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Verfahren zur Beeinflussung der Drehzahl von Drehstromasynchronmotoren
beim Antrieb von Fördermaschinen Bei Fördermaschinen in Leonardschaltung kann mit
verhältnismäßig einfachen Mitteln die genügend genaue Einhaltung eines vorgeschriebenen
Geschwindigkeitsdiagrammes unabhängig von Größe und Richtung der zu führenden Last
erreicht werden. Man erzielt das beispielsweise durch Beeinflussung des Steuerhebels
vom Teufenzeiger aus mittels Kurvenscheiben, Gestänge usw.
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Bei Fördermaschinen, die durch Induktionsmotoren angetrieben werden,
ist eine Geschwindigkeitsregelung in der vorstehend gekennzeichneten Weise nicht
möglich, da bei diesen Maschinen die Drehzahl nicht nur von der Stellung des Steuerhebels
oder Kontrollers, sondern auch von der Größe des auszuübenden Drehmomentes abhängig
ist.
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Es sind auch Regelsteuerungen für Elektromotoren bekanntgeworden,
bei welchen im Falle eines erheblichen Unterschiedes zwischen der Ist- und Sollgeschwindigkeit
zunächst ein Widerstand eingeschaltet und hernach die Bremse aufgelegt wird. Bei
einem Antrieb mittels Asynchronmotoren muß diese Art der Regelung versagen. Bewegt
sich nämlich die Last mit übersynchroner Geschwindigkeit und spricht der Fahrtregler
an, dann müßte analog dem bekannten Regelvorgang in den Stromkreis des Fördermotors
zunächst ein Widerstand eingeschaltet werden. Dieser Widerstand wird aber keine
Geschwindigkeitsherabsetzung bewirken, sondern eine Geschwindigkeitserhöhung und
damit den Gefahrzustand vergrößern. Im übersynchronen Bereich arbeitet nämlich der
Asynchronmotor als Asynchrongenerator und schickt je nach dem von ihm ausgeübten
Gegenmoment eine bestimmte Energiemenge ins Netz, welche abhängig vom Strom ist.
Schaltet nun der Fahrtregler einen Widerstand in den Stromkreis, dann wird der ins
Netz zurückgelieferte Strom gedrosselt. Durch die Drosselung des Stromes wird die
ins Netz zurückgeschickte Leistung und damit das Bremsmoment herabgesetzt, so daß
statt der erstrebten Geschwindigkeitserniedrigung eine Geschwindigkeitserhöhung
eintritt, da nunmehr der Überschuß der durchziehenden Last gegenüber dem vom Motor
ausgeübten Moment größer geworden ist. Eine wirkliche Geschwindigkeitsherabsetzung
kann erst nach Ablauf einer unzulässig langen Zeit eintreten, da erst später die
mechanische Bremse aufgelegt wird und' diese erst von der unbeabsichtigt erhöhten
Geschwindigkeit auf die Ansprechgeschwindigkeit herabregeln muß und von jetzt an
erst imstande ist, eine tatsächliche Geschwindigkeitsverminderung zu bewirken.
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Aber nicht nur bei der Fahrt mit übersynchronem Bremsen ist die bekannte
Steuerung für den Betrieb mittels Asynchronmotoren ungeeignet. Auch beim Lastheben,
wenn also der
Motor ein positives Drehmoment hergibt, ist die bekannte
Steuerung für Asynchronmotoren nachteilig, denn bei diesem Betrieb wird im Falle
des Ansprechens des Fahrtreglers die Strombelastung des Motors außerordentlich hoch.
Dieser Nachteil ist darin begründet, daß der Fahrtregler auf den normalen Fahrhebel
wirkt. Naturgemäß ist nun der Regelweg des Steuerhebels verhältnismäßig groß, so
daß pro Wegeinheit nur einzelne Stufen des Regelorgans, beispielsweise des Widerstandes,
gesteuert werden. Die mechanische Bremsung verursacht aber eine erhebliche Stromaufnahme
und damit eine unzulässige Erwärmung. Diese Stromaufnahme wird natürlich durch den
allmählich vom Fahrtregler über den Steuerhebel einzuschaltenden Widerstand nur
in sehr geringem Maße herabgesetzt, selbst wenn man, wie es bereits vorgeschlagen
wurde, den Steuerhebel gleichzeitig mit dem Anlegen der Bremse in die Nullstellung
zurückführt.
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Im übrigen sind diese Einrichtungen, da sie auf zwei vollkommen getrennte
Regeleinrichtungen (Steuer- und Bremshebel) einwirken müssen, in ihrem Aufbau nicht
einfach und daher kostspielig.
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Eine den Anforderungen der Praxis entsprechende Regelung wird durch
die vorliegende Erfindung angegeben. Gemäß der Erfindung wird bei Inkrafttreten
der mechanischen Bremse ein Widerstand in den Läuferkreis des Asynchronmotors gelegt,
und zwar dann, wenn der Fördermotor im gleichen Sinne wie das der je-
weiligen
Steuerhebelauslage entsprechendeDrehfeld umläuft. Beim Gegenstrombremsen dagegen
ist der Widerstand unwirksam. Durch die Maßnahme, daß der Widerstand und die Bremse
gleichzeitig gesteuert werden, ergibt sich beim übersynchronen Einhängen von Lasten
eine sichere Regelung der Geschwindigkeit. Spricht der Fahrtregler an, dann kann
durch den eingeschalteten Widerstand die übersynchrone Geschwindigkeit nicht erhöht
werden, da zugleich die mechanische Bremse ein Ansteigen der Geschwindigkeit trotz
des verminderten Bremsmomentes des Motors verhindert. Die Regelung und die Strombegrenzung
setzen also sofort voll ein. Der Widerstand kann vorteilhafterweise so bemessen
sein, daß er den Strom auf denjenigen Wert abdrosselt, welcher der durch die Bremse
herabgesetzten Geschwindigkeit entspricht.
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Die Tatsache, daß der Widerstand unabhängig vom Steuerhebel in den
Stromkreis gelegt wird, begründet auch einen weiteren Vorzug. Der Bedienungsmann
wird, da der Steuerhebel nicht vom Fahrtregler zwangsläufig bewegt wird, in seinen
Maßnahmen nicht gestört. Es ist nämlich nicht günstig, da.ß der Bedienungsmann während
des Manövrierens plötzlich über den Steuerhebel die Macht verliert. Es ist ihm vielmehr
die Möglichkeit gegeben, in besonderen Fällen die Geschwindigkeit durch entsprechende
Einstellung des Steuerhebels weiterhin herabzusetzen. Er kann also die hemmende
Wirkung des Fahrtreglers durch Einschalten weiterer Widerstände mittels des Steuerhebels
unterstützen.
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Eine Einrichtung zur Ausübung des neuen Verfahrens ist in der Zeichnung
veranschaulicht. Ist- und Sollgeschwindigkeit werden bei dem Beispiel in bekannter
Weise durch die Spulenströme des Differentialrelais i dargestellt. Überschreitet
die Istgeschwindigkeit die Sollgeschwindigkeit um einen unzulässigen Betrag, so
werden die Relaiskontakte geschlossen. Dadurch wird zunächst durch Schütz 3 der
Motor i i zum Anziehen des Bremshebels iz angelassen und die Bremse angezogen. Gleichzeitig
wird das Relais 2 angezogen, welches das Schütz 8 gegen die Kraft seiner Feder öffnet
und dadurch die normalerweise kurzgeschlossenen Widerstände 7 in den Rotorkreis
des Fördermotors io einschaltet. Die Bremse kann jetzt die Fördergeschwindigkeit
auf einen zulässigen Wert herabsetzen, ohne daß unerwünschte Überströme auftreten.
Sobald die zulässige Geschwindigkeit erreicht ist, öffnet das Differentialrelais
i seine Kontakte wieder und schaltet den Antriebsmotor ii des Bremshebels 13 ab;
gleichzeitig würden auch die Widerstände 7 wieder kurzgeschlossen werden. Dieses
Kurzschließen würde wieder ein Heraufschnellen der Fördergeschwindigkeit zur Folge
haben, wodurch die Überwachungseinrichtung erneut zum Ansprechen käme. Um diese
Geschwindigkeitspendelungen zu vermeiden, ist das Relais 2 mit einem Selbstspeisekontakt
q. ausgerüstet, welcher beim Anziehen des Relais 2 den Kontakt am Differentialrelais
überbrückt, so daß auch beim Öffnen dieses Kontaktes das Relais 2 noch weiter Strom
erhält und damit der Widerstand 7 im Rotorkreis eingeschaltet bleibt. Erst wenn
der Steuerhebel 13 in die Nullstellung zurückgeführt wird, unterbricht der Kontakt
5 am Steuerhebel die Spule des Relais 2. Dadurch wird Schütz 8 stromlos, und seine
Rückzugfeder schließt die Widerstände 7 kurz.
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Wenn beim Absenken von Lasten die Sicherheitseinrichtung anspricht
und der Maschinist gleichzeitig den Steuerhebel in die Gegenstromstellung auslegt,
so würde das Einschalten des zusätzlichen Widerstandes 7 in dem Rotorkreis die Wirkung
der Gegenstrombremsung stark herabsetzen. Um dieses zu verhindern, ist am Motor
ein Schleppschalter b angebracht, welcher im Stromkreis des Relais 2 liegt . und
das Einschalten dieses Relais nur dann zuläßt, wenn die Drehrichtung des Fördermotors
mit dem Drehsinn des Drehfeldes übereinstimmt, welches der jeweiligen Steuerhebelauslage
entspricht.