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Einrichtung zur Regelung elektromotorischer Antriebe. Einrichtungen,
die zur Drehzahleinstellung und Regelung bei Elektromotorantrieben dienen, sind
mehrfach bekannt. Solche Einrichtungen zeigen z. B. die österreichischen Patente
3226o, 34954 und 76035. Die Regelung erfolgt dabei durch zwei Regelorgane, einerseits
in Abhängigkeit von der Energie- oder Stromaufnahme und anderseits von der Geschwindigkeit
bzw. Drehzahl des Motors. Die Verwendung zweier Regelorgane, die getrennt auf die
Schlupf- und Drehzahlrege'lwiderstände des Elektromotors wirken, hat nun grundsätzliche
Nachteile, die unter Umständen die beabsichtige Wirkung in Frage stellen können.
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Ein Hauptnachteil dieser Einrichtungen liegt in der Schwierigkeit,
die verschiedenen Kontaktgeber, die zur zeitgerechten Ein- und Ausschaltung der
beiden getrennten Regelorgane dienen, befriedigend durchzubilden. Diese Kontaktgeber,
die als Um- oder Ausschalter in Relaisbauart oder in anderer geeigneter Farm auszuführen
sind, müssen einerseits sehr empfindlich, also mit tunlichst wenig Masse behaftet
sein, um schon bei geringen Änderungen des Stroms und der Drehzahl des Hauptmotors
anzusprechen; anderseits müssen-sie ziemlich kräftig ausgeführt werden, um die im
allgemeinen nicht unerheblichen Ströme der Regelorgane im häufigen Wechsel ohne
unzulässige Kontaktbeanspruchung schalten zu können. Diesen beiden sich widersprechenden
Forderungen kann in befriedigendem Maße nur durch Zwischenrelais entsprochen, werden,
die besondere hochempfindliche Vorrel'ais zur Steuerung erhalten. Die Anwendung
einer Reihe von Vor- und Zwischenrelais bedingt aber eine Schaltun" «-elche die
erforderliche Einfachheit missen läßt.
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Einen weiteren Nachteil bildet die Gefahr der zu weit reichenden Wirkung
des Regelorgans in Abhängigkeit von der Energie oder Stromäufnahrne bei niederen
Drehzahlen, bei welchen infolge der an und für sich größeren Widerstände -im Stromkreis
des Hauptmotors, dessen Drehzahlabfälle, welche bei steigender Belastung vcen selbst
eintreten, im allgemeinen ohnchi>> groß genug sind, um eine weitere Drehzahlerniedrigung
durch das Regelorgan entbehrlich zu machen. Dieses Regelorgan kann unter Umständen
den Hauptmotor bei niederer Drehzahl und vergrößerter Stromaufnahme bis zum Stillstand
bringen, also sehr unerwünscht wirken.
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Alle diese Nachteile vermeidet die Einrichtung nach vorliegender Erfindung,
bei der zur Einstellung und selbsttätigen Regelung der Drehzahl einerseits -und
zur selbsttätigen Einstellung von Drehzahlabfällen in Abhängigkeit vom Hauptm:otorstrom
(Leistung) anderseits nur ein einziges Regelorgan verwendet wird, dessen Stromkreis
von Relais zweckmäßig gänzlich frei bleiben kann.
Eine beispielsweise
Ausführungsform einer solchen Einrichtung zeigt die Abb. i. Ein kleiner, von der
Hauptmotorwelle angetriebener Gleichstromerzeuger g dient als Regler. Er speist
den Betätigungsmotor m des Schlupfregelwiderstandes F. Seine Erregung wird mit Hilfe
des Regelwiderstandes r verändert bzw. eingestellt. Bei der höchsten Drehzahl des
Hauptmotors 1,1 hat dieser Widestand r seinen größten und der Schlupfwiderstand
F seinen kleinsten Wert. Soll die Drehzahl des Motors M erniedrigt werden, so ist
der Widerstand r zu verkleinern. Die Erregung der Dynamo g und daimit ihre Spannung
und das Drehmoment des Motors rat steiäen dadurch. Das vergrößerte Drehmoment des
Motors in überwiegt dann das entgegenwirkende, gleichbleibende, beispielsweise durch
ein Gewicht -- gegebene Moment. Dadurch wird der Schlupfwiderstand so lange geändert
bzw. vergrößert, bis durch Sinken der Hauptrnotordr ehzahl und damit der Spannung
des Stromerzeugers g und des Drehtnomentes des Motors in ein neuer Gleichgewichtszustand
hergestellt ist, bei dem der Hauptmotor 11 mit der entsprechenden niedrigeren Drehzahl
läuft. Bei Ab,-#veichtingeri von der jeweils durch den Widerstand r eingestellten
Grunddrehzahl des Hauptmotors 1T wird die Spannung der Dynamo g und damit (Jas Drehmoment
des Motors in und der Schtupfwiderstand F so geändert, daß die Drehzahl des Hauptmotors
wieder den eingestellten Wert erreicht. Durch Verwendung eines Gleichstromhauptschlußmotors
ira, dessen Drehrn:oment sich mit seiner Klemmenspannung in weit höherem Maße als
diese selbst ändert, werden kräftige Regelwirkungen erzielt.
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Bei Überschreiten des zulässigen Hauptmotorstromes wird der Kontaktgeber
k betätigt und dadurch der Regelwiderstand r kurzgeschlossen, so daß die Erregung
des Stromerzeugers g und damit seine Spannung plötzlich größer werden. Infolge dieser
Spannungssteigerung wird das Drehmoment des :Motors in soweit erhöht, daß es das
Moment der Kraft Z überwiegt und auf den Schlupfwiderstand F im Sinne einer Drehzahlverminderung
des Hauptmotors wirkt. Diese Wirkung kann durch geeignete Bemessung der Widerstände
im Erregerstromkreis des Stromerzeugers g so stark gemacht werden, daß sie während
des Schlupfvorganges die Drehzahlregelwirkung überwiegt. Hört die Überschreitung
des. zulässigen Hiauptmotorstromes auf, so wird der Widerstand r durch Offnung des
Kurzschließers K wieder eingeschaltet und die Einrichtung wieder als Drehzahlregler
zur Geltung kommen. Bei höchster Grunddrehzahl des Hauptmotors 11, also bei größtem
Widerstande im Erregerstromkreise der Maschine g, wirkt der Kurzschließer k beim
Überschreiten des zulässigen Strcines am stärksten auf den Motor in. Mit der Verringerung
der Grunddrehzahl des Motors 1I, also der Verkleinerung des Widerstandes r, nimmt
diese Wirkung ab. Wird schließlich der Widerstand r zwecks Einstellung der niedersten
Drehzahl kurzgeschlossen, so werden Dynamo g und Motor m durch Ansprechen des Relais
k bei Überströmen überhaupt nicht mehr beeinflußt. Unerwünschte Schlupfeinstelllungen
durch den Motor in hei ermäßigter Hauptmotordrehzahl werden also sicher vernnieden.
Der Drehzahlregelbereich, in dein der Motor in zur Schlupfeinstellung in Abhängigkeit
von der Strom- und Energie aufnahine herangezogen werden soll und rler zweckmäßig
mit der Grunddrehzahl des Hauptmotors änderbar ist, kann durch einen Parallefwiderstand
p in beliebigem hfaße eiiigescliränkt werden. Durch eine zwangläufige Verbindung
der Widerstände r und p kann die Veränderung des Regelbereiches der Einrichtun;
für die'Begrenzung der Stromaufnahme des Motors 17 gleichzeitig mit der Einstellung
der Grunddrehzahl erzielt werden.
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Gemäß der Abb. a kann durch Verwendung eines geeigneten, vom Hauptmotorstrom
beeinflußten Einstelhviderstandes e die Srhiupfwirkung auch vom Maß des Überschreitens
des Hauptmotorstromes abhängig gemacht werden.
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Die Drehzahl- und Schlupfregeleinrichtung, die in der Abb. i in der
Verwendung für einen Drelistre#masynchronmotor dargestellt ist, kann selbstverständlich
auch bei Gleichstromznotoren oder Wechselstrom- bzw. Drehstromkonmnut.atormotoren
verwendet werden. Auch die Regeleinrichtung selbst ist in ihrer Ausführung nicht
auf eine bestimmte Stromart beschränkt. Statt der in der Abb. i angedeuteten Gleichstrommaschinen
g und m können gemäß den Abb. 3 bis 5 auch Wechselstrom- oder Drehstrommasehinen
angewendet werden. Die Erregung des Drehstrorrierzeugers d kann dabei entweder nach
Abb. 3 von einer unabhängigen Stromquelle oder gemäß den Abb. q. und 5 von einem
durch die Hauptmotorwelle angetriebenen Stromerzeuger s erregt werden. Die günstigsten
elektrischen Verhältnisse für die Bemessung der Drehstrommaschinen d und a ergeben
sich bei Anordnung nach Abb.5 mit einer von der Hauptmotorwelle angetriebenen Erregermaschine
s und einem durch einen Hilfsmotor h mit gleichbleibender Drehzahl angetriebenen
Stromerzeuger. Gemäß Abb.6 kann dieser Drehstromerzeuger d auch durch ein vom Hauptmotorstrom
erzeugtes Drehfeld erregt werden; der Drehsinn dieses Feldes
und
der des vom Hauptmotor angetriebenen Läufers müssen dabei entgegengesetzt sein.
Zur Einstellung der Grunddrehzahl dient bei der zuletzt genannten Anordnung ein
Parallelwiderstand w.
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Die im. vorstehenden beschriebene Drehzahl- und Schlupfregeleinrichtung
kann auf verschiedene Art so ergänzt werden, daß sie neben den geschilderten Wirkungen
auch die einer Begrenzung der niedersten Hauptmotordrehzahl ausübt. Ein A.usführungsl:eispiel
einer geeigneten Ergänzung zeigt die Abb. r. Dort ist ein Relais b angegeben, das
zufolge Speisung mit der Läuferspannung des Hauptmotors M von dessen Drehzahl abhäni,g
ist. Bei zu tiefer Drehzahl, also zu hoher Läuferspannung, spricht das Relais b
an und schwächt durch Einschalten eines Widerstandes v die Erregung des Strornerzetigers
g und in weiterer Folge das Drehmoment des Motors m so weit, daß durch die überwiegende
Wirkung der Kraft Z der Schlupf- und Drehzahlregel'widerstand F im Sinne einer Erhöhung
der Hauptmotordrehzahl geändert wird.
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Im vorstehenden sind nur einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
für die Drehzahl- und Schlupfregeleinrichtung angegeben. Wesentlich für die Erfindung
ist die Verwendung nur eines einzigen Reglers, der einerseits sowohl von Schwankungen
der Drehzahl des Hauptmotors als auch anderseits und zwar zweckmäßig in einem von
der jeweils eingestellten Grunddrehzahl abhängigen einstellbaren Maße von Überschreitungen
des zugelassenen Hauptmotorstromes (Leistung) beeinflußt werden kann. Durch zusätzliche
Einrichtungen kann die Unterschreitung einer bestimmten Drehzahl verhindert werden.