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Antriebsvorrichtung mit mehrphasigen Asynchron-Induktionsmotoren mit Schleifringrotoren
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit mehrphasigen Asynchron-Induktionsmotoren mit Schleifringrotor, welche Motoren zwecks gegenseitiger Synchronisation untereinander verbunden und von einer mehrphasigen Stromquelle gespeist sind, die mit den Statoren oder Rotoren direkt verbunden ist, wobei die Rotoren bzw. die Statoren ein gemeinsames Schlüpffrequenznetz bilden und eine Anlassvorrichtung vorgesehen ist.
Diese bekannten Vorrichtungen dieser Art haben den Nachteil, dass es während des Betriebes unmbg- lich ist, das Drehzahlverhältnis zwischen den durch die mehrphasigen Induktionsmotoren angetriebenen Vorrichtungen zu verstellen.
Die erfindungsgemässe Antriebsvorrichtung vermeidet diesen Nachteil, weil jeder oder einige der mehrphasigen Induktionsmotoren mit einem Getriebe zum stufenweisen Variieren der Drehzahl ausgestattet sind und weil ein Variator mit engem Einstellbereich zum stufenlosen Variieren der Drehzahl vorgesehen ist.
Das Getriebe macht es möglich, die Drehzahl der durch den mehrphasigen Induktionsmotor angetriebenen Vorrichtung oder von Teilen derselben in einem grösseren Bereich variieren zu können, ohne einen Schlupf in Kauf nehmen zu müssen. Mit Hilfe des stufenlosen Getriebes ist es möglich, eine gleichmässige Drehzahlregelung zu erhalten. Für diese Zwecke können an sich bekannte stufenlose Getriebe, wie z. B. hydraulisch arbeitende stufenlose Getriebe, verwendet werden. Vorzugsweise ist jedoch ein mechanisches stufenloses Getriebe eingesetzt.
Bei Verwendung jedes stufenlosen Getriebes tritt jedoch oft ein Schlupf oder ein Spiel unangenehm in Erscheinung, das die Ursache einer ungenauen Arbeitsweise wird. Diese Ungenauigkeit macht einige wenige Prozent des gesamten Einstellbereiches dieses Getriebes aus. Wird aber ein stufenloses Getriebe mit engem Einstellbereich verwendet, der, gemäss der Erfindung, vorzugsweise mit grosser Genauigkeit einstellbar ist, die auf Grund eines langen Einstellweges erhalten wird, so kann die oben erwähnte Ungenauig- keit in der Arbeitsweise vernachlässigbar klein gehalten werden. Ist der Einstellbereich des stufenlosen Getriebes, z.
B. 1, 1 und liegt der Wert, auf welchen die Drehzahl eingestellt wird, zwischen 100 und 110 Umdr/min, wobei der Schlupf des Getriebes 2% betragen kann, so ist die Ungenauigkeit 2% bezogen auf zehn Umdrehungen, d. i. nur 0, 020/0. Je enger der Einstellbereich ist, desto kleiner wird die Ungenauigkeit sein.
Erfindungsgemäss kann das Getriebe für die stufenlose Verstellung der Drehzahl nicht nur für jeden der mehrphasigen Induktionsmotoren vorgesehen sein, sondern es kann auch ein gemeinsames stufenloses Getriebe für mehrere dieser Motoren vorhanden sein. Die letztere Anordnung ist dort möglich, wo die An- triebsmotoren in einer elektrischen Wellenschaltung aufgenommen sind. so dass ein elektrisches Differential zwischengeschaltet werden kann.
Auf diese Weise kann die Drehzahl einer solchen Motorengruppe unter Beibehaltung des Synchronis-
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mus variiert werden, u. zw. innerhalb enger Grenzen, obwohl sich die Drehzahl des Differentials innerhalb weiter Grenzen ändern kann.
Erfindungsgemäss ist es auch möglich, dass alle mehrphasigen Induktionsmotoren oder einige dieser mit einem eigenen stufenlosen Getriebe ausgestattet werden, wodurch die Drehzahl der angetriebenen Vorrichtungen oder Teile dieser Vorrichtungen individuell eingestellt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin. dass sie aus handelsüblichen Bestandteilen zusammengesetzt werden kann, welche einerseits billig und anderseits jederzeit erhältlich sind. Ausserdem kann die erfindungsgemässe Vorrichtung durch ungeübte Arbeiter zusammengebaut und auch in Betrieb genommen werden. Die Tatsache, dass handelsübliche Bestandteile verwendet werden können, vermindert die Instandhaltungskosten und die Anfälligkeit für Störungen. Demgegenüber haben die bekannten Antriebsvorrichtungen den grossen Nachteil, dass sie mit kostspieligen und sehr empfind- lichen Mess- und Regelapparaten ausgestattet sind, durch die Störungen verhältnismässig leicht eintreten.
Erfindungsgemäss werden mehrphasige Induktionsmotoren mit hoher Drehzahl verwendet. Bei Motorren, die in elektrischer Wellenschaltung arbeiten. tritt oft eine Winkelverschiebung in Abhängigkeit von der Belastung auf. Zum Beispiel kann eine Winkelverschiebung bis zu 500 bei einem vierpoligen Motor von Null bis zur vollen Belastung auftreten. Wird zwischen dem mehrphasigen Induktionsmotor und der angetriebenen Vorrichtung ein hohes Untersetzungsverhältnis gewählt, so wird aer Einfluss der erwähnten Winkelverschiebung proportional verringert, woraus sich eine erhöhte Genauigkeit ergibt.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen durch Ausführungsbeispiele näher veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 eine Antriebsvorrichtung, bei der drei mehrphasige Induktionsmotoren vorgesehen sind, von denen zwei mit je einem stufenlosen Getriebe ausgestattet sind, und Fig. 2 eine erfindungsgemässe Antriebsvor-
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rotor. DieMotjren 1, 2, 3 dienen jeweils zum Antrieb eines Walzensatzes 4, 5, 6. Die Statoren 7, 8 und 9 sind mit einem mehrphasigen Netz 10 verbunden und die Schleifringe 11, 12, 13 stehen mit einem Schlüpffrequenznetz 14 in Verbindung.
Zum Anlassen der Antriebsvorrichtung ist eine Gebermaschine 15 vorgesehen, die ebenfalls aus einem Asynchronmotor mit Schleifringrotor und einem Stator 16 besteht, der mit dem mehrphasigen Netz 10 verbunden ist. Die Schleifringe 17 sind an das Schlüpffrequenznetz 14 angeschlossen. Die Gebermaschine 15, ein Frequenzwandler 18 und ein Motor 19 mit veränderbarer Drehzahl sind untereinander durch die Welle 20 mechanisch gekuppelt. Der Motor 19 wird von einer mehrphasigen Stromquelle gespeist. Die Schleifringe 21 des Frequenzwandlers 18 sind mit dem Schlüpffrequenznetz 14 und der Stator 22 über einen Anlassschalter 23 mit den Anschlüssen des Motors 19 verbunden.
Zur Synchronisierung der an das Schlüpffrequenznetz 14 angeschlossenen mehrphasigen Induktionsmotoren 1, 2, 3 sind zwei Schalter 24, 25 vorgesehen, wobei der Schalter 24 zwei Phasen der Stromquelle 26 mit dem mehrphasigen Netz 10 verbindet und der zweite Schalter 25 nach Schliessen des ersten Schalters 24 die dritte Phase der erwähnten Stromquelle zuschaltet. Nachdem der Schalter 25 eingeschaltet ist, wird auch der Anlassschalter 23 geschlossen. Der Frequenzwandler 18 ist an einen dreiphasigen Kondensator 27 angeschlossen.
Wie die Fig. 1 zeigt. sind die Walzen 4 mit dem Induktionsmotor l über ein Zahnradgetriebe 28 verbunden. durch welches die Drehzahl des Motors l an die Drehzahl der Walzen 4 stufenweise angepasst werden kann.
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ferentials wäre es auch möglich, nur einen Teil der ganzen Antriebsleistung durch das stufenlose Getriebe zu übertragen. In diesem Falle sind die Eingänge des Differentials starr bzw. über ein stufenloses Getriebe mit einem mehrphasigen Induktionsmotor gekuppelt.
Wenn die Geschwindigkeit der Motoren 2 und 3 1000 Umdr/min ist und die Getriebe 29,30 einen Einstellbereich von 5% aufweisen, wogegen das Übersetzungsverhältnis 1 : 10 beträgt, so wird die Drehzahl der Walzen 100 Umdr/min betragen, sofemsichdieTreibriemenderGetriebe29, 30inihrermittlerenLagebefinden.Indenbeidenextremen Lagen der Getrieberiemen wird die Drehzahl der Walzen 97, 5 bzw. 102. 5 Umdr/min betragen.
Der Schlupf des stufenlosen Getriebes ist üblicherweise nicht grösser als 10/0. Über den ganzen Einstellbereich wird eine Abweichung also nicht mehr als 0,05 Umdr/min betragen. Daraus ergibt sich ein Fehler
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