betriebspunkte hat. Ein Kondensator 41 oder eine Gleichrichterzelle
42, die zu der Spule 20 parallel geschaltet sind, sollen ein Arbeiten des Verstärkers
mit zwei stabilen Gleichgewichtslagen mit einer durch die Kupplungsspule gebildeten
induktiven Belastung ermöglichen.
-
Für einen Steuerstrom Null in der (durch den Ausgang des Hochpasses
34 gespeisten) Wicklung 43 ist der Verstärker gesättigt. Es erscheint dann eine
positive Spannung zwischen c und d (d. h. zwischen den Klemmen der Spule
20). Dies, ist der Fall, wenn Ne<6500U/min. Die Kupphingsspule wird dann gespeist,
so daß an dem Getriebekasten das übersetzungsverliältnis 2 eingestellt ist.
-
" 6500 U/min, beginnt der Steuerstrom Wenn Ne
> C
zuzunehmen. Der Verstärker kippt und wird blockiert. Die ganze
Wechselspannung erscheint dann an den Klemmen der Spulen des Verstärkers
38 und nur eine sehr geringe Spannung zwischen c und d. Die Kupplungsspul#e
wird nicht mehr gespeist, was das übersetz-ungsverhältnis 1 an dem Gelriebekasten
ergibt.
-
Das System arbeitet somit wie das vorhergehende, es weist jedoch den
Vorteil auf, daß es vollständig statisch ist.