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Einrichtung zum raschen und stoßlosen Umsteuern von in Leonardschaltung
betriebenen Motoren In Umstewerbetrvehen größerer Leistung, z. B. bei HoheAmaschinen,
die von in Leonardschaltung gespeisten. Elektromlotoren angetrieben werden, ist
ges wichtig, die Umsteuexzeiben kurz zu halten,. gleichgültig, ob, . die Arbelisgeschwindigkeit
groß !oder klein. ist. Dabei sollen Strom- und Drehmomentstöße vermieden und feine
gute Kommutierung erreicht werden. Man hat diese Forderungen auf verschiedenem Wege
zu; erfüllen. gesucht, doch haben die erreichten Ergebnisse bisher noch nicht in
jeder Hinsicht befriedigt.
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Bei verschiedenen bekannten Anordnungen wird die umzusteuernde Feldwicklung
des Leonardgeneratars von eüner Hilfserrsgermaschine gespeist. Bei einer dieser
Anordnungen, wird das Feld des Hilfserregers zur Erreichung seiner gewissen Übererregung
für den Umsbeuervorgang seiner motorisch wirkenden, vom Motor angetriebenen Neb@enschlußmaschi:ne
mit einer Fremdspannung in Reihe geschaltet, wodurch außerdem die Motordrehzahl
konstant gehalten wird. Auswirtschaftlichen Gründen verbietet @es sich aber, mit
der Hilfsmaschine über eine gewisse Größe zu gehen, weshalb sie bei kleinen Arbeitsdrehzahlen
nicht mehr genügend übererregung liefert und hierdurch die Umsteuerung verlangsamt
wird.
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Bei einer anderen vorgeschlagenen. Anordnung hat die Hilfserregezmaschine
zwei Feldwicklung en, von denen die eine von einer Fremdspannung, die andere entgegengesetzt
felderzeugend von der Leonardspannung gespeist wird. Hierbei wird zwar zu Beginndes
Umsteuervorganges,eine:gewisse Übererregung
erreicht, die aber weiterhin
rasch abfällt. Damit der Umsteuerstromstoß nicht zu. heftig wird, muß der Hilfserreger
mit reichlicher Induktivität ausgerüstet sein, also eine anormale Bauart aufweisen.
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Nach der Erfindung werden die erwähnten Nachteile vermieden. EskanneinHilfserreger
normaler Bauart verwendet werden; hei gleichem Aufwand an - Erre-erkupfer wird die
L: msteuerzeitt noch weiterverkürzt, indem 'die Lbererregung verstärkt und zeitlich
so ausgedehnt wird, daß keine schädlichen Drehmoment- und Stromstöße auftreten.
Das wird erfindungsgemäß mit einem normal gehauteii, mit zwei Feldwicklungen versehenen
Hilfserreger, von denen di= eine umsteuerbar und fremderregt ist, dadurch erreicht,
d.aß die andere Fe.ldivicldung von der Differenz wenigstens eines Teils der L°an.ardgeneratorspa.nnung
und wenigstens eines Teils der Eigenspannung des Hilfserregers. gegenerregend gespeist
wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeisp:iel für diese ncu2 Schaltung
dargestAlt. Der Motor a, dessen Erregerwicklung b vom Hilfsnetz e gespeist wird,
ist an den Leonardgen.er.it->rd angeschlossen. Dieser hat eine Hauptfeldwicklung
e und eine zusätzliche Feldwickluns; f. Die Wicklung e liegt an der Hilfserregerma
scliine ä, deren Hauptfeldwicklung h über den Umschalter k und den Regler 1 am Hilfsnetze
liegt, während ihre Feldwicklung i im Normalbetrieb ein dem Hauptfeldlt entgegengerichtetes
Felderzeugt. Die Wicklung i ist an zwei Spannungsteiler derart angeschlossen, daß
s',e die Differenz der abgegriffenen Spannungen erhält, und zwar liegt der Spanntingsteilerrrz
an der Spannung des Leonardgenerators d, der Spannungsteiler jt an der Spannung
des Hilfserregers ä, während die negativen Pole der beiden Generatoren ,d und g
durch die Verbindungs'.eitumg o auf gleiches Potent'al gebracht sind. (Es könnte
auch umgekehrt sein, nämlich die Abgriffpunkte an den Spannungsteilernnt und n könnten
verbundeii und die Wichl.ung i zwischen den gleichpoligen Bürsten der Maschinen
d und g angeschlossen sein.) Jedenfalls muß die W icklung i so geschaltet sein,
daß im Normalbetrieb das von der Wicklung lterzeugte Feld um den Betrag des in der
Wicklung i erzeugten Feldes geschwächt wird. Ferner muß die am SpannungstAler m.
abgegriffene Spannung größer sein als die am Spanmingsteiler n abgegriffen.e.
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Die '\Äirktingst"-eise ist nun folgend.°: Wird zwecks Umsteuerns des
Motors a der L-mschalterh umgelegt, dann sinkt der Erregerstrom in der Wicklung
h der Hil.fserregermaschineg rasch auf Null und steigt nach Maßabe der Zeitkonstante
dieser Wicklung in umgekehrter Richtung auf den neuen Wert. Ohne Anwendung besonderer
Mittel würde auf diese Weise die Umsteuerzeit viel zu groß, weshalb man durchübererregung
die Feldaufbauzeit abkürzt. Im vorliegenden Fall wird dies in der Hauptsache durch
die Wicklung i erreicht. Zu Beginn des Umsteuervorgangs, d. h. dann, wenn, der Strom
iin der Wicklung lt bereits seine Richtung gewechselt hat, sind die Felder der Wicklungen
lt und i gleichgerichtet, so daß die Maschine g entsprechend -übererregt
ist. Diese Übererregung würde aber mit der Spannungsabnahme des Leonardgenerators
d abklingen, wenn die Wicklung i
nur von der Spannung dieser Maschine
gespeis@ würde; sie würde beim Nulldurchgang der Generatorspannung ebenfalls Null
werden und von da ab- dem Feldaufbau wieder entgcgentvirken. Hierbei ist die. Wirkung
der Zeitkonstante der Wicklung i selbst vernachlässigt, was ohne weiteres zulässig
ist.
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Nach der Erfindung hat nun aber die Spannurig der Hilfserre-ermaschineg
einen wesentlich.en Anteil am zeitlichen Verlauf der Übererregung. Kurz nach dem
Umlegen des Umschalters h ändert sich nämlich die Polarität des Hilfserregers g,
und zwar schon nach einem Bruchteil der Zeit, die der Generator d zu seinem Polaritätswechsel,
benötigt. Die abgegriffene Spannuingsdifferenz zwischen Generator r1 und Hilfserreger
g wächst infolgedessen etwa so lange an, bis der Hilfserreger g seine Höchstspannung
in der umgekehrten Richtung erreicht hat. Wenn man nun den Hilfserreger so baut,
daß er ein Vielfaches seiner betriebsmäßigen Höchstspannung abgeben kann, dann läßt
sich eine beträchtliche Ü bererregüng des Generators d über d:.e ganze Umsteuerzeit
erzielen. Dabei ist es -v.esentlich, daß diese Übererregung nicht schon bei Beginn
des Umsteuervorgangs ihren Höchstwert hat, sondern in seinem Verlauf noch -weiter
ansteigt und erst gegen sein Ende hin allmählich wieder absinkt. Auf dies. Weise
gelingt es, die mit den bekannten Schaltungen erreichten Umstenerzeiten noch «-eiter
zu verkürzen, ohne dabei unerwünschte und für die Kommutierung gefährliche Strom-
oder Drehmomentstöße in Kauf nehmen zu müssen.
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Ein weiteres Mittel zur stoßfreien Gestaltung des Umkehrvorgangs bildet
die Hilfswicklung f auf den Polen des Generators d, die auf den beschriebenen, überaus
kräftigen Übererregungsvorgang dämpfend wirkt und daher die Kommutierung der Maschine
d verbessert. Im stationären Betrieb soll diese '%#@'icklung f zweckmäßig feldverstärkend
geschaltet sein, obwohl es auch möglich wäre, sie gegenerregend zu. schalten. Je
nachdem, ob man die Wicklung f erregungsverstärkend oder -schwächend schalten -will,
greift man die
sie speisende Spannung ebenfalls an der
unbe-
nutzten oder an der bereits benutzten Seite des Spannungstailersm der
ab; der Anschlußpunkt ist mit p bezeichnet.
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Die Wicklung f wirkt folgendermaßen: Zunächst bildet sie eine Dämpfung
für e'ne allzu rasche Änderung des Häuptstrames im Kreise des Motors a. Denn bei
Beginn des Umkehrvorganges wird, vorausgesetzt, daß die Wicklung ferregerverstärkend
geschaltet ist, der vor Einleitung dieses Vorgangs in der Wicklung f fließende Strom
in der Richtung b:eI-behalten und durch transformatonsche Wirkung der Übererregung
in. der Wicklung i2 verstärkt. Deser Überstrom fließt nun auch durch den Spannungsteilerabschnitt
und. hat zur Folge, daß das Potential des Anschlußpunktes p, solange der Ausgleichstrom
im Wachsen begriffen ist, gehoben wird. Dadurch wird aber auch das Potential des
Anschlußpunktes der Wicklung i des Hilfserregers g mitgehoben, wodurch die übererregung
dieser Maschine noch zunimmt, also noch über die schon bestehende Übererregung hinaus.
Diese Vorgänge, die durch Versuche bestätigt sind, scheinen insofern paradox, als
damit die Dämpferwicklung ihre eigene Dämpferw:rkung wieder aufheb3n würde. Daß
dies nicht der Fall ist, haben wiederum die Versuche ergebnen; es kommt daher, daß
sich die Vorgänge nicht gleichzeitig auswirken, sondern in günstiger zeitlicher
Folge. Denn eine Impulsgabe der Wicklung/ hat einen Spannungsanstieg am Erregers
und Beinen Stromanstieg in der Wicklung :e erst nach einer gewissen Zeit zur Folge,
Berstens wegen der Induktivität der Wicklung i an sich, dann, weil das Erregerfeld,
wie bei jeder normalen Gleichstrommaschine, den Änderungen das Erregerstromes nur
verzögert folgt, und drittens "vegen der Zeitkonstante der `Vicklung e. Somit verläuft
der gesamte Vorgang in der Weise, daß für sehr rasche Feldänderunben am Generator
d die Wicklung f
zunächst als Dämpferwcklung wirkt, daß aber die durch
die Dämpfung aufgespeicherte Energie nicht verlorengeht, sondern später auf dem
Wege über den Hilfserreger g wieder nutzbar gemacht wird.
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Treibt der Motor a :eine Hobelmaschine an, so pflegt man den leeren
Rücklauf des Tisches regelmäßig mit der Höchstgeschwindigkeitdes Motors zu bewerkstelligen;
dagegen wird -die Geschwindigkeit des Arbeitshubes von Fall zu Fall mittels des
Regelwiderstandes i eingestellt. Für den Rücklauf ist daher der Umschälter h noch
rnzt einem Kurzschließer g für den Raglerl vorsehen. Da aber die Spannung des Hilfserregers
g im stationären Zustand proportional der Spannung des Leonardgencrators d ist,
wenn mann bei ihm von Sättigungserscheinungen absieht, ändern sich auch die an den
Spannungsteilern m und n abgegriffenen Spannungen proportional mit der stationären.
Drehzahl des Motors a, so daß also die am Widerstand L eingestellte Arbeitsdrehzahl
keinen ungünstigen. Einfluß auf die Wirkungsweiseder neuen Schaltung hat. Mit anderen
Worten, es bleiben die Übererregung und damit auch die Ums:teuerzeiten praktisch
für alle Drehzahleinstellungen relativ gleich.