-
Wicklerantrieb für großes Bunddurchmesserverhältnis Die Erfindung
bezieht sich auf einen Wicklerantrieb für Achswickler. Hierbei wird die Wickelachse
angetrieben. Während des Wickelvorgangs muß vom Antrieb ein mit dem Wickeldurchmesser
proportional ansteigendes Drehmoment aufgebracht werden, damit der Zug in der Warenbahn
konstant gehalten wird; die Drehzahl des Antriebsmotors muß dagegen reziprok zum
Wickeldurchmesser verlaufen, da auch die Warengeschwindigkeit konstant ist. Der
Antrieb muß also im ganzen Bereich der Durchmesseränderung konstante Leistung abgeben.
-
Es sind Anordnungen bekannt, bei denen man als Wicklerantrieb eine
fremderregte Gleichstrommaschine verwendet, deren EMK und Ankerstrom während eines
Wickelvorgangs konstant gehalten werden. Da die Anpassung der Motordrehzahl an den
jeweiligen Bunddurchmesser hierbei durch Drehzahlregelung über das Motorfeld erfolgt,
sind solche Anordnungen nur für Bunddurchmesserverhältnisse bis etwa 4 : 1 geeignet.
-
Es sind auch Anordnungen für größere Bunddurchmesserverhältnisse
bekannt, die die Forderung nach konstanter Leistung des Wickelmotors annähernd erfüllen.
So wird ein Gleichstromreihenschlußmotor verwendet und von einem Leonard-Generator
oder einem Magnetverstärker gespeist, wobei durch geeignete Mittel dafür gesorgt
wird, daß die Spannung des Reihenschlußmotors mit wachsendem Wickeldurchmesser stark
abfällt. Solche Anordnungen arbeiten teilweise mit einem schlechten Wirkungsgrad.
-
Vor allem muß aber die Spannungsquelle für den Reihenschlußmotor für
die größte auftretende Spannung und den größten auftretenden Strom bemessen werden.
Dadurch ergibt sich eine Typengröße, die z. B. für einen Wickelbereich von 10:1
etwa der 4- bis 4,5fachen Wickelleistung entspricht. Ferner ist bei einem Reihenschlußmotor
bei plötzlicher Entlastung, wie sie bei einem Abriß der Warenbahn auftreten kann,
immer die Gefahr des Durchgehens gegeben.
-
Es sind auch andere Wicklerantriebe für größere Bunddurchmesserverhältnisse
als etwa 4 :1 bekannt, bei denen die Nachteile der zuletzt genannten Anordnungen
nicht vorhanden sind. Bei diesen Wicklerantrieben erfolgt die Anpassung der Motordrehzahl
an den jeweiligen Bunddurchmesser entweder ganz oder zumindest teilweise über die
Spannung oder die EMK des fremderregten Gleichstrommotors, der als Wicklerantrieb
verwendet wird (USA.-Patentschrift 2629 845 und deutsche Auslegeschrift 1 120560).
-
Bei diesen Wicklerantrieben ist der Aufwand für die Steuer- und Regeleinrichtungen
verhältnismäßig hoch.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile
der bekannten Wicklerantriebe für großes Bunddurchmesserverhältnis zu vermeiden.
-
Sie geht aus von einem Wicklerantrieb gemäß der USA.-Patentschrift
2629845 für großes Bunddurchmesserverhältnis mit einem fremderregten Gleichstrommotor
und einem diesen speisenden Kopiergenerator, der von einem Arbeitsantrieb mit der
Warengeschwindigkeit proportionaler Drehzahl angetrieben wird, wobei sowohl der
Motor als auch der Generator außer einem Grunderregerfeld ein Zusatzerregerfeld
besitzen, das beim Motor in gleicher Richtung wie das Grunderregerfeld wirkt, und
wobei die Zusatzerregerfelder von einem gemeinsamen Verstärker in Abhängigkeit von
dem das Stellglied steuernden Ankerstrom derart gespeist werden, daß mit zunehmendem
Wickeldurchmesser die Generatorerregung vermindert und die Motorerregung erhöht
wird. Bei einem solchen Wicklerantrieb besteht die Erfindung darin, daß das Zusatzerregerfeld
des Generators entgegen der Richtung von dessen Grunderregung wirkt, die beiden
Zusatzerregerfelder gleichzeitig gespeist werden und als Verstärker ein Magnetverstärker
in Selbstsättigungsschaltung verwendet ist, der eine starke Gegenkopplung seines
Ausgangsstromes oder seiner Ausgangsspannung aufweist und dessen Vorstrom so eingestellt
ist, daß der Magnetverstärker erst dann einen Strom im Bereich des steilen Astes
seiner Arbeitskennlinie abgibt, wenn der Ankerstrom einen durch die Einstellung
des Vorstromes bestimmten Wert überschreitet.
-
Einen der Erfindung entsprechenden Wicklerantrieb zeigt Abb. 1. Ab
b. 2 zeigt zwei Kennlinien der Ausgangsspannung Ue des in Abb. 1 enthaltenen Magnetverstärkers
MV in Abhängigkeit vom Ankerstrom 1. Der als Wicklermotor dienende fremderregte
GleichstrommotorM1 wird von einem Kopiergenerator G2, der von einem ArbeitsmotorM3
mit der Warengeschwindigkeit proportionaler Drehzahl angetrieben wird, gespeist.
Der Arbeitsmotor M3 wird von einem Generator G gespeist. Motor und Generator G2
besitzen jeweils zwei Erregerwicklungen, von denen jeweils eine, an eine konstante
Gleichspannung P, N angeschlossen, die Grunderregung çlt bzw. <p21 liefert, während
jeweils die andere Erregerwicklung für eine Zusatzerregung çt2 bzw. 022 sorgt, wobei
diese Erregerwicklungen an einen gemeinsamen Magnetverstärker MV angeschlossen sind.
Der Ankerstrom 1 des WickelmotorsM1 steuert den Magnetverstärker MV über dessen
Steuerwicklung SW2, durch die ein Teil des Ankerstromes fließt. Der Magnetverstärker
MV arbeitet in Selbstsättigungsschaltung und ist von der Ausgangsspannung über die
Steuerwicklung SW 1, das Potentiometer R 1 und den Widerstand R 3 stark gegengekoppelt.
Durch den Vorstrom, der von der konstanten Gleichspannung P,N N geliefert wird und
durch die Steuerwicklung SW3, das Potentiometer R2 und den Widerstand R 4 fließt,
wird der Arbeitspunkt des Magnetverstärkers MV so eingestellt, daß sich dessen Kennliniel
mit dem Arbeitspunkt t, wie in A b b. 2 dargestellt, ergibt.
-
Der Magnetverstärker MV liefert somit erst dann eine Spannung im Bereich
des steilen Astes seiner Kennlinie, wenn der Ankerstrom des Wickelmotors einen bestimmten
Wert überschreitet. Durch die Spannungsgegenkopplung (oder Stromgegenkopplung),
deren Stärke über R 1 eingestellt wird, wird eine lineare mit dem Ankerstrom ansteigende
Charakteristik der Ausgangsspannung (bzw. des Ausgangsstromes) des Magnetverstärkers
erreicht. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, durch nichtlineare
Widerstände oder durch vorgespannte Dioden im Gegenkopplungskreis eine entsprechend
der Kurve 2 (A b b. 2), verlaufende Ausgangsgröße zu erreichen.
-
Dadurch erhält man eine bessere Zugkonstanz. Die Zusatzerregung 0t2
des Motors Ml unterstützt dessen Grunderregung çtt, während die Zusatzerregung 022
gegen die Grunderregung di2t des Generators G 2 wirkt. Während des Wickelvorganges
steigt der Ankerstroml mit dem Wickeldurchmesser an. Dadurch wird über den Magnetverstärker
MV und die beiden Zusatzerregungen gleichzeitig die Generatorspannung herabgesetzt
und das Motorfeld verstärkt.
-
Die Zugeinstellung erfolgt über die beiden Potentiometer1 und R2,
die miteinander gekuppelt sind.
-
Werden diese beiden Potentiometer verstellt, so ändern sich gleichzeitig
die Stärke der Gegenkopplung und über den Vorstrom die Einstellung des Arbeitspunktes
t des Magnetverstärkers MV. Der innere Spannungsabfall im Ankerkreis von Motor M1
und Generator G2 kann durch eine zusätzliche Boostermaschine, die aber nicht eingezeichnet
ist, ausgeglichen werden.
-
Bei einem Durchmesserbereich von 1: d und bei Bemessung des Motors
für einen Feldschwächbereich von 1: c muß die Motor-EMK während eines Wickelvorganges
im Verhältnis (dlc) :1 gesteuert werden, und der Ankerstrom muß dann im Verhältnis
1: (dlc) ansteigen. Durch eine entsprechende Bemes-
sung der Maschinen Ml und G2
mit ihren Erregerwicklungen, des Magnetverstärkers MV und der Potentiometer R 1
und R2 wird erreicht, daß die Abnahme der Motor-EMK und die Zunahme des Ankerstromes
während eines Wickelvorganges so erfolgt, daß die Leistung des Wickelmotors M1 dabei
annähernd konstant gehalten wird. Die konstante Leistung des Wickelmotors kann besonders
gut durch die erwähnte nichtlineare Gegenkopplung nach Kurve 2 (A b b. 2), erreicht
werden, indem man den Verlauf der Gegenkopplung so wählt, daß die EMK des Motors
sich umgekehrt proportional dem Ankerstrom während eines Wickelvorganges ändert.
Hierbei kann auch die Sättigung des Generators berücksichtigt werden.
-
Bei einem Durchmesserbereich von beispielsweise 1:10 und einem Feldschwächbereich
von 1: 5 für den Wickelmotor ist d = 10 und c = 5. Dann muß sich die Motor-EMK während
eines Wickelvorganges im Verhältnis 2 1 ändern und der Ankerstrom gleichzeitig im
Verhältnis 1: 2. Bei diesem Beispiel muß der Generator G2 für die etwa 2- bis 2,5fach
Wickelleistung bemessen werden. Die Typengröße des Wickelmotors Ml richtet sich
nach der erforderlichen Wickelleistung und der Drehzahl bei größtem Wickeldurchmesser.