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Anordnung zum stufenlosen Anlassen und Regeln von Elektromotoren, insbesondere Drehstrom- motoren mit Käfigläufer.
Bei Antrieben, bei denen grosse Massen sanft zu beschleunigen sind. hat man bisher Steuergeräte mit vielen Stufen benutzt und mitunter sogar Leonardsteuerung verwendet. Bei dem einfachsten Motor, dem Drehstrommotor mit Käfigläufer, gab es bisher jedoch keine Möglichkeit, einen sanften Anlauf unter Einhaltung einer bestimmten Beschleunigungszeit zu erzielen. Man konnte zwar das Einschaltmoment annähernd festlegen und mit einem geringen Überschuss gegenüber dem Beharrungsmoment beschleunigen, hatte aber dann nicht die Möglichkeit, bei grossen Reibungswiderständen der Ruhe den Anlauf mit Sicherheit zu erzwingen, und war auch nicht in der Lage, die Einhaltung einer bestimmten Beschleunigungszeit zu garantieren.
Die Erfindung ermöglicht nun, nicht nur bei Gleichstrom-und Drehstrommotoren mit Schleifringläufern, sondern auch bei Motoren mit Käfigläufern einen bestimmten Hochlauf einzuhalten und den Anlauf auch bei den grössten Reibungswiderständen zu überwinden, da die Grösse des Anlaufmomentes lediglich für den Anlauf mit der Höchstleistung bemessen wird, ohne dass auch bei starker Entlastung oder gar negativen Drehmomenten eine unzulässig schnelle Beschleunigung stattfindet.
Die Erfindung ermöglicht ferner eine genaue Einhaltung der gewünschten Drehzahl, u. zw. bei Gleichstrom durch Regelung des Anker-oder Feldstromkreises und bei Drehstrom durch Änderung des Widerstandes im Läuferstromkreis bzw. des Kraftflusses. Die Mittel, die entsprechend der Erfindung verwandt werden, sind folgende : Das stufenlose Anlassen der Motoren wird dadurch bewirkt, dass dem Motor durch die an sich bekannte Tippschaltung, d. It. durch kurzes Ein-und Ausschalten der Ständerwicklung, des Läufenviderstandes, eines Ständervorsehaltwiderstandes od. dgl., Stromimpulse gegeben
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Zeit auf die gewünschte Drehzahl hochläuft. Mit dem Arbeitsmotor ist ein Tachometer, ein sogenannter Drehzahlgeber, gekuppelt.
Dieser Drehzahlgeber arbeitet mit dem obengenannten Taktgeber in der
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mechanischer oder lichtelektrischer Kontakt betätigt wird, der das Tippsehiitz steuert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigt die Fig. 1 in schematischer Darstellung den Antrieb eines Förderbandes, der mittels einer Steueranordnung nach der Anmeldung angelassen und geregelt wird. Fig. 2 zeigt das Zusammenarbeiten von Taktgeber und Drehzahlgeber.
Das Förderband 10 wird über das Vorgelege 9 von dem Antriebsmotor 8 angetrieben. Der Antriebs-
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das Netzschütz 14 am Netz. Er ist gekuppelt mit dem Drehzahlgeber 7, der zusammen mit dem Taktgeber 6 in einem Gehäuse untergebracht ist. Der Taktgeber 6 wird über das Schneckenvorgelege 5 und den Taktgebermotor 4 angetrieben. Für die Einschaltung des Antriebsmotors sowie die Einstellung der Drehzahl, auf die der Antriebsmotor in der vorgeschriebenen Anlasszeit hochlaufen soll, ist ein besonderer Steuerhebel1 vorgesehen. Über die Schienen a und b dieses Steuerhebels wird das Netz- schütz-M für den Antriebsmotor 8 an Spannung gelegt und über die Schienen bund c bzw. bund d sowie die Schleifringe e das Vorwärts- bzw.
Rückwärtsschütz 2 bzw. 3 für den Hilfsmotor 4 des Taktgebers eingeschaltet.
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Das Zusammenarbeiten zwischen Drehzahlgeber 7 und Taktgeber 6 ist in Fig. 2 dargestellt. Der Hilfsmotor 4 des Taktgebers betätigt über das Schneckenvorgelege 5 eine Scheibe 17, u. zw. in der Weise, dass für den für die Anlaufzeit bis auf die Enddrehzahl festgelegten Wert die Scheibe 17 einen Drehwinkel von 1800 beschreibt. Wird also als Antriebsmotor 8 ein Motor von 1000 Umdrehungen/min
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entsprechen. Da der Hilfsmotor für die Taktgeberscheibe mit konstanter Drehzahl umläuft, würde also ein Hochlauf des Antriebsmotors auf 500 Touren, der in der Hälfte der Zeit, die für das Anlassen bis auf volle Drehzahl erforderlich ist, vor sich gehen soll, einem Drehwinkel des Taktgebers von 90 entsprechen.
Auf der Ta1.'tgeberscheibe befinden sich zwei Selen-Sperrschichtphotozellen 18 und 19, welche durch Öffnungen 23 und 24 in der Scheibe 17 belichtet werden können. Über Schleifringe 20 und den Verstärker 11 wird der Strom dieser Selenzellen zum Tippschütz geführt.
Mit der eben beschriebenen Scheibe des Taktgebers zusammen arbeitet die Scheibe 15 des Dreh- zahlgebers 7, die genau die gleiche Form besitzt wie die Scheibe des Taktgebers. Sie besitzt einen kreisbogenförmigen Ausschnitt 16, durch den die Lichtstrahlen der dahinter liegenden Lichtquelle 21 hindurchtreten können, u. zw. über den ganzen der Drehzahl des Antriebsmotors entsprechenden Drehzahlbereieh.
Die Lichtquelle 21 ist zu diesem Zweck als eine Röhre in Form des Ausschnittes 16 ausgebildet. Der bewegliche Teil des Drehzahlgebers ist mit der Scheibe 15 gekuppelt.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1 ist folgende : Der Steuerhebel 1 wird auf die gewünschte Drehzahl eingestellt. Es sei angenommen, dass der Antriebsmotor auf eine Drehzahl von 500 Touren angelassen wird und mit dieser Drehzahl weiterlaufen soll. Durch Einlegen des Steuerhebels wird über die Steuerhebelsehienen a und b einmal das Hauptschütz 14 des Antriebsmotors 8 für das Förderband 10 eingeschaltet und zweitens erhält auch das Vorwärtsschütz 3 des Hilfsmotors 4 über die Schienen bund c und die Schleifringe e Spannung, und der Hilfsmotor wird in der Richtung eingeschaltet, dass er die Ta1.'tgeberscheibe mit einer der eingebauten Übersetzung des Schneckenvorgeleges 5 entsprechenden Drehgeschwindigkeit im Uhrzeigersinne bewegt.
Da im Augenblick des Einschalten die Selenzelle 18 der Taktgeberscheibe 27 noch von der Drehzahlgeberscheibe 15 gegen die Lichtquelle des Drehzahlgebers abgedeckt ist, wird zunächst das Tippschütz 12 noch nicht eingeschaltet. Ist das vom Antriebsmotor 8 zu überwindende Lastmoment sehr gross, so wird der Motor noch nicht anlaufen und damit die Scheibe des Drehzahlgebers in der Nullage stehenbleiben. Da sich die Scheibe 17 des Kontaktgebers und damit die Selenphotozelle 18 jedoch stetig im Uhrzeigersinne bewegt, so kommt diese in den Bereich der Lichtstrahlen des Ausschnittes 16. Dadurch wird die Zelle erregt und über den Verstärker 11 das Tippschütz 12 eingeschaltet.
Dadurch wird der Widerstand 13 kurzgeschlossen und das Anfahrmoment des Antriebsmotors 8 so stark erhöht, dass er in der Lage ist, auch die maximal eintretende Belastung mit Sicherheit zu überwinden, d. h. dass er bei kurzgeschlossenem Widerstand unter allen Umständen anläuft. Dadurch wird die Scheibe des Drehzahlgebers ebenfalls im Uhrzeigersinne bewegt und, sobald sie vor der Selenphotozelle 18 steht, so dass diese also nicht mehr von Lichtstrahlen getroffen wird, wird das Tippschütz 12 wieder abgeschaltet und das Moment des Antriebsmotors geschwächt.
Bleibt nun der Motor gegenüber der mit konstanter Drehgeschwindigkeit umlaufenden Taktgeberseheibe zurück, so wird von neuem mittels der Selenphotozelle das Tippsehütz eingeschaltet, der Motor erhält einen neuen Impuls, bis die Selenphotozelle wieder abgedeckt ist, und das Spiel wiederholt sich von neuem.
Da die Scheibe des Taktgebers mit konstanter Drehgeschwindigkeit hochläuft und da anderseits die Scheibe des Drehzahlgebers gegenüber der Ta1.'tgeberscheibe bei positiver Belastung des Antriebsmotors nicht voreilen kann, wird durch die genannte Einrichtung in der von dem Taktgeber vorgeschriebenen Zeit ein stetiger Hochlauf auf die eingestellte Drehzahl erreicht.
Um bei der eingestellten Drehzahl den Taktgeber stillzusetzen, ist er mit dem Steuerhebel in der Weise verbunden, dass die Schleifringe e und die Schienen c und d von dem Taktgeber durch eine geeignete Übersetzung mitgenommen werden, so dass, wenn die Taktgeberseheibe die eingestellte Drehzahl erreicht hat, die Schiene c bzw. d des Steuerhebels abläuft, wodurch der Stromkreis für das Taktgeberschütz 2 bzw. 3 unterbrochen wird, so dass der Taktgeber bei der eingestellten Drehzahl stehenbleibt.
Ist die eingestellte Drehzahl vom Antriebsmotor erreicht und entspricht das bei vorgeschaltetem Widerstand 13 vom Motor ausgeübte Moment nicht dem Lastmoment, so wird die eingestellte Drehzahl, da die Taktgeberscheibe in der erreichten Stellung stehenbleibt, dadurch aufrechterhalten, dass dem Lastmoment entsprechend Tippimpulse gegeben werden, d. h. das Motormoment periodisch vergrössert bzw. verkleinert wird.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden für den Taktgeber und den Drehzahlgeber Steuerscheiben zugrunde gelegt. An Stelle dieser Steuerscheiben können naturgemäss auch entsprechend ausgebildete Steuerkurven od. dgl. verwandt werden, die bei symmetrischer Lage einen Kontakt öffnen und bei unsymmetrischer Lage schliessen. Die Wirkung der Anordnung entspricht in diesem Fall der oben bereits beschriebenen.
Ist die Belastung des Antriebsmotors nicht nur positiv, sondern treten auch negative, d. h. den Antriebsmotor durchziehende Lasten auf, so ist es zweckmässig, durch die Taktgeberanordnung eine zusätzliche elektrische oder mechanische Bremsung zu bewirken. Durch diese Bremsung wird verhindert,
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dass die Drehzahl des Antriebsmotors über den Wert der von der Scheibe des Taktgebers angegebenen Drehzahl ansteigen kann, da in diesem Fall die Bremsung eingeschaltet wird. In Fig. 2 ist hiefür eine besondere Selenphotozelle 19, die das Gegenstromschütz 22 einschaltet, vorgesehen, die dann zur Wirkung kommt, wenn die Scheibe des Drehzahlgebers gegenüber der Scheibe des Taktgebers um einen bestimmten, einstellbaren Winkel voreilt.
Die Wirkung nach der Erfindung lässt sich nicht nur durch den in Fig. 1 vorgesehenen, im Netzstromkreis liegenden Widerstand 13 erreichen, sondern kann auch z. B. bei Drehstrom-Schleifringläufer- motoren durch Verwendung von Widerständen im Läuferstromkreis, Einrichtungen zur Änderung des Kraftflusses im Ständerkreis, z. B. bei Kurzschlussmotoren, oder durch Änderungen des Feldes bei
Gleichstrommotoren erzielt werden.
Um die durch die Tippimpulse auftretenden Stösse vom Antrieb möglichst fernzuhalten, empfiehlt es sich weiterhin, besondere Schwungmassen vorzusehen, durch die das Arbeiten des Antriebsmotors wesentlich weicher gestaltet werden kann, so dass die Stösse sich nicht mehr auswirken. Ausserdem ist es durch Verwendung von polumschaltbaren Motoren bei Drehstromantrieben möglich, die Tippimpulse für häufig vorkommende Zwischendrehzahlen, die der Polumschaltung entsprechen, zu vermeiden, so dass diese nur für die Drehzahlen in Frage kommen, die zwischen den der Polumschaltung entsprechenden Drehzahlen liegen.
Bei der Regulierung auf Zwischendrehzahlen, die genau eingehalten werden sollen, werden Schaltorgane gewöhnlicher Art, wie Schütze mit Kupfer-oder Kohlekontakten, sehr stark beansprucht, da sie fortwährend ein-und ausgeschaltet werden. Für die Zwecke der Erfindung sind daher bei kleineren Leistungen Quecksilberschaltröhren od. dgl., bei grösseren Thyratronsteuerungen besonders geeignet.
Sie besitzen den Vorteil, dass die mechanische Kontaktbeanspruchung fortfällt, so dass sie auch grosse Schalthäufigkeiten ohne Gefahr vertragen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zum stufenlosen Anlassen und Regeln von Elektromotoren, insbesondere Drehstrommotoren mit Käfigläufer durch Tippimpulse, dadurch gekennzeichnet, dass diese den Hochlauf des Motors auf eine bestimmte Solldrehzahl bewirkenden Tippimpulse mittels eines besonderen Taktgebers über eine von der Motor-Ist-Drehzahl abhängige Schalteinrichtung (Drehzahlgeber) gegeben werden.