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Anfahr- und Bremssteuerung für in Leonardschaltung betriebene Gleichstrommotoren
Im Hauptpatent ist eine besonders vorteilhafte Anfahr- und Bremssteuerung für in
Leona.rdschaltung betriebene Gleichstrommotoren beschrieben, hei der das Generator-
und Motorerre.gerfeld einstufig über Schütze gesteuert wird. Das Wesentliche dieser
Steuerung besteht darin, daß die, Schütze die Erregerfelder in. Abhängigkeit von
den bei den Anfahr- und Bremssteuervorgängen im Leonardkreis auftretenden Stromschwankungen
so lange zu- und abschalten bzw. verstärken. und schwächen, bis die, Enddrehzahl
erreicht ist. Die Schütze werden von einem Stromwächter gesteuert, der die Aufgabe
hat, die in den Feldkreisen liegenden Schütze ein- bzw. auszuschalten, sobald der
Strom im Leonardkreis zu groß wird. Er bewirkt beispielsweise beim Anfahren, daß
das im Erregerkreis des Generators liegende Schaltschütz die, Erregung des Generators
mehrfach ein- und wieder ausschaltet, wodurch das an sich einstufige Einschalten
des Generatorfealdes durch den. Stromwächter selbsttätig zu einem Schalten in mehreren
Stufen wird. In gleicher Weises wird dann bei voller Erregung des Generatarfeldes
das Motorfeld in einer Stufe geschwächt, wobei wiederum durch den Stromwächter ein
übermäßiges Ansteigen des Leonardstronies unterbunden und damit ein abwechselndes
Verstärken und Schwächen dies Motorfeldes erzielt wird.
Was für
das Anfahren, gilt, gilt bei der Steuerung nach dem, Hauptpatent in entsprechender
Weise auch, für das; Abbremsen des Leonardumformers, nur daß in diesem Falle zunächst
des Motorfeld in: einer Stufe auf seinen vollen Wert verstärkt und anschließend
diie Erregung des Generators in einer Stufe abgeschaltet wird. Dieses einstufige
Schalten der Erregung von Motor und Generator wird aber auch beim Bremsen unter
dem Einfluß des Stromwächters selbsttätig zu einem Schalten in mehreren Stufen.
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Wichtig ist dabei, daß sowohl der Anlaß- als auch der Bremsvorgang
in zwei Schritte unterteilt ist, indem die beiden Felder von Leonardmotor und -generator
nacheinander jeweils in einer Stufe geschaltet werden. Damit diese schrittweise
Unter'-teilun.g des Anlaß- und Bremsvorganges selbsttätig vor sich gehen kann, müssen
außer dein Schalt- und Überwachungsmitteln, nämlich dem Stromwächter und den Schaltschützen
in. den. Erregerkreisen noch zusätzliche Üb,-rwachungseinrichtungen, wie z. B. ein
Span.n.ungs- oder Drehzahlwächter, verwendet werden, die z. B_ beim Anfahren beim
Unterschreiten einer bestimmten Ankerspannung bzw. Motoirdrehzahl das Motorfeldschütz
und beii Überschreiten dieser Spannung bzw. Motordrehzahl das Generatorfeldschütz
festhalten.
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Die Anfahr- -und Bremssteuerung nach dem Hauptpatent zeichnet sich
gegenüber den früher bekannten. Schaltungen vor allem durch eine einfache Betriebsweise
aus, da. zum Anfahren und Stillsetzern: des Antriebs jeweils nur ein. einfacher
Druckknopf- oder T'astschalter betätigt werden muß. Ein, weiterer wesentlicher Vorteil
der Schaltung des Hauptpatentes. ist darin zu: sehen, saß beim Anfahren und Stillsetzen:
des Antriebs keinerlei Verstellungen an dem als Drehzahlregler dienenden Einstellwiderstand
vorgenommen werden müssen, was insbesondere bei häufigem Anfahren und Stillsetzer
des Antriebs, wie dies beispielsweise im Werkzeugmaschinenbetrieb häufig vorkommt,
von besonderer Wichtigkeit ist, da der Arbeitsmotor nach erfolgter Stillseitzung
des Antriebs beim erneuten Anfahren jeweils wieder auf die am Drehzahlregler eingestellte
Solldrehzahl hochläuft. Nicht zuletzt zeichnet sich die Schaltung des Hauptpatentes.
dadurch aus, saß nur ein Regelwiderstand benötigt wird, während, bei anderen bekannten
Schaltungen sowohl im Motorals auch im Genera.torfeldkreis ein Regelwiderstand benötigt
wird. Wenn gegenüber diesen Vorteilen bei der Schaltung des Hauptpatentes überhaupt
von einem Nachteil gesprochen werden kann., so ist es der, saß für die Dwrchfübi-ung
und Überwachung der einzelnen Schaltvorgänge eine ganze Reihe Schalt- und Überwachungsmittel
- außer dem Stromwächter und je einem Schütz in, den Stromkreisen der Feldwicklungen
wird noch ein Spannungswächter. bzw. Drehzahlwächter benötigt - erforderlich sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde,
saß in Weiterbildung des Gegenstandes des Hauptpatentes die Zahl der benötigten
Schalt- und Überwachungsmittel wesentlich verringert werden kann, ohne daß die zuvor
beschriebenen vorteilhaften. Eigenschaften der Schaltung nach dem Hauptpatent verlorengeben,
sondern, darüber hinaus die Schaltung selbst noch wesentlich vereinfacht wird.
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Nach vorliegender Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die, Feldwicklungen
des Generators und des Motors in Reihe geschaltet sind und, nur ein einziges Schütz
verwendet wird, dessen Schaltkontakt in einem Parallelkreis zum Stromkreis der Gen,-#ratorfeldwicklung
liegt und bei Überströmen im Leonardkreis den zur Generatorfeldwicklung ganz oder
zum Teil parallelgeschalteten, als Drebzahfregler dienenden Einstellwiderstand überbrückt.
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Der Vorteil der Schaltung nach. der Erfindung besteht nicht nur darin,
daß an Stelle- der bei der Schaltung nach dem Hauptpatent benötigten beiden Schütze
nur noch ein einziges benötigt wird, sondern weiterhin vor allem auch darin, daß
der beim Hauptpatent. benötigte Spannungs- bzw. Drehzahlwächter in egfall kommt.
Dies hat zur Folge, da.ß die Schaltung wesentlich vereinfacht wird und sich durch
die verringerte Anzahl der benötigten Schalt- und Überwachungsmittel sowohl kostenmäßig
als auch hinsichtlich, des Materialaufwandes vorteilhaft auszeichnet. Die erwähnten
Vorteile der Schaltung nach der Erfindung werden besonders deutlich, wenn man die
in Abb. i und 2 dargesteillten Ausführungsbeiispiele der Erfindung heranzieht.
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In Abb, i bedeutet G dem Generator eines Leonardumformers, der von
einem - der Einfachheit halber weggelassenen - Drehstrommotor angetrieben wird.
Der Generator G speist den den eigentlichen Arbeitsmotor darstellenden Leonardmotor
M. Die Feldwicklung des Generators G ist mit e, die Feldwicklung des Motors
M mit f bezeichrnet. Beide Feldwicklungen sind in, Reihe geschaltet und erhalten
ihre Spannung von einer Gle;ichstromquel.le ±, z. B. einer mit der Umformerwelle
gekuppelten Erregermaschine. Parallel zur Generatorfeldwicklung e ist der als Drehzahlregler
dienende Widerstand F geschaltet, der beim Anziehen des Schützes a,, d. h.. wenn
dessen Schaltkontakt a1 schließt, überbrückt wird. Das Schütz ca wird von. dem im
Leonardkreis liegenden. Stromwächter S gesteuert. Zum Zwecke des Anfahrens bzw.
Bremsens braucht lediglich, der Schalter c in seine entsprechende Stellung »Fahren«
bzw. »Bremsen« gebracht zu werden.. Mit d ist ein Schalter üblicherAusführung zur
Einschaltung der Erregerspannung bezeichnet.
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Im folgenden wird nun die genaue. Wirkungsweise der Schalteinrichtung
nach der Erfindung erläutert, wobei zunächst der Anfah @rvorgang behandelt wird,
bei welchem der Kontakt »Fahren« des Schalters c geschlossen ist. Die Drehzahl,
auf die der Motor M hochlaufen soll, ist durch die Stellung des Schleifers am Drehzahlregler
F bestimmt. Wird nun bei laufendem Generator G der
Feldschalter
d geschlossen, so wird das. Genera.to@rerregerfeld e in einer Stufe eingeschaltet
und gleichzeitig das mit ihm in Reihe geschaltete: Motorerregerfeld in einer Stufe,
und zwar im Sinne einer maximalen Feldschwächung, eingeschaltet. Bei diesem einstufigen
Schalten der Felder entsteht nun naturgemäß ein großer Stromstoß im Leonardkreis.
Um diesen aufzufangen bzw. in zulässigen Grenzen zu halten, ist der zur Verfeinerung
der Steuerung dienende Stromwächter S vorgesehen. Übersteigt der- Strom im Leonardkreis
eine bestimmte Größe, so spricht der Stromwächter in der Weise an, daß sein. oberer
Kontakt geschlossen wird.. Dies hat- aber zur Folge, daß das Schütz a, vom Netz
± erregt wird, anzieht und dabei seinen Kontakt a-i schließt. Hierdurch werden der
Drehzahlregler F und die Generatorfeldwicklung c kurzgeschlossen und die mit ihnen
in Reihe liegende Motorfeldwicklung f in. einer Stufe voll erregt. Dies bewirkt,
daß der Strom im Leonardkreis absinkt, der Strornwä.chter wieder abfällt (unterer
Kontakt geschlossen) und damit das, Schütz a spannungslos wird und: seinen Kontakt
a1 öffnet. Auf diese Weise wird wiederum das Generatoverregerfeld in einer Stufe
eingeschaltet und. gleichzeitig das Motorerregerfeld f in einer Stufe geschwächt.
Dieser Vorgang wiederholt sich mehrfach, wobei also der Stromwächter S bewirkt,
daß das Schütz a. die! Erregung des Generators und Motors mehrfach aus- und einschaltet
bzw. verstärkt, wobei der Motor M unter Ausnutzung der zulässigen Beschleunigung
auf Drehzahl kommt. Je, nach Einstellung des Stromwächters S wird beim Anlassen,
ein, mehr oder weniger großer Mittelwert des Stromes eingehalten, der z. B. dem
Nennstrom des. Motors entspricht.
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Was für das Anfahren gilt, gilt in gleicher Weise für das Abbremsen
bzw. Stills,etzen des Leonardumforners, nur wird in diesem Falle das Feld des Motors
in einer Stufe verstärkt und gleichzeitig die Erregung des Generators in einer Stufe
abgeschaltet. Zum Stillsetzern des. in Betrieb befindlichen Umformers braucht lediglich
der Schalter c aus seiner Stellung »Fahren« in seine Stellung »Bremsen« umgelegt
zu werderi_ Wenn dies geschieht, wird - da im Betriebszustand der untere Kontakt
des Stromwächters geschlossen ist - das Schütz a. erregt und damit dessen Kontakt
an gschlossen. Dies hat zur Folge, daß der Drehzahlregler F und die Generatorfeldwicklung
e wiederum kurzgeschlossen werden und gleichzeitig die Motorfeldwicklung f in einer
Stufe voll erregt wird. Durch dieses einstufige Schalten der Feldwicklungen entsteht
wiederum ein hoher Stromstoß im Leonardkreis., auf den der Stromwächter S anspricht
und durch Schließen seines oberen, Kontaktes das Schütz a. abschaltet. In entsprechender
Weise wie beim Anfahren wird so, das gleichzeitige einstufige Schalten der beiden
Feldwicklungen unter dem Einfluß des Stromwächters S selbsttätig zu einem Schalten
in mehreren Stufen, wobei sich dieser Vorgang so lange wiederholt, bis der Arbeitsmotor
zum Stillstand kommt. Das in Abb.2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung
nach der Erfindung unterscheidet sich, von: dem der Abb. i nur durch die Schaltung
des Drehzahlreglers F. Bei diesem Ausführungsbeispd,e:l ist der Einstellwiderstand
F als Spannungs.teilerwiderstand geschaltet, und zwar so, daß nur ein Teil x des
Widerstandes, parallel zur Feldwicklung e des Generators geschaltet ist, während
der nicht parallel geschaltete Teil y h,ciden. Feldwicklungen e, f vorgeschalteit
ist. Dies hat zur Folge, daß im Gegensatz zu: der Schaltung der Abb. i bei einer
Verstärkung der Generatorerrcgung durch.. Verstellung des Feldreglers F auch das
Motorfeld verstärkt wird. Diese: Schaltung hat insbesondere Bedeutung, wenn der
Umformermotor zum Antrieb von Propellern oder Pump.-:n verwendet wird, bei denen
das Drehrnoment mit der Drehzahl anwächst. Im übrigen ist der Aufbau und die Wirkungsweise
der Schaltung die gleiche wie bei der Ausführung nach Abb. i.
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Abschließend. sei noch erwähnt, daß der Steuervorgang selbst in Übereinstimmung
mit den Angaben im Hauptpatent durch Anwendung an sich bekannter Mittel in einem
gewünschten Sinne beeinflußt werden kann. Zu diesen Mitteln gehören beispielsweise
Widerstände, die zum Schützkontakt a." parallel oder in Reihe geschaltet sind. Zu
demselben Zweck können auch in die Stromkr,#ise der Ge nerato.rfoldwicklung e und
der Motorfeldwick:lung f noch. zusätzliche Widerstände ge-:chaltet werden.