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Einrichtung zur Erzielung kurzer Bremswege bei in Leonardschaltung
gesteuerten Umkehrantrieben Bei vielen elektrischen Antrieben, deren Motoren in
Leonardschaltung betrieben werden und bei verschiedenen Betriebsdrehzahlen arbeiten
sollen, kommt ' es darauf an, die je-
weils neue Betriebsdrehzahl möglichst
sicher, leicht und genau einstellen zu können und sie ohne Änderung auch bei Belastungsschwankungen
sowie nach einer erfolgten Umsteuerung des Motors selbst bei starker Übererregung
des Generators beizubehalten.
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Bei bekannten Schalteinrichtungen dieser Art wird die genaue Einhaltung
der Motordrehzahl durch eine vom Arbeitsmotor angetriebene, im Nebenschluß erregte
Hilfsmaschine erreicht, die eine Feldwicklung des Leonardgenerators oder . - seiner
Erregermaschine im Sinne. einer Gegenerregung des Leonardgenerators speist. Das
Wesentliche dieser Schalteinrichtung besteht darin,. daß die Hilfsmaschine, deren
Selbsterregung erst unmittelbar vor Erreichen .der gewünschten Betriebsdrehzahl-des
Arbeitsmotors eintritt, in Reihe mit der aus einer Fremdstromquelle erregten Hauptfeldwicklung
des Leonardgenerators oder mit der aus einer Fremdstrornquelle erregten Feldwicklung
seiner Erregermaschine liegt. Diese Schalteinrichtung gibt also die Möglichkeit,
die gewünschte Betriebsdrehzahl sicher und genau einzustellen.
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Andererseits ergeben sich jedoch bei dieser Einrichtung große Schwierigkeiten,
wenn, wie bei vielen Werkzeugmaschinen, z. B. Hobelmaschinen, mit großen Geschwindigkeitsunterschieden
zwischen Schnitt und Rücklauf gearbeitet wird. Die sich hierbei ergebenden Nachteile
bestehen darin, daß verhältnismäßig lange Bremswege in Kauf genommen werden müssen.
Die Motordrehzahlen und damit auch die Bremswege wachsen bei Abweichungen vom Geschwindigkeitsverhältnis
i : i zwischen Schnitt und Rücklauf immer mehr an, wobei sie in der Praxis vom Geschwindigkeitsverhältnis
i : 2 ab bereits: als unzulässig empfunden werden, da
der für den
Arbeitsprozeß erforderliche Hub durch die langen Bremswege unzulässig verkleinert
wird.
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Die Erfindung beschäftigt sich nun mit der Aufgabe, diese Schwierigkeiten
bei in Leonardschaltung gesteuerten Umkehrantrieben zu beseitigen, die mit einer
vom Arbeitsmotor angetriebenen, im N ebenschluß erregten Hilfsmaschine ausgerüstet
sind, und eine Einrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die Bremswege beim Umsteuern
auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden können.
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Die Erfindung geht bei Lösung dieser Aufgabe von folgender Erkenntnis
aus: Wird der Generator nach dem Umsteuern von einer Drehrichtung in die andere
beim Abbremsen des Motors von der vollen Geschwindigkeit nur so stark erregt, lvie
dies eine anschließend zu erreichende kleinere Geschwindigkeit erfordert, dann ist
die Bretnswirkung entsprechend der herabgesetzten Erregung geringer, als wenn der
Motor nach dem Abbremsen wiederum auf eine sehr hohe Geschwindigkeit beschleunigt
werden soll.
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Ausgehend von dieser Erkenntnis werden nach der Erfindung :Mittel
vorgesehen, welche die Erregung des Leonardgenerators unmittelbar nach dem Umsteuern
seiner Feldwicklung zur Umkehrung der Drehrichtung bis zum Stillstand des Arbeitsmotors
unabhängig von der eingestellten neuen Betriebsdrehzahl drehrichtungsabhängig so
verstärken, als ob in der Gegenrichtung auf die Höchstgeschwindigkeit umgesteuert
werden sollte. Dies gilt allerdings nur bis zum Stillstand des Arbeitsmotors, wonach
sich dieser wiederum in der Gegenrichtung nur auf die am Regler eingestellteGeschwindigkeitbeschleunigt.
Für die Durchführung der Erfindung kann beispielsweise eine mit der Welle des Arbeitsmetors
gekuppelter Umschalter verwendet werden, der zusammen mit dem Umschalter für die
Umkehr der Drehrichtung ein Schütz so lange anziehen läßt, wie die der Schaltstellung
des Umschalters entsprechende Drehrichtung von der Drehrichtung des Arbeitsinotors
abweicht, wobei das Schütz während dieser Drehrichtungsdifferenz die volle Erregerspannung
an die Feldwicklung des Leonardgenerators legt. Vorteilhafter wird jedoch ein vom
Ankerkreis der Hilfsmaschine gespeistes Schütz verwendet, das bis zum Stillstand
des Arbeitsmotors in entsprechender Weise die volle Erregerspannung an die Feldwicklung
des Leona,rdgenerators legt. Damit dieses Schütz bei der. Beschleunigung des Arbeitsmotors
in der Gegenrichtung nicht ebenfalls anspricht, wird im Stromkreis der Schützspule
ein elektrisches Sperrventil vorgesehen, das das Schütz nur so lange an Spannung
hält, wie die Drehrichtung des Hilfsgenerators mit der Schaltstellung des Umschalters
übereinstimmt. Das Sperrventil hat also die Aufgabe, das Schütz in dem Augenblick
abfallen zu lassen, in dem der Arbeitsmotor zum Stillstand kommt. Auf diese Weise
wird erreicht, daß die Bremswege von der normalen Arbeitsgeschwindigkeit bis zum
Stillstand des Arbeitsmotors auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Dies ist vor
allem in den Fällen von Bedeutung, wo, wie bei Werkzeugmaschinen, z. B. Hobelmaschinen,
der Geschwindigkeitsunterschied zwischen Rücklauf- und Schnittgeschwindigkeit ein
Verhältnis von 3 : i und mehr annimmt. In diesen Fällen würden nämlich die Bremswege,
wie bereits erwähnt, ohne Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen Einrichtung unzulässige
Werte annehmen, die den für den Arbeitsbetrieb verfügbaren Hub übermäßig herabsetzen
würden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Hierbei ist mit i der Leonardgenerator und mit z der Leonardmotor bez, ichnet. Mit
letzterem, dessen Feld 9 von dein _`etz io aus fremderregt wird, ist eine schwach
gesättigte Hilfsmaschine 3 gekuppelt, die in Reihe mit der l?rrc-gerwicklung i i
des Leonardgenerators i liegt, und deren Spannung im Betriebszustand des Leonardantriebs
der Erregerspannung des Leonardgenerators entgegenwirkt. Sobald die Erregerwicklung
i i des mit gleichbleibender Drehzahl angetriebenen Leonardgenerators i Spannung
erhält, beginnt der fremderregte Motor :2 zu laufen und würde bei kurzgeschlossenem
Hilfsmotor 3 die der Spannung der Maschine i und seinem Feld i i entsprechende Höchstdrehzahl
erreichen. Da nun aber im Stromkreis der Erregerwicklung i i die Hilfsmaschine 3
liegt, wird infolge der einsetzenden Gegenerregung die Spannung des Generators i
kleiner; und zwar derart, daß der Motor die an dem als Drehzahlregler wirkenden
Einstellwiderstand eingestellte Drehzahl annimmt.
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Die Umschaltung der Drehrichtung, d. h. im Falle der Hobelmaschine
die Umschaltung von Schnitt- in Rücklaufrichtung und umgekehrt, erfolgt durch Umkehr
des Stromes in der Feldwicklung i i des Generators i, wobei die Stromrichtung in
der Feldwicklung i i des Generators i, wobei die Stromrichtung in der Feldwicklung
der Hilfsmaschine 3 beibehalten werden muß. Um den für die entsprechende Umpolung
der Feldwicklung der Hilfsmaschine 3 erforderlichen Schalter zu entbehren, ist im
Stromkreis der Nebenschlußerregerwicklung der Hilfsmaschine in bekannter Weise ein
Trockengleichrichter q. vorgesehen, mit dessen Hilfe die Richtung des Feldes der
Hilfsmaschine trotz Umpolung der Feld-
Wicklung i i @ beibehalten
wird. Erfindungsgemäß liegt imAnkerkreis der Hilfsmaschine 3 die Erregerspule eines
Schützes 8, das nach erfolgter Umsteuerung der Drehrichtung bis zum Stillstand des
Arbeitsmotors die volle Erregerspannung des Netzes io an die Feldwicklung ii des
Generators i legt, bei Stillstand des Arbeitsmotors dagegen wieder abfällt. Um das
Abfallen des Schützes 8 im Augenblick des Stillstandes desAr!beitsmotors zu erreichen,
d. h. zu vermeiden, daß das Schütz 8 auch während des Beschleunigen, des Arbeitsmotors
in der Gegenrichtung ebenfalls anspricht, ist im Strom`lcreis der Schützspule 8
ein Sperrventil 7 vorgesehen, welches das Schütz nur so lange an Spannung hält,
wie die Drehrichtung der Hilfsmaschine 3 mit der Schaltstellung des Umschalters
6 übereinstimmt. Die beiden Zweige des Sperrventils 7, die den Strom im Stromkreis
des Schützes 8 jeweils in einer Richtung sperren, werden bei Umkehr der Drehrichtung
mittels eines Schalters gesteuert, der unmittelbar mit dem Umschalter 6 für die
Umkehr der Drehrichtung gekuppelt ist.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung wird in folgendem
an Hand der Zeichnung näher erläutert: Bei der gezeichneten Stellung des Umschalters
6 wird der Arbeitsmotor 2 mit der am Einstellwiderstand 5 eingestellten schnellen
Rücklaufdrehzahl betrieben. Diese wird durch die von dem Netz io über den Einstellwiderstand
5 abgenommene Erregerspannung, vermindert um die Gegenerregung der Hilfsmaschine
3, sicher eingestellt. Sobald der Anschlag für die Umkehr der Drehrichtung ausgelöst
ist, wird der Schalter 6 in seine andere Schaltstellung gebracht, und damit die
Feldrichtung i x des Leonardgenerators umgepolt. Da jedoch der Arbeitsmotor2 und
damit auch die mit diesem g ekuppelte Hilfsmaschine 3 infolge der vorhandenen Umlaufenergie
noch einige Zeit in derselben Drehrichtung weiterlaufen, wird durch die gleichzeitige
Umschaltung der Zweige des Sperrventils 7 dem Erregerstromkreis des Schützes 8 die
Spannung der Hilfsmaschine 3 zugeführt. Dies bewirkt, daß das Schütz 8 anzieht und
damit unter Umgehung des Einstellwiderstandes 5 die volle Erregerspannung an die
Feldwicklung ii des Leonardgenerators i gelegt wird. Auf diese Weise wird erreicht,
daß die Bremswirkung so erhöht wird, daß der Arbeitsmotor nach einem verhältnismäßig
kurzen Bremsweg zum Stillstand kommt. In dem Augenblick wird aber auch die Spannung
im Erregerstromkreis des Schützes zu Null, so daß dieses wieder abfällt. Damit kommt
aber für den Generator i nur noch die normale Betriebserregerspannung zur Wirkung,
so daß dieser wiederum nur auf die am Einstellwiderstand eingestellte, im allgemeinen
langsamere Schnittgeschwindigkeit beschleunigt wird. Diese Vorgänge wiederholen
sich in entsprechender Weise bei jedem Wechsel der Drehrichtung des Arbeitsmotors.