Einrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit der Drehzahl von Motoren
In versehiedenen Arbeitsprozessen, bei denen elektrische Motoren als Antriebe ver- wendet. werden, ist es oft erforderlieh, die Drehzahl der Motoren einem bestimmten physi kalischen oder ehemisehen Vorgang anzu- passen. Beispielsweise bei der Herstellung von Aletallbändern und in der Papier-und Textil- industrie wird das Material in der Regel von einer Trommel abgewickelt und auf eine andere aufgewickelt. Gewohnlich wird hierbei gefordert, dass das Material mit konstanter Geschwindigkeit und gleichmϯiger Streckung fliesst Die aufwiekelnde Trommel muss dabei eine stetig abnehmende Drehzahl haben.
Ist die Festigkeit des Materials gering, oder lassen andere Ursachen es nicht zu, dass das Material von der aufwiekelnden Trommel gezogen wird, muss sowohl die aufwickelnde als auch die Vorratstrommel Motorenantrieb erhal- ten. Die Drehzahl der erstgenannten Trommel muss dabei stetig gesenkt werden, wÏhrend die der andern Trommel stetig erhöht werden muss.
In diesen Fall ist es bekannt, dass man das Material in einer Schleife ber eine beweg- liehe Walze f hrt, die so angeordnet ist, da. ¯ ihre Ortsveränderung eine Drehbewegung ver- anlasst. Wenn es sich um die Regelung klei nerer Motoren handelte, hat man gewöhnlich die Regelvorrichtung direkt auf einen Regel¯ widerstand oder eine Bürstenversehiebungs- vorrichtung an Kommutatormotoren einwirken lassen. Handelte es sich um grössere Motoren und reiehten die zur Verfügung stehenden Regelkräfte nicht aus, so war man gezwungen, motorbetätigte Regelwiderstände oder motorbetätigte B rstenverschiebungsvorrichtungen anzuwenden.
In beiden FÏllen sind im allge meinen Überregelungen und Schwierigkeiten aufgetreten, Pendelungen zu beherrschen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehzahlregelung eines elektrischen Motors, bei der die Gefahr der Überregelung und der Pendelungen dadurch beseitigt ist, dass sie ein RegelgerÏt enthält, das zwei relativ zueinander drehbare Teile aufweist, von welchen der eine eine Seheibe mit Kontakten f r das Schliessen und Íffnen der Steuerstromkreise eines die Drehzahl des Motors bestimmenden Organs, der andere drehbare Teil ein um den Mittelpunkt der Seheibe drehbarer Permanentmagnet zur Betätigung in öffnender. und schliessender Richtung der Kontakte ist., und da. ¯ eine Gr¯¯e, die der Drehzahl des Motors entspricht, über eine Selsynübertragung den einen drehbaren Teil des Regelgerätes im Sinne einer Rüekführung beeinflusst.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird dabei die Regeleinrichtung so ausgebildet, dass die Grosse, nach der die Drehzahl des Motors geregelt werden soll, den andern drehbaren Teil des Regelgerätes beeinflusst. Nach einer andern Ausführungsform der Erfindung wird ler eine der beiden zueinander drehbaren feile des Regelgerätes über eine einzige Sel ;
ynübertragun, g sowohl entsprechend der vrösse, nach der die Drehzahl des Motors ge egelt werden soll, als auch entsprechend der Gr¯¯e, die der Drehzahl des Motors entspricht, eeinflusst, während der andere drehbare Teil les Regelgerätes stillgehalten wird. Die Rege ung kann nach zwei Hauptprinzipien erfol- ; en.
Nach dem einen Prinzip geschieht die Regelung dadurch, dass die Grösse, nach der lie Drehzahl des Motors geregelt werden soll, lie Drehung des Tragteils veranlasst, und dass lie R ckf hrung veranlasst, dass die genann- en Permanentmagneten direkt von dem dreh ; ahlgeregelten Motor oder über eine Selsyn ibertragung gedreht werden.
Nach dem andern Prinzip steht der Trag : vil still, wobei sowohl die Regelung als auch lie Rückführtmg das Drehen der Permanentnagneten bewirken.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ; pollen die beiden Regelprinzipien beispielsweise f r die Drehzahlregelung eines Kommutator- notors näher beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Regeleinrich- : ung nach dem erstgenannten Prinzip und Fig. 2 eine solche nach dem andern Prinzip. finir die gleichen Teile gelten in beiden Fi guren dieselben Bezugsziffern.
Mit 1 ist ein Dreiphasen-Nebenschluss Kommutatormotor bezeichnet, dessen Bürsten- ) rücke la von einem Motor 1b gedreht wird.
Mit 2a und 2'b sind Schütze zur Einschaltung les Bürstenverschiebungsmotors für Lauf in ler einen oder andern Richtung bezeichnet.
@ ist eine Regeleinrichtung, die mit einer Scheibe 3a ausgeführt ist, drehbar in einer Ebene winkelreeht zu der Mittellinie 3b. Auf ler Scheibe sind feste Kontakte 3c und be vegliehe Kontaktfinger 3 (Z angeordnet. Ein im die Mittellinie 3b angeordneter Permanent nagnet 3e ist als Nockenscheibe ausgeführt, o o dass, wenn er in der auf der Zeichnung largestellten Lage steht, mit der FlÏche mit lem grösseren Radius gegenüber auf bewegichen Kontaktfingern angebrachten Weich eisenankern 3f, die Kontaktfinger gegen Anschlagstifte 3g gehalten werden und die Kontakte offen sind.
Wird der Magnet 3e dann so gedreht, dass die Fläehe mit dem kleineren Radius unter den einen Anker 3f zu liegen kommt, so überwiegt die Zugkraft der Feder 3h die magnetische Zugkraft, und das Kontaktpaar 3c, 3d wird augenblicklieh geschlos- sen. Mit 4 ist ein Selsyngeber bezeichnet, der auf geeignete Weise an das Drehzahlregelorgan des Kommutatormotors angesehlossen ist. Mit 5 ist ein mit dem genannten Selsyn- geber verbundener Selsynempfänger bezeich- net, der den Permanentmagnet 3e um den gleichen Winkel dreht wie der Geber. Die Zeichnung zeigt die Regeleinrichtung im Ruhezustand.
Soll die Drehzahl des Motors in Ab hängigkeit von der Grosse, naeh welcher die Regelung erfolgt, geändert werden, unter Anwendung des in Fig. 1 gezeigten Prinzips, so erhält die Welle 6 einen Drehimpuls und dreht die Seheibe 3a in der einen oder andern Rich tung so viel, dass die Wirkung des Magneten auf den entsprechenden Anker 3f aufhört, wonach das entsprechende Kontaktpaar 3c, 3d geschlossen wird und das entsprechende Schütz 2a oder 2b anzieht und den Bürstenversehie- bungsmotor lb anlässt.
Hierdureh wird die Drehzahl des Motors geändert, was zur Folge hat, dass der Magnet 3e von der Selsynüber tragung gedreht wird, bis die Fläehe mit dem grösseren Radius des Magneten wiederum un- ter den Weieheisenanker 3f zu liegen kommt-, worauf das Kontaktpaar r 3c, 3d unterbrochen wird und der Bürstenversehiebungsmotor 1b stillgesetzt wird. Der Anschluss des Selsynge- bers 4 an den Kommutatormotor erfolgt durch zwischen der Bürstenbrücke la und dem B r stenversehiebungsmotor lb vorhandene Zahn- rad-oder Kettenradgetriebe.
Bezweekt die Drehung der Seheibe 3a eine dem Drehwinkel proportionale Drehzahlsteigerung, so muss auch die Drehung des Permanentmagneten 3e der Drehzahl des Kommutatormotors proportional sein. Wie bekannt, ist die Drehzahl eines Kommutatormotors nieht der Bürstenversehie bung proportional. Daher kann der Selsyn- geber 4 in diesem Fall nicht über ein einfaches Getriebe zwischen dem Bürstenversehiebungs- motor und der Bürstenbrücke gedreht werden.
Es gibt eine Anordnung zur Erzielung einer linear steigenden Drehzahl eines Kommu tatormotors, wenn sein Bürstenverschiebungs- motor mit konstanter Drehzahl läuft, das heisst, wenn die Drehzahl des Kommutator- motors direkt proportional der Anzahl Umdrehungen des Bürstenversehiebungsmotors wird. Die Anordnung besteht darin, dass ein oder mehrere Zahnräderpaare mit veränderliehem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Bürstenversehiebungsmotor und den Bürstenhrüeken eingesetzt sind.
Ist die B rstenver sehiebung des Kommutatormotors gemäss der genannten Anordnung ausgeführt, so wird der Selsyngeber 4 über Zahnrad-oder Schrauben- getriebe mit Obersetzung ins Langsame an irgendeine mit konstanter Geschwindiglieit umlaufende Welle zwischen dem Bürstenver sehiebungsmotor und den Zahnrädern mit ver änderlichem Übersetzungsverhältnis ange- schlossen.
Soll die Drehzahl geändert werden und das zweite Reglerprinzip gemäss Fig. 2 zur Anwendung kommen, so wird der Magnet 3e von dem Empfänger 5 durch auf der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtungen auf irgend- eine der folgenden Arten gedreht :
Der Stän- der im Geber 4 oder im Empfänger 5 oder der Ständer oder Läufer in einem Differentialgeber 7 werden in Abhängigkeit von der die Regelung bewirkenden Grösse in der einen oder andern Riehtung so viel gedreht, dass die Einwirkung des Magneten auf den einen der Anker 3f aufhort, worauf das entsprechende Kontaktpaar 3c, 3d schliesst und das entspre- chende Schiitz 2a oder 2b anzieht und den Bürstenversehiebungsmotor 1b anlässt.
Hierdurch ergibt sich, dass die Drehzahl des Motors sich ändert, und der Magnet 31e wird von der Selsyniibertragung in Richtung der Riiek- führung gedreht, das heisst, bis seine Flache mit dem grosseren Radius wieder unter den Weicheisenanker 3f zu liegen kommt, worauf das entsprechende Kontaktpaar 3c, 3d öffnet und den Bürstenverschiebungsmotor 1b stillsetzt. Anstatt der auf der Zeichnung gezeigten mechanischen Verbindung des Gebers 4 mit der Bürstenverschiebungseinrichtung la, 1b kann der Läufer oder der Ständer des Differentialgebers 7 mit der Bürstenverschie- bungseinrichtung 1a, 1b mechanisch verbunden werden, wie mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist.
Der Läufer im Geber 4 ist dann dazu bestimmt, von der Grosse beeinflu¯t zu werden, nach der die Regelung erfolgen soll. Dies ist besonders zweckmässig, wenn die Verstellkräfte des Organs, das die Regelung bewirkt, klein sind. Der Anschluss des Selsyngebers 4 oder des Differentialgebers 7 (angedeutet durch eine gestrichelte Welle) an den Kommutatormotor erfolgt über Zahnrad-oder Kettengetriebe zwischen der Bür- stenbrüeke la und dem Bürstenverschiebungsmotor H.
Dadurch dass man den Selsyngeber über ein Zahnradgetriebe mit veränderlichem tlber setzungsverhältnis antreibt, kann dem drehzahlgeregelten Motor eine Drehzahl beigebracht werden, die nicht nur proportional der Drehung der vorgenannten Scheibe ist, sondern in dem Bereich, der von der Art des Motors und seinen Drehzahlregelorganen bedingt ist, dazu gebracht werden kann, einer beliebigen Kurve zu folgen, in der die Motordrehza. hl eine Funktion des Drehwinkels der Scheibe ist.
In der gleichen Weise wie das Drehzahl regelprinzip für einen Kommutatormotor oben angegeben wurde, kann es auch für die Regelung irgendeines elektrischen Motors verwendet werden, wenn man statt den Bürsten verschiebungsmotor zu beeinflussen, in gleicher Weise einen Regelmotor beeinflusst, der den Kontaktarm eines Drehzahlregelwider- standes dreht, und einen Selsyngeber 4 über ein oder mehrere Zahnräderpaare mit ver anderlichem Ubersetzungsverhältnis so von der Welle für den Kontaktarm beeinflusst werden lässt, dass der Selsyngeber sich proportional mit der Drehzahländerung des Motors ändert.