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Antriebsaggregat mit mehreren Asynchronmotoren, deren Rotoren mechanisch gekuppelt sind
Es sind elektrische Regelantriebe, insbesondere für Hebezeuge und Transportanlagen bekannt, bei welchen der Stator eines Drehstrommotors mit Schleifringläufer drehbar gelagert ist und über ein Ge- stänge eine auf die angetriebene Welle einwirkende Bremse verstellt. Dadurch kann die Regelfähigkeit des Motors auch bei geringen Teillasten verbessert werden.
Man hat ferner Antriebsaggregate vorgeschlagen, die mehrere Asynchronmotoren aufweisen, deren
Rotoren mechanisch gekuppelt sind. Dabei ist zweckmässig einer der Asynchronmotoren als Messmaschine geringer Leistung ausgebildet, deren Stator beweglich gelagert ist und Kontakte betätigt, welche in Abhängigkeit vom gesamten Lastmoment die wirksame Polzahl des Aggregates umschalten. Die einfachste
Ausführungsform eines solchen Antriebsaggregates verwendet zwei polumschaltbare Asynchronmotoren verschiedener Leistung, von welchen derjenige mit der geringeren Leistung als Messmaschine dient.
Am Stator der Messmaschine angreifende Federn haben den Zweck, das Ansprechen der Kontakte und damit die Umschaltung auf eine andere Polzahl nur dann zuzulassen, wenn das auf den Stator der Messmaschine einwirkende Drehmoment die diesbezüglichen vorgegebenen Werte über- oder unterschreitet. Man erhält auf diese Weise einen selbsttätig arbeitenden Regelantrieb, dessen Drehzahl sich stufenweise dem Lastdrehmoment anpasst. Für die meisten Verwendungszwecke solcher Antriebsaggregate wird ferner eine auf die Antriebswelle mechanisch einwirkende Bremseinrichtung vorgesehen, die unter dem Einfluss eines Bremslüftmagneten steht, wobei der Bremslüftmagnet die Bremse stets dann lüftet, wenn die Statorwicklungen der Asynchronmotoren unter Spannung stehen.
Es ist bekannt, dass bei einem Antriebsaggregat, welches den Steuerorganen unmittelbar Folge leisten soll, an den Bremslüftmagneten grosse Anforderungen gestellt werden müssen, da dieser die Bremse sehr rasch betätigen muss. Ausserdem treten beim Anlauf eines Aggregates der obgenannten Bauart am dreh baren Stator der Messmaschine plötzlich grosse Drehmomente auf, die mittels zusätzlichen federnden Puffern aufgefangen werden müssen, deren zweckmässige Anordnung ebenfalls häufig eine schwer erfüllbare Forderung darstellt.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Behebung dieser Mängel und bei einem Antriebsaggregat mit mehreren Asynchronmotoren, deren Rotoren mechanisch gekuppelt sind und von welchen mindestens einer einen drehbar gelagerten Stator mit elektrischen Schaltkontakten aufweist, welche die wirksame Polzahl des Aggtegates in Abhängigkeit des Lastdrehmomentes selbsttätig umschalten, wird dies erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass eine auf die Antriebswelle des Aggregates mechanisch einwirkende Bremsvorrichtung angebracht ist, welche vom drehbar gelagerten Stator derart betätigt wird, dass sie immer dann gelüftet wird, wenn sich der Stator in der einen oder andern Drehrichtung bewegt, und dass ferner ein Haltemagnet vorhanden ist, welcher im angezogenen Zustand die Bremsvorrichtung gelüftet hält und dadurch den drehbar gelagerten Stator für die Drehmomentmessung freigibt.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt u. zw. zeigt : Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein aus zwei Asynchronmotoren aufgebautes Antriebsaggregat, Fig. 2 einen Querschnitt an der Stelle II-II der Fig. l, Fig. 3 einen Querschnitt an der Stelle III-III der Fig. l, Fig. 4 das zugehörige Schema zur Speisung des Antriebsaggregates, und Fig. 5 das entsprechende Steuerschema zum Betrieb des Aggregates.
Das vom Aggregatbeispielsweise anzutreibende Hubwerk wird von einem fest eingebauten Asynchron-
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motor 10 entsprechender Leistung bewegt. Der Asynchronmotor 10 ist als Hauptmotot zu betrachten, der die erforderliche mechanische Leistung abzugeben hat. Das Antriebsaggregat weist ausserdem noch einen
Messmotor 20 auf, der mit dem Hauptmotor elektrisch und mechanisch parallel geschaltet ist. Der Mess- motor 20 kann beispielsweise etwa ein Zwanzigstel der Leistung des Hauptmotor 10 haben. Haupt- motor 10 und Messmotor 20 sind beide als polumschaltbare Asynchronmotoren ausgebildet. Der Stator des
Messmotors 20 ist in den Schildern 31 und 32 des Gehäuses 33 drehbar gelagert ; das Gehäuse 33 ist seinerseits mit dem Hubwerk fest verbunden.
Die Rückführfeder 21 begrenzt die Ausschwenkungen des Stators des Messmotors 20 und hält ihn im nichterregten Zustand in einer vorgegebenen Nullage. Der Rotor des
Messmotors 20 ist über die Kupplung 11, welche gleichzeitig als Bremsscheibe ausgebildet sein kann, mit dem Rotor der Hauptmaschine 10 starr gekuppelt. Hauptmaschine 10 und Messmaschine 20 arbeiten beide zusammen über das Getriebe 34 auf die Hubtrommel 35 und bewegen mittels der Hubseile 36 den nicht näher dargestellten Lasthaken. Der Stator der Messmaschine 20 trägt an seinem Umfang die Schaltnokken 22 und 23, welche je nach den Ausschwenkungen des Stators die Kontakte 24, 25, 26, 27 betätigen.
Der Stator der Messmaschine 20 ist ferner über die Hebel 44 und 45 mit dem Nocken 46 mechanisch derart gekuppelt, dass er bei einer Bewegung in irgend einer der beidenDrehrichtungen des Stators die Bremsbacken 37 betätigt. Beim Öffnen der letzteren durch Verdrehung des Nockens 46 fällt der Anker 41 auf den Haltemagneten 42, welcher diesen in erregtem Zustand festhält. Dadurch werden vermittels des Haltenockens 43 die Bremsbacken 37 in geöffneter Stellung gehalten, so dass sich darauf der Nocken 46 frei bewegen lässt. Der Stator der Messmaschine 20 ist dann für die Drehmomentmessung des Hubwerkes freigegeben. Die Grösse des Messausschlages des Stators der Messmaschine 20 richtet sich dabei einerseits nach dem vom Messmotor 20 abgegebenen Drehmoment und anderseits nach dem von der Feder 21 verursachten Rückstellmoment.
Wird die Erregung des Haltemagneten 42 unterbrochen, dann werden durch dieBremsfeder 38 dieBremsbacken 37 geschlossen und der Anker 41 vermittels des Haltenockens 43 abgehoben.
Im angegebenen Beispiel kann beispielsweise der Hauptmotor 10 und der Messmotor 20 je mit einer vierpoligen und einer sechzehnpoligen Statorwicklung versehen sein, deren Klemmen mit 17, 27 bzw. 18, 28 bezeichnet sind. Die Motoren 10 und 20 werden hiebei vorzugsweise derart bemessen, dass ihre Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien im Arbeitsbereich zueinander proportional sind, so dass die prozentualen Anteile an der Arbeitsleistung konstant sind. Dadurch ergibt sich auch für alle Belastungen des Antriebsaggregates eine gleichmässige Erwärmung beider Motoren 10 und 20. Mit Rücksicht auf eine gute Reaktionsfähigkeit der Mess- und Bremseinrichtung wird man die Messmaschine 20 nicht allzu gross wählen und ihre Leistung wird zweckmässig etwa drei bis zehn Prozent der Leistung der Hauptmaschine 10 gewählt.
Zu beachten ist, dass mit der Messmaschine 20 unmittelbar die vom Antriebsaggregat abgegebene mechanische Leistung gemessen wird. Wird daher etwa durch eine Verschlechterung des Getriebewirkungsgrades bei tiefen Temperaturen eine Verminderung des Gesamtwirkungsgrades hervorgerufen, so ist trotzdem eine Überlastung der Motoren 10, 20 ausgeschlossen. Es wird vielmehr nur die Lastgrenze, bei welcher die selbsttätige Umschaltung auf eine kleine Geschwindigkeit erfolgt, entsprechend herabgesetzt.
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ein. Der Kontakt 111 bewirkt eine Haltung des Relaisankers des Relais 110 auch nachdem der Kontakt 25 wieder geöffnet hat. Um den Anlaufvorgang des Hubwerkes abzuwarten, schaltet das Relais 120 erst mit einer gewissen Anzugsverzögerung ein und schliesst dann den Kontakt 121.
Ist die Last grösser als die Um- schaltlast, so bleibt der Kontakt 24, der durch das Anlaufmoment des Messmotors 20 geöffnet wurde, weiterhin offen und der Antrieb läuft mit kleiner Geschwindigkeit weiter bis der Steuerschalter 100 ausgeschaltet wird. Ist dagegen die Last kleiner als die Umschaltlast, so schliesst der Kontakt 24 und schaltet die Relais 130 und 140 ein. Mit der Einschaltung des Relais 130 werden die Kontakte 131,132, 133 ein- geschaltet und analog bewirkt die Einschaltung des Relais 140 die Einschaltung der Kontakte 141,143 und die Ausschaltung der Kontakte 142, 144. Der Kontakt 131 schaltet über den Kontakt 62 das Relais 160 ein, so dass der zugehörige Kontakt 162 ein-und der zugehörige Kontakt 161 ausgeschaltet wird. Dadurch wird das Schütz 80 ein und das Schütz 90 ausgeschaltet.
Der Antrieb läuft infolgedessen im Hubsinne auf der hohen Geschwindigkeit. Der Kontakt 24 öffnet infolge des vom Messmotor 20 entwickelten Beschleunigungsdrehmomentes. Gleichzeitig schliesst aber der Kontakt 26 und verhindert den Abfall der Relais 130,140 und 160. Nachdem die Beschleunigungsphase abgeschlossen ist, öffnet der Kontakt 26, während der Lastumschaltkontakt 27 schliesst und die Relais 130,140 und 160 weiterhin am Abfallen verhindert. Die Einstellung des Kontaktes 27 entspricht dem Lastumschaltmoment auf der hohen Geschwindigkeitsstufe, welches bei gegebener Umschaltlast wegen der grösseren Reibungsmomente höher ist als auf der kleinen Geschwindigkeitsstufe. Sollte sich aus irgendwelchen Gründen die Last während der Hubbewegung über die Umschaltlast hinaus vergrössern, so schaltet der Kontakt 27 aus.
Die Relais 130, 140 und 160 fallen ab und ebenso das Schütz 80, während das Schütz 90 einschaltet und dementsprechend das Antriebsaggregat auf die kleinere Geschwindigkeit zurückfällt. Beim Ausschalten des Steuerschalters 100 fällt das Relais 160 ab, der Kontakt 162 öffnet sich und der Kontakt 161 wird geschlossen. Der Antrieb schaltet somit auf die kleine Geschwindigkeit zurück, weil das Relais 140 abfallverzögert ausgeführt ist und die Schütze 60 und 90 über den Kontakt 141 am Abfallen verhindert werden. Die Abfallverzögerung des Relais 140 soll so gross sein, dass während seiner Verzögerungszeit die elektrische Abbremsung des Antriebes auf kleine Geschwindigkeit erfolgen kann.
Nachdem dann aber das Relais 140 abgefallen ist und der Kontakt 141 geöffnet hat, ist die Steuerung spannungslos und der Antrieb wird durch die Bremsbakken 37 stillgesetzt.
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so könnte dies durch eine entsprechende Einschaltverzögerung des Relais 160 erreicht werden. Beim Ausschalten des Steuerschalters 100 wird hingegen der Antrieb auch beim Senken über die elektrische Zwischenbremsung stillgesetzt u. zw. ähnlich wie dies bereits oben bei der Erläuterung des Hubvorganges beschieben worden ist. Die Leistungsfähigkeit der mechanischen Bremse muss aus Sicherheitsgründen lediglich so bemessen werden, dass sie bei Spannungsausfall am elektrischen Speisenetz ein Durchsacken der
Last noch zu verhindern vermag.
Die Umschaltleistung des erläuterten Antriebsaggregates und damit des
Hubwerkes ist somit ersichtlich sehr hoch.
An Hand der Zeichnung ist ein Hubwerk erläutert worden, dessen Antriebsaggregat zwei Geschwindigkeitsstufen aufweist, die selbsttätig und auf elektrischem Wege je nach der vorhandenen Last sich einschalten. Es lassen sich aber auch Antriebsaggregate mit drei oder noch mehr Geschwindigkeitsstufen in analoger Weise bauen. Zu diesem Zweck können die Motoren entweder eine Mehrzahl von Wicklungen haben, sie können nur eine, aber polumschaltbare Wicklung aufweisen, oder es können weitere Motoren zusätzlich angekuppelt bzw. angeschlossen werden. Dadurch, dass man das Ende des Hubseiles nicht nach Art eines Flaschenzuges auf einen Fixpunkt, sondern auf eine zweite Hubtrommel führt, welche ähnlich wie die erste Hubtrommel angetrieben wird, können Hubwerke für grosse Leistungen mit Kurzschlussankermotoren geschaffen werden.
Durch zeitlich gestaffelten Anlauf der Motoren lassen sich mitkleineren Anlaufströmen grössere Beschleunigungen erreichen, als solche bisher bei Verwendung von Motoren mit Schleifringanker erzielbar waren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Antriebsaggregat mit mehreren Asynchronmotoren, deren Rotoren mechanisch gekuppelt sind und von welchen mindestens einer einen drehbar gelagerten Stator sowie elektrische Schaltkontakte aufweist, welche die wirksame Polzahl des Aggregates in Abhängigkeit des Lastmomentes selbsttätig umschalten, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf die Antriebswelle des Aggregates mechanisch einwirkende Brems- vorrichtung angebracht ist, welche von dem drehbar gelagerten Stator derart betätigt wird, dass sie immer dann gelüftet wird, wenn sich der Stator in der einen oder andern Drehrichtung bewegt, und dass ferner ein Haltemagnet vorhanden ist, welcher im angezogenen Zustand die Bremseinrichtung gelüftet hält und dadurch den drehbar gelagerten Stator für die Drehmomentmessung freigibt.