Wanderfeld-Induktionsmotor für den Antrieb von Webschützen. Mit schon bekannt gewordenen elektri schen Wanderfeldantrieben für Webschützen ist es bisher nicht gelungen, auch nur an nähernd die Schützengeschwindigkeiten zu erreichen, die für die übliche Leistung der Kraftwebstühle gefordert werden müssen und die mit Hilfe von mechanischen Schützen schlagvorrichtungen auch bereits erzielt wor den sind.
Bei diesen bekannten Schützen schlagvorrichtungen wird allein an den En den der Schützenbahn der Webschützen in eine Schussbewegung versetzt, welche nur zur Überbrückung einer beschränkten Webstuhl- breite ausreicht.
Nach dem der Erfindung zugrunde lie genden Merkmal wird ermöglicht, dem Web- schützen jedoch während seines Laufes über die ganze Schützenbahn die zu seiner ge wünschten, mit hoher Geschwindigkeit erfol genden Bewegung erforderliche Kraft fort während mitzuteilen, indem der Ständer (feststehender Teil, Stator, Primäranker) des Wanderfeld-Induktionsmotors sich über die ganze Schützenbahnlänge erstreckt, so dass die Länge der Schützenbahn ohne Rücksicht auf den Schützenantrieb beliebig gross sein kann.
Die durch die Webstuhlbreite be stimmte Länge der Laufbahn des Schützens entspricht -der Abwicklung der Ständerboh- rung eines Induktionsmotors.
Der Läufer zum Wanderfeldmotor (er entspricht dem Wesen nach einem Stück des sich drehenden Teils, Läufers, Rotors oder Ankers - eines Induktionsmotors) ist der hin- und hergehende Teil des Wanderfeldmo- tors und ist in dem Schützen eingebaut. Da die Webschützen in ihrer Konstruktion und in ihren Abmessungen allgemein festgelegt sind, ist die Länge des Schützens eine ge gebene Grösse.
Der Läufer kann jedenfalls nicht länger sein als der Schützen selbst, und die besten elektrischen Verhältnisse würden erzielt werden, wenn der Läufer eine Länge hätte, die der Länge zweier Polteilungen des Wanderfeldmotors entspricht; praktisch sind zwar Ankerlängen möglich, die von zwei bis und mit zwölf Polteilungen betragen können.
Um sich diesen elektrischen Bedingungen bei möglichst kleinem Ankergewicht zu nähern und trotzdem Schützengeschwindigkei ten zu erreichen, welche mindestens denjeni gen gleichkommen, die für die üblichen Lei stungen der Kraftwebstühle gefordert wer den müssen, wird die Polteilung klein ge wählt, d. h. erfindungsgemäss nicht grösser als eine halbe Webschützenlänge. Das wirkt sich praktisch dahin aus, dass die Nuten des Stän ders (Stators), d. h. des feststehenden Teils des Wanderfeldmotors, tiefer und schmäler ausfallen, als sie bei einem üblichen Induk tionsmotor von; gleichwertiger (äquivalenter) Leistungsfähigkeit ausgeführt würden.
In be sonderen Fällen wird es mit Rücksicht auf die Konstruktion des Webstuhles zweck mässig sein, Mehrphasenstrom zu verwenden, dessen Frequenz auf ein Mehrfaches der nor malen Frequenz von 50 Hertz erhöht ist. Gleichzeitig werden dann vorteilhaft Mittel vorgesehen, durch welche die von der Selbst- induktions- oder Blindspannung des von den Polflächen des Ankers oder Läufers nicht be deckten Stator- oder Ständerteils herrühren den Spannungsschwankungen kompensiert, d. h. teilweise oder ganz ausgeglichen werden.
Durch die mit der Erfindung erzielbare erhöhte Anfahrbeschleunigung sollen Schuss zahlen ermöglicht werden, die wesentlich höher sind als die bisher üblichen Schusszah- len der mechanischen Sehützenschlagvorrich- tungen an beliebig breiten Webstühlen.
Auf der Zeichnung sind Einzelteile des Erfindungsgegenstandes in mehreren Aus führungen beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Teil eines geradlinig ausge streckten Stators 2 des Wanderfeldmotors nebst dem Kurzschlussanker 1, welcher vier Polteilungen des Stators bedeckt. Weiterhin zeigt die Fig. 1 einen Webschützen 3 mit den Rollen 4.
Der Anker 1 ist in die untere Seite des Webschützens 3 fest eingebaut; Fig. 2 veranschaulicht das Schaltschema eines ersten Beispiels des Wanderfeldantrie- bes mit einer einzigen Wicklung und Fig. 3 das durch den Induktionsregler 8 bedingte Spannungsdiagramm; Fig. 4 zeigt die Einteilung einer unter teilten Fahrbahn eines andern Beispiels im mechanischen Sinne, und zwar bedeutet:
Teil 14 die Fahrstrecke in jedem Fall Teil<B>13</B> die Anfahrstrecke bei der Hinfahrt Teil 15 die Bremsstrecke bei der Hinfahrt Teil 15 die Anfahrtstrecke bei der Rückfahrt Teil 13 die Bremsstrecke bei der Rückfahrt; Fig. 5 zeigt die elektrische Schaltung der Anfahr-, Fahr- und Bremsstrecke;
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsart der Wicklung im Ständer des Wanderfeldmotors. In der ersten Spulengruppe liegen die Spu- lenköpfe in der Reihenfolge VWLT überein ander, in der zweiten Spulengruppe in der Reihenfolge UWV, in der dritten wieder YUW usw., Y und U wechseln also in zwei aufeinanderfolgenden Spulengruppen ihre Lage.
Zwischen einem geradlinigen Wander- feldantrieb und einem normalen Drebstrom- motor besteht bekanntlich ganz allgemein ein wesentlicher Unterschied darin, dass der An kerkern nicht kreisförmig geschlossen, son dern gradlinig ausgestreckt ist. Hieraus folgt, dass sich der Kraftfluss eines Polpaares, je nach Lage des Ankers zu den Feldpolen, im Ankerkern (im mittleren Teil des Ankers) teils in zwei gleiche Teile, teils in zwei un gleiche Teile und gegen die Enden des An kers zu praktisch überhaupt nicht in Zweige teilt.
Mit Rücksicht darauf ist der Quer schnitt des Ankerkernes in magnetisch be sonders ungünstigen Fällen an den Endpar- tien grösser auszuführen als man sonst unter gleichen Umständen die Querschnitte eines normalen Motor-Anker-Kernes wählen würde. Dies hat aber eine zusätzliche Erhöhung des Kerngewichtes des Ankers zur Folge, wel che dem Bestreben, die an und für sich schon beträchtlichen Massen des Ankereisens mit Schützen die erforderliche hohe Beschleuni gung zu erteilen, hindernd im Wege steht.
Da nun, vorausgesetzt gleiche Ankerlänge (in Bewegungsrichtung), gleicher Strombelag und gleiche Sättigung, der Kernquerschnitt des Ankers annähernd proportional der Poltei lung ist, so wird bei praktischen Ausfüh rungen der Erfindung zur Erzielung mög lichst kleiner Eisenmassen neben hoher mag- netisoherSättigung Dies Ankereisens die Polteilung des Stators und des Ankers so klein gemacht, als mit Rücksicht auf die schmalen Abmessungen der Statorzähne und mit Rücksicht auf die Streuung praktisch überhaupt möglich ist.
Ausser der Anwendung einer kleinen Pol teilung, hoher Betriebsfrequenz und hoher Sättigung des Ankereisens sind beim darge stellten Beispiel zur weiteren Verminderung der Eisenmassen auf der obern Seite des An lzereisens an Stellen niederer Sättigung Aus sparungen 5 vorgesehen, welche so ausgebil det sind, dass die Stromverhältnisse und die Eisenverluste nur wenig im ungünstigen Sinne geändert werden.
Wie aus Fig. 1 weiterhin ersichtlich, be steht ein wesentlicher Unterschied des Wan- derfeldmotors gegenüber einem normalen Mo tor ausserdem darin, dass das Ankereisen nur einen Teil des Statorfeldes bedeckt, so dass die Wicklung des von den Polflächen des An kers nicht bedeckten Statorteils der Wick lung des bedeckten, also mit dem Anker je weils in Wechselwirkung stehenden Teils des Stators, als Impedanz vorgeschaltet ist. Die Klemmspannung des Wanderfeldmotors, d. h.
einer der Wicklungen, setzt sich- demnach aus der auf den nicht bedeckten Teil entfallenden Spannung und aus der auf den vom Anker bedeckten Teil entfallenden Spannung zu sammen. Die auf den vom Anker bedeckten Teil entfallende Spannung soll im folgenden als "Betriebsspannung" des Motors bezeich net werden.
Da sich bei einem Drehstrom und Kurzschlussankermotor bei konstanter Spannung am "Motor" bei Belastung o der Anlaufstrom vom gurzschlussstrom bis zum Leerlaufstrom ändert, so ändert sich während des Anlaufes in entsprechender Weise das Verhältnis der Spannung der vorgeschalteten Impedanz zur Betriebsspannung des Motors.
Ist also die an den Klemmen des Wander- feldmotors als Ganzes herrschende Spannung konstant, so bewirkt die Abnahme des An laufstromes eine Zunahme der "Betriebsspan nung" des Motors.- Diese Zunahme ist aber nur insoweit günstig, als durch sie die Zug kraft erhöht wird, nicht aber im Hinblick darauf, dass: die erhöhte "Betriebsspannung" von einem gewissen Betrage ab eine irrzuläs- sig hohe Magnetisierung des aktiven Eisens bedingt.
Die unerwünschte Schwankung der Motorbetriebsspannung kann nun in vollkom mener Weise durch Anwendung selbsttätig wirkender Regelvorrichtungen bekannter Ausführung für die Spannung am Wander- feldmotor beseitigt werden, wie zum Beispiel durch einen gesteuerten Regeltransformator oder durch einen Induktionsregler B.
In Fig. 8 sind die bei Anordnung einer Regelvorrichtung bedingten Spannungen gra phisch dargestellt. Die Strecke 9 bedeutet die vorhandene konstante Netzspannung, die Strecke 10 die zum Beispiel vom Induktions regler 8 induzierte Zusatzspannung und die Strecke 11 die in den Klemmen einer der Wicklungen des Wanderfeldmotors herr schende- Spannung, welche gleich der Resul tierenden aus den beiden Spannungen 9 und 10 ist.
Durch das von dem Kurzschlussstrom des Motors im Moment des Anlaufes im In duktionsregler 8 erzeugte elektrische Dreh moment wird der unter Federbelastung stehende Anker des Induktionsreglers bis zu einem Anschlag soweit gedreht, dass die Phase der in der Statorwicklung des Induk tionsreglers induzierten Zusatzspannung die zur Deckung des Spannungsabfalles des nicht bedeckten Statorteils erforderliche Vergrösse rung der Resultierenden 11 herbeiführt.
Geht nun der Anlaufstrom während des Anlaufes immer mehr zurück, so vermindert sich in entsprechender Weise das auf den Anker des Induktionsreglers wirkende elektrische Dreh moment und der Anker des Reglers wird in folge des dem elektrischen Drehmoment ent gegenwirkenden Moment der Federkraft wie der seiner Ruhelage genähert. In der Ruhe lage des Reglerankers ist die Grösse und Phase der Zusatzspannung so weit verändert, dass die Resultierende 11 der Leerlaufspan- nung des Wanderfeldmotors entspricht.
Um die Impedanzspannung des vom An ker nicht bedeckten Statorteils, sowie auch die Blindleistung des Wanderfeldmotors her abzusetzen, wird beim Beispiel nach Fig. 2 die Selbstinduktion des nicht bedeckten Sta- torteils durch eine mit der Statorwicklung in Reihe geschaltete Kapazitätsreaktanz 6 kom pensiert. Der Kondensator könnte jedoch auch parallel dazu sein.
Eine hinsichtlich der Spannungsregulierung weniger vollkommene, aber unter gewissen Bedingungen, zum Bei spiel bei kurzen Wanderfeldern ausreichende Massnahme kann darin bestehen, dass die Schwankung der Motorbetriebsspannung nicht völlig beseitigt, sondern nur begrenzt wird. Zu diesem Zwecke wird dann die Betriebs frequenz ausser Berücksichtigung des oben behandelten Gesichtspunktes noch so gewählt, dass der absolute Betrag der Schlüpfung, wel che der Anker bis zur Abbremsung (d. h. bis zum Verlassen der beschleunigenden Strecke) erreicht, über demjenigen der Leerlaufschlüp- fung liegt, d. h.
dass die Leerlaufgeschwin- digkeit jeweils nicht erreicht wird, so dass der Anlaufstrom nur bis zu einem solchen Werte abnimmt, dassi die damit verbundene Erhö hung der Motorbetriebsspannung mit Rück sicht auf die Eisenbeanspruchung ein zuläs siges Mass nicht übersteigt. Bezüglich der Steuerung des Webschützens 3 ist zu be merken, da3 dieselbe bei Fig. 2 vermittels einer Schaltwalze 7 erfolgt, welche mit dem Antrieb des Webstuhls durch geeignete tber- tragungselemente bekannter Ausführung zwangläufig verbunden ist.
Die Kontakte der Schaltwalze sind derart angeordnet, dass für jeden Schuss die Zeitpunkte der Einschal tung, der Umkehr und der Ausschaltung der einzigen, über die ganze Stuhlbreite reichen den Statorwicklung 12 in beliebiger Weise gegeneinander verstellt werden können.
Bei einer Schaltungsanordnung der Sta- torwicklung nach Fig. 2 wird immer die ganze Statorwicklung geschaltet und bei einer dreifachen Unterteilung der Stator- wicklung nach Fig. 5 erfolgt die Ein-, Aus- und Umschaltung der Anfahr-, Fahr- und Bremsstrecke jedesmal für sich. Die nach Fig. 2 erforderlichen Apparate sind dann natürlich in dreifacher Ausführung vorhan den.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, können im Statorteil des Wanderfeldmotors die Spu len ein und derselben Phase unter den aufein anderfolgenden Polen abwechselnd in der ersten und dritten Lage angeordnet werden. Hierdurch wird erreicht, dass in den drei Phasen die Widerstände, Induktivitäten usw. gleich werden. Die einzelnen Spulengruppen sind hier zum Beispiel in Reihe geschaltet. Die Schaltungsweise der Gruppen untereinan der ist dann eine Sternschaltung bei einer Be triebsspannung zum Beispiel von 220 Volt. Am Netzteil LTYW wird diese Spannung zu geführt.
Es kann vorgesehen sein, die Wick- lizngsenden X, Y, Z, welche normal zum Knotenpunkt führen, mit einem Anlasser zu verbinden, um so den Bestmöglichsten Wir kungsgrad "einzustellen. Die in Fig. 5 darge stellte Unterteilung der Statorwicklung wird zum Beispiel dann notwendig sein, wenn die Webstuhlbreite sehr gross ist und wenn ganz besondere Anforderungen gestellt werden.
Auch hier können die schon erläuterten, zur Verminderung bezw. gänzlichen Beseitigung ,von unerwünschten Spannungsschwankungen während des Anlaufens dienenden Mittel, die in der Wahl einer bestimmten Betriebsfre quenz, sowie in der Anwendung an sich be kannter selbsttätig wirkender Einrichtungen zur Spannungsregulierung bestehen, benutzt werden.
Handelt es sich um einen schmalen Web stuhl mit einem kurzen Wanderfeld, bei wel chem die halbe Schützenbahnlänge kleiner als die zur Erreichung der Endgeschwindigkeit notwendige, zu durchlaufende Anfahr- bezw. Bremsstrecke ist, dann braucht die Fahrbahn oder Statorlänge nur aus Anfahr- und Brems strecke zu bestehen. In diesem Falle gilt grundsätzlich die Schaltung nach Fig. 2 und es ist vorteilhaft, eine genau angepasste Be triebsfrequenz zu benützen.
Eine durch Spannungsschwankungen be dingte, unzulässige hohe Magnetisierung des aktiven Eisens zu verhindern, kann durch die Wahl eines bestimmten Verhältnisses zwi schen Eisensättigung, Magnetisierungsstrom und maximalem Anlaufstrom erreicht wer den, so dass zulässige Werte der Magnetisie- rung auch dann nicht überschritten werden, wenn der Anker seine Leerlaufschlüpfung er reicht hat.
Der Magnetisierungsstrom des Mo tors wird zweckmässig dabei so hoch gewählt, dass die entsprechende Stromänderung wäh rend des Anlaufes in der Impedanz des nicht bedeckten Statorteils nur eine solche Span nungsänderung zur Folge hat, dass die er höhte Motorbetriebsspannung, also die am be deckten Statorteile herrschende Spannung, das aktive Eisen nur in zulässigen Grenzen beansprucht.
Handelt es sich um einen breiten Web stuhl mit einem langen Wanderfeld, bei wel chem die Fahrbahn aus einer Anfahr-, einer Fahrt- und einer Bremsstrecke besteht, .kann zwar auch die Schaltung nach Fig. 2, jedoch noch besser die nach Fig. 5 gewählt werden.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 wird man zur Verhinderung unzulässig hoher Mag netisierung zu dem Mittel der Benützung selbsttätiger Spannungsregulatoren greifen müssen. Die Anwendung derartiger Einrich tungen kompliziert und verteuert aber den Wanderfeldantrieb in sehr erheblichem Masse.
Die Ausführung nach Fig. 5 ermöglicht jedoch auch diese Mängel zu beseitigen. In dieser bilden die Statorabschnitte 13 und 15 die Anfahr- und Bremsstrecken des Web- schützen. Der Statorabschnitt 14 ist dagegen Fahrstrecke, welche vom Schützen 3 zum grössten Teil mit seiner Endgeschwindigkeit durchfahren wird. Die Windungszahl der Fahrstreckenwicklung 14 ist von derjenigen der Anfahr- und Bremsstreckenwicklung 13 und 15 zweckmässig verschieden.
Sie ist zum Beispiel so hoch gewählt, dass sie der Leer laufspannung des bedeckten Statorteils ent spricht. Bei aussergewöhnlich breiten Web stühlen wird die Windungszahl der Fahrt streckenwicklung 14 zur Herabsetzung der Kupferverluste des Magnetisierungsstromes zweckmässig soweit erhöht, dass der Magneti- sierungsstrom dieses Wicklungsabschnittes einen so niedrigen Wert erhält,
dass das von ihm erzeugte Feld gerade noch zur Aufrecht- erlhaltung der normalen Leerlaufgeschwindig- keit des Ankers ausreichend ist. Die Strom zuleitungen. 16, 17 und 18 der drei Wick lungsabschnitte führen, was in Fig. 5 nicht dargestellt ist, zu einer Schaltwalze bekann ter Ausführung, mit deren Hilfe der Schüt zen gesteuert wird.
Die dort verstellbaren Kontakte der Steuerwalze sind so einregu liert, dass der jeweilige Abschnitt nur dann eingeschaltet ist, wenn sich der Anker des Webschützens innerhalb seines Bereiches be findet. Die Einschaltung eines Wicklungs abschnittes erfolgt also erst nach Eintritt des Ankers - und die Ausschaltung bereits vor Austritt desselben.
Würde ein Wicklungsab- schnitt Spannung erhalten,. ohne dass sich der Anker innerhalb seines Bereiches befindet, so würde die Betriebsspannung des Stators we gen des Fehlens des Hauptkraftflusses nur aus der Streuspannung und der Komponente des Ohmschen Spannungsabfalles gebildet.