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Regelvorrichtung für einen in Leonardschaltung gesteuerten elektromotorischen
Schmiedepressenantrieb Es ist bekannt, den Preßdruck elektrohydraulisch angetriebener
Schmiedepressen mit Leonardsteuerung durch solche Regeleinrichtungen zu begrenzen,
welche in Abhängigkeit vom Ankerstrom der Antriebsmotoren für die elektrohydraulischen
Treibapparate arbeiten. Nun muß die vom Antriebsmotor aufgenommene Energie stoßweise
von der Dynamo eines Schwungradumformers abgegeben werden, wobei die Dynamo während
eines einzelnen Laststoßes den größten Teil der Energie aus dem Schwungrad entnimmt.
Bei vielen rasch nacheinanderfolgenden Laststößen wird die im Schwungrad aufgespeicherte
kinetische Energie schnell ausgepumpt, und die Drehzahl des Umformers geht rasch
herunter. Dabei fällt die Ankerspannung der Leonarddynamo proportional der Drehzahl.
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Das Sinken der Spannung an der Dynamo des Leonardumformers ist sehr
unerwünscht. Man kann dies bekanntlich u. a. durch die Anwendung eines Kompensatorumformers
verhindern. Dieser ist im wesentlichen ein Motorgenerator, dessen Motor mit der
Schlupffrequenz des den Schwungradumformer antreibenden Drehstrommotors gespeist
wird und dessen't Dynamo eine Zusatzspannung für das Feld der Leonarddynamo oder
deren Erregerdynamo liefert. Damit erreicht man, daß die Spannung auch bei sehr
bedeutendem Drehzahlabfall konstant bleibt, zumal da die Leonarddynamos für Pressenantriebe
sehr schwach gesättigtes Eisen haben. Daher ist auch die abgegebene Leistung der
Dynamo, mit Ausnahme der Beschleunigungs- und Verzögerungszeit, nur dem Strom proportional
und von der Drehzahl des Umformers unabhängig. Bei einem bestimmten vom Antrieb
verlangten Moment, d. h. Ankerstrom, ist also die Leistung unabhängig.von der Umformerdrehzahl
konstant.
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Die Ubertragung gleicher Leistung bei verringerter Drehzahl des Aggregates
bedingt aber eine besondere Beanspruchung der Umformer-und Schwungradwelle durch
die beträchtlich höheren Drehmomente, welche der Leonardgenerator von der Welle
entnimmt. Wenn also die Umformerdrehzahl infolge besonders scharfen Preßbetriebes
sehr stark heruntergegangen, ist, so liegt für die Welle erhöhte Bruchgefahr vor.
Man darf auch nicht vergessen, daß die Laststöße infolge der Eigentümlichkeit des
Preßbetriebes immer sehr rasch auftreten und ebenso unvermittelt wieder verschwinden.
Daher führt eine Regelung der Dynamospannung allein, sei es nun durch einen Motorgenerator
der -orstehend beschriebenen Art oder einen Relaisregler (z. B. Tirrill- oder Thomaregler),
nicht immer zum Ziel, es sei denn, daß man eine.
besondere Bemessung
der Schwungradwelle in Kauf nehmen will.
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Es soll deshalb erfindungsgemäß ein Regler Verwendung finden, der
innerhalb bestimmter einstellbarer Umformerdrehzahlen, also z. B. zwischen zoo und
8o01, der Umformersynchrondrehzahl, auf konstante Spannung der Leonarddynamo regelt
und unterhalb dieser Drehzahl die Spannung proportional oder nach einer vorgeschriebenen
(durch eine Kurve darstellbaren) Funktion heruntergehen läßt. Um dies zu erreichen,
kann man z. B. einen Tirrillschnellregler verwenden, dessen eine Spule des Zittersystems
durch die Spannung der Leonarddynamo beeinflußt wird, während die andere von der
Ankerspannung der Spannungskompensatordynamo oder direkt von der Rotorspannung des
Schwungradumformermotors beeinflußt wird. Der Regler öffnet und schließt im schnellen
Takt einen Widerstand im Erregerkreis der Leonarddynamo oder deren Erregerdynamo.
Es ist auch ohne weiteres möglich, die Spannungsreglung gänzlich vom Schnellregler
übernehmen zulassen und den die Spannung kompensierenden Motorgenerator fortfallen
zu lassen. Der Regler muß dann einerseits die Zusatzspannung in dem ersten Bereich
des Drehzahlabfalles regeln und in dessen zweitem Bereich diese Zusatzspannung begrenzen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
a ist der Prellmotor, der aus der Steuerdynamo b des vom Drehstrommotor c angetriebenen
Leonardumformers gespeist wird. Der Leonardgenerator b ist mit einer Schwungmasse
s gekuppelt. Der vom Drehstrommotor d angetriebene Erregerumformer enthält eine
Grund- und Motorerregermaschine e, welche auch das Hilfsnetz PN speist und eine
Dynamoerregermaschine f. Der Spannungskompensator besteht aus dem mit Schlupffrequenz
von c gespeisten Drehstrommotor g und der Zusatzerregermaschine -h. Die Steuerung
des Prellmotors a erfolgt durch den Umschalter i, der die in Reihe gelegten Spannungen
von e und h auf das Feld von f schaltet. In diesem Steuerstromkreis liegt
auch der Regelwiderstand k, welcher durch die Reglerkontakte kurzgeschlossen wird.
Der Regler ist hier ein Tirrillschnellregler mit zwei Zittersystemen m und n, die
in Serie auf das Hauptrelaissystem y arbeiten, welches die Reglerkontakte öffnet
oder schließt. Das eine Zittersystem m arbeitet mit einer vom Strom des Prellmotors
abhängigen Spule I, das andere Zittersystem n mit einer sowohl von der Spannung
am Preßniotor a als auch von der Spannung der Zusatzdynamo h abhängigen Spule E.
Dabei wirken diese beiden .Spannungen stets im gleichen Sinne. Zu diesem Zweck muß
auch die eine von ihnen von dem Steuerschalter gleichzeitig mit dem Steuerstrom
umgekehrt werden, so daß sowohl zu hohe Spannung an a als auch zu hohe Spannung
an h, d. i. gleichbedeutend mit zu hohem Schlupf des Motors c, das System n zum
Arbeiten bringt. Die Schaltung der Spulen o und p der beiden Zittersysteme ist für
den Gegenstand der Erfindung bedeutungslos. Miteinander verbundene Klemmen und Leitungen.
sind der Übersicht halber mit gleichen Bezugszahlen versehen. Außerdem sind mit
dem Netz PN verbundene Klemmen durch P bzw. N gekennzeichnet.
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Es sei angenommen, der Leonardumformer b, c und der Erregerumformer
e, d, f seien angefahren und auf volle Leerlaufdrehzahl beschleunigt. Der
Schalter i nehme die in der Zeichnung dargestellte Lage ein. Der Kompensator g,
h hat daher praktisch die Drehzahl o. Soll nun der Schmiedebetrieb beginnen, d.
h. soll der Motor a anfahren, dann wird der Schalter i entsprechend der gewünschten
'Drehrichtung nach rechts oder links ausgelegt. Es sei angenommen, der Schalter
i wird nach links bewegt. Dadurch wird das Feld der EiTegermaschine f erregt. Der
Stromkreis hat folgenden Verlauf. Von der Netzleitung P über den rechten Hauptkontakt
des Schalters i, den Kontakt des Reglersystems r, welcher den Regelwiderstand k
kurzschließt, die Feldwicklung der Erregermaschine f, den linken Hauptkontakt des
Schalters i, den Anker der Zusatzmaschine lt zur Leitung N des Erregernetzes. Der
Anker der Zusatzmaschine h liefert vorläufig keine Spannung, da deren Drehzahl praktisch
o ist. Die Maschine f entwickelt also eine Spannung und erregt das Feld der Leonarddynamo
b, wie sich aus der Zeichnung unmittelbar entnehmen läßt. Der Motor a, welcher konstant
erregt ist, erhält somit Spannung, läuft an und führt einen Prellgang aus. Der Prellgang
kann durch Zurückführen von i in die Nullstellung jederzeit abgebrochen werden.
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Solange die von dem Motor a angeforderte Energie einen bestimmten
Wert nicht überschreitet, gestaltet sich der Betrieb folgendermaßen Durch die Energieentnahme
aus dem Generator b wird das Moment vergrößert, welches der Generator von dem Aggregatmotor
c entnimmt. Der Motor schlüpft also entsprechend der Momenterhöhung, so daß das
Schwungrad s einen Teil der ihm innewohnenden Energie an den Leonardgenerator abgibt.
Infolge dieses Schlupfes nimmt der mit der Schlupffrequenz angetriebene Motor g
eine gewisse Drehzahl an, so daß die Zusatzmaschine h der Erregermaschine f des
Leonardgenerators b eine zusätzliche Spannung zuführt. Die hierdurch bedingte Erhöhung
der Erregung des Leonardgenerators kompensiert den durch Drehzahlabfall des Leonardaggregates
entstandenen
Spannungsabfall. Wird der Schalter i in die Nullstellung
zurückgeführt, dann hat das Leonardäggregat Gelegenheit, wieder auf annähernd synchrone
Drehzahl zu kommen, so daß das Schwungrad s wieder aufgeladen wird.
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Wird durch eine schnell aufeinanderfolgende Zahl von Hüben mit hohem
Energieverbrauch die dem Schwungrad innewohnende Energie über ein zulässiges Maß
ausgepumpt, so daß das Leonardaggregat beispielsweise auf 75°/0 der Synchrondrehzahl
heruntergegangen ist, dann spricht das Reglersystem E an. Das Spannungssystem besteht
im wesentlichen aus zwei gleichwirkenden Spulen 4-5 und i-N. Die Spule 4-5` ist
unmittelbar von der zu überwachenden Spannung des Leonardgenerators h erregt; die
Spule i-N ist proportional dem Schlupf des Leonardaggregates von der Spannung der
Dynamo h erregt. Das System ist nun so bemessen, daß die beiden Spulen so lange
nicht ansprechen, als das Leonardaggregat eine Drehzahl von 8o0/" der Synchrondrehzahl
nicht unterschreitet. Wird nun, wie im vorliegenden Beispiel angenommen, eine Drehzahl
von 75°/o der Synchrondrehzahl erreicht, dann wird die von den Spulen i-N und 4-5
auf den Kern ausgeübte Kraft so groß, daß das System E anspricht und die bisher
geschlossenen Kontakte n öffnet. Das Hauptrelaissystem y spricht also an und öffnet
den Kurzschluß des Widerstandes k. Dieser wird nunmehr in den Erregerkreis der Erregermaschine
f geschaltet, so daß die Spannung und also auch die Energieentnahme an der Dynamo
sinkt. Damit ist der Zweck erreicht, daß der Leonardgenerator keine unzulässig hohen
Drehmomente von der Welle entnimmt.
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Tritt plötzlich ein unzulässig hoher Belastungsstoß am Leonardmotor
a auf, so daß der Ankerstrom über einen eingestellten Wert ansteigt, dann spricht
in bekannter Weise das System i an, welches ebenfalls über das Hauptsystem y die
Spannung am Leonardgenerator b
herabregelt.
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Die Regelung der Dynamospannung besteht also in einem periodischen
Öffnen und Schließen des Kurzschlußkontaktes von k. Gleichzeitiges Ansprechen der
beiden Zittersysteme I und E wirkt sich dadurch aus, daß die Periode der Öffnung
verlängert, die Periode des Kurzschlusses verkürzt wird.
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Man kann auch die sämtlichen Spulen des Systems n bzw. des Systems
m auf einen Kern aufbringen.
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Da zur Ausführung des geschilderten -Regelverfahrens sowohl ein- von
der Spannurig wie auch ein vom Strom der Leonarddynamo abhängiges System erforderlich
ist, so kann man als Regler natürlich auch einen Leistungsregler verwenden, welcher
bekanntlich ebenfalls ein Spannungs- und ein Stromsystem besitzt.