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Verfahren und Einrichtung zur Regelung von Gleichstromantrieben in Leonard-oder Zu-und Gegen- schaltung.
Für Antriebe, die in weiten Grenzen regulierbar sein müssen, wie Papiermaschinen-oder Kalanderantriebe u. dgl., ferner für Regelantriebe zur Steuerung von Maschinen usw. verwendet man häufig Gleichstrommotoren, deren Drehzahl durch Änderung der Ankerspannung von Null bis zu einem bestimmten Maximalwert variiert wird.
Bei der Leonard-Schaltung erfolgt die Spannungsänderung dadurch, dass die Erregung der fremd erregten Steuerdynamo zwischen Null und dem Höchstwerte gesteuert wird, während bei der Zu-und Gegenschaltung dies durch eine spannungsveränderliche Maschine erreicht wird-meist von gleicher Spannung wie die vorhandene konstante Spannung-, deren Spannung entweder der vorhandenen konstanten Spannung entgegen geschaltet wird und damit die Spannung Null zu erreichen ermöglicht oder als Zusatzmaschine die Erhöhung der Spannung bis zur Verdopplung der konstanten Spannung gestattet.
In beiden Fällen erfolgt die Spannungsänderung der steuernden Maschinen durch Änderung des Feldstromes derselben, wozu in der Regel Widerstände verwendet werden. Bei der Leonard-Schaltung ist ein sehr hoher Widerstandswert im Regler vorzusehen, der in vielen Stufen verändert wird, während bei der Zu-und Gegenschaltung mit kurzgeschlossenem Regler angefahren wird, worauf der Übergang zum höchsten Widerstandswerte in vielen Stufen erfolgt und beim Höchstwerte dieses Widerstandes die Feldumschaltung vorgenommen werden muss, um dann allmählich wieder in vielen Stufen die Kurzschlussstellung zu erreichen.
Die für diese Anordnung erforderlichen grossen Widerstandswerte zwingen zur Unterteilung in viele Stufen, die bei der Leonard-Schaltung in den Anfahrstufen, bei der Zu-und Gegenschaltung in den Umschaltungsstufen wenig brauchbare Regulierkontakte ergeben. Trotz der Feinstufigkeit genügen die oft sehr grossen und schwer unterzubringenden Widerstände nicht den Ansprühen, die bezüglich der Unterteilung gestellt werden.
Es ist bekannt, bei der Leonard-Schaltung anStelle des grossenLeonard-Reglers, mit den bei grösseren Maschinen oft erheblichen Energieverlusten, die Regulierung in eine besondere Hilfserregermaschine zu verlegen, die dann durch einen kleineren Regler gesteuert, die Feldänderung der Steuerdynamo bewirkt. Erfindungsgemäss wird an Stelle des Feldmiderstandes in den Feldstromkreis der Leonardbzw. Zu-und Gegenschaltungsmaschine der Anker einer fremderregten, besonders angetriebenen Hilfssteuermaschine geschaltet, deren Spannung der vorhandenen Erregerspannung jedoch ständig entgegen geschaltet ist.
Bei der Leonard-Schaltung für eine Spannungsrichtung (Drehrichtung des Arbeitsmotors) ist die Ankerspannung der Hilfsmaschine, je nach Spannungsbedarf der Feldspulen, gleich oder kleiner als die vorhandene Erregerspannung ; bei Leonard-Schaltung für wechselnde Spannungsrichtung (Vorund Rücklauf des Arbeitsmotors) ist die Ankerspannung der Hilfsmaschine grösser als die Erregerspannung vorzusehen, u. zw. bis zum doppeltem Werte. Bei der Zu-und Gegenschaltung wird die Ankerspannung der Hilfsmaschine immer grösser als die vorhandene Erregerspannung sein und je nach Wicklung bzw.
Schaltungsart der Magnetspulen der Zu- und Gegenschaltungsmaschine bis zum Doppelten der Erregerspannung betragen.
Der Regler der Hilfsmaschine, ein feingeteilter Stufenregler oder Schiebewiderstand, letzterer mit Mikrometerantrieb und unter Öl, gestattet in durchgehender Regulierung nicht nur bei LeonardSchaltung durch die Wahl seiner Bespannung die Einhaltung einer bestimmten Tourencharakteristik für den gesteuerten Antriebsmotor, die jedem Sonderfall angepasst werden kann, sondern es ist auch
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für Leonard-Schaltung für Reversierbetrieb sowie bei Zu-und Gegenschaltung keinerlei Umschaltung im Regler erforderlich, wodurch ausserordentlich einfache Apparate entstehen.
Die Regulierviderstände können, um mit kleinen Widerstandswerten das Auslangen zu finden.
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ein Widerstand (1'1) parallel zur Magnetm icldung dieser Maschine liegt. Die Widerstände ändern gegenläufig ihre Werte, d. h., wenn der eine wächst, wird der andere verkleinert. Durch die Wahl dieser Wider- stände wird die Tourencharakteristik des Arbeitsmotors für jeden besonderen Fall einstellbar.
Ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung bei einem Zu-und Gegensehaltungsantrieb lässt die Zeichnung erkennen. In derselben stellt dar : A ein Gleiehstromnetz von der Spannung (E), B den Antriebsmotor mit der variablen Ankerspannung (0 bis 2 E), 0 die Zu-und Gegenschaltmaschine mit veränderlicher Feld-und Ankerspannung (- bis + E), D die Hilfsmaschine mit veränderlicher Ankerspannung (0 bis 2 E) und veränderlicher Feldspannung (0 bis E), R einen Schiebewiderstand zur Änderung des Feldes der Hilfsmaschine, der aus zwei Gruppen besteht, von denen eine 1'1 parallel, die zweite 1'2 in Serie mit dem Felde der Hilfsmaschine geschaltet ist, u. zw.
gegenläufig, dass, wenn eine Gruppe ein-, die andere ausgeschaltet ist, wodurch eine sehr stetige Tourenkurve resultiert.
Die Arbeitsweise ist nun folgende : Beim Anlauf aus dem Stillstand sei der Schiebewiderstand R in der unteren Endlage ; der volle Widerstandswert 1'2 ist dem Felde der Hilfsmaschine vorgeschaltet, gleichzeitig ist das Feld durch den Bügel, der den Widerstand 1'1 kurzschliesst, überbrückt. Das Feld der Maschine D erhält also keinen Strom, und der Anker gibt keine Spannung. Demzufolge geht durch das Feld der Maschine C der volle, der Spannung E entsprechende Strom. Der Anschluss der Maschine muss so erfolgt sein, dass sie die Spannung E im Anker gegen das Netz erzeugt. Verlässt der Widerstand die Endlage, so wird ein Strom im Felde der Hilfsmaschine D entstehen und allmählich anwachsen, der im Anker D eine Spannung erzeugt, die entgegen der Netzspannung gerichtet ist.
Der Strom im Felde der Zu- und Gegenschaltmaschine 0 wird langsam abnehmen, die Gegenspannung der Maschine C desgleichen und der Antriebsmotor B wird anlaufen. Hat der Anker D beiläufig in der Mittelstellung des Widerstandes R die Spannung E erreicht, so ist das Feld der Zu-und Gegensehaltmaschine stromlos, und der Antriebsmotor B läuft mit der Spannung E. In der oberen Endlage schliesslich hat das Feld der Maschine D die volle Spannung E, der Anker sodann die Spannung 2 E, die Zu-und Gegensehalt- maschine die volle Zusatzspannung E und der Antriebsmotor B die maximale Spannung 2 E.
Die Einschaltung könnte, wenn eine umgekehrte Tourencharakteristik den Anforderungen des Betriebes besser entspricht, auch durch die entgegengesetzte Reglerbewegung erfolgen, wozu nur das Feld der Zu- und Gegenschaltmaschine umzuklemmen wäre.
Für grosse Gleichstromantriebe, die die Drehrichtung regelmässig weehseln und verlustfrei anlaufen sollen, oder für Regelantriebe, bei denen der Vorlauf zum Ausgleich besonderer Schwankungen kurzzeitig in einen Rücklauf verwandelt werden soll, eignet sich besonders die Leonard-Schaltung mit der beschriebenen Hilfsmaschinensteuerung, und es ist in diesem Falle die Hilfsmaschine normal für die doppelte Erregerspannung zu bemessen.
Das Anfahren erfolgt hier aus der Mittelstellung des Reglers der Hilfsmaschine, wobei die Hilfsmaschine eine die Erregerspannung gerade aufhebende Gegenspannung erzeugt ; bei Verschiebung des kleinen Widerstandes im Felde der Hilfsmaschine in der einen oder andern Richtung wird entweder die Erregerspannung oder die entgegengesetzt wirkende Hilfsmaschinenspannung überwiegen und der Antriebsmotor in dem einen oder andern Drehsinn anlaufen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Regelung von Leonard-oder Zu-und Gegenschaltungsanlagen, bei welcher die Regulierwiderstände der Magnetwicklung der Steuerdynamo, wie bei Leonard-Antrieben bekannt, durch den Anker einer fremderregten, mechanisch angetriebenen Hilfsmaschine ersetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerspannung dieser Hilfsmasehine der Erregerspannung ständig entgegen geschaltet ist.