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Anfahr- und Bremseinrichtung für die Teilantriebe eines Mehrmotorenantriebes mit Sammelschienenspeisung Bei Mehrmotorenantrieben, bei denen die Teilan- triebe von einer gemeinsamen Sammelschiene gespeist werden, werden in vielen Fällen, insbesondere bei Papiermaschinenantrieben, die Teilantriebe nicht gemeinsam hochgefahren und gemeinsam abgebremst, sondern die Teilantriebe werden einzeln hochgefahren und auf die Sammelschiene geschaltet bzw. einzeln von dieser abgenommen und bis zum Stillstand abgebremst.
Zur Durchführung dieser übergabeuni übernahmevorgänge wird meist eine eigene steuerbare Stromquelle, insbesondere ein Gleichstromgenerator vorgesehen, die dann entsprechend gesteuert wird. Es ist auch bekannt, die zuvor beschriebenen Anfahr- und Bremsvorgänge selbsttätig zu steuern. Zu diesem Zwecke wird die Erregung des Anfahrgenerators durch einen motorisch angetriebenen Steller gesteuert. Der Stellmotor wird hierbei von einem Relais geschaltet, welches zum Vergleich der Generator- und der Sammelschienenspan- nung dient. Die übergabe bzw. übernahme erfolgt dann, wenn die Spannungen einander gleich sind.
Bei einer solchen Steuerung muss die Laufzeit des Stellers den unterschiedlichen Leistungen der Teilantriebe angepasst werden, was nicht immer einfach ist. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich aber noch dann, wenn gefordert wird, dass die Teilantriebe konstant beschleunigt werden sollen, da in diesem Falle die Stellantriebe an die krummen Kennlinien der Generatoren angepasst werden müssen. Solche Einrichtungen sind sehr kompliziert, erfordern besonders bei grossen Leistungen erheblichen Platz und erhebliche Wartung. Ferner geht für die Laufzeit des Stellers im Leerlauf relativ viel Zeit verloren, so dass die Übergabe- und Übernahmevorgänge erheblich Zeit beanspruchen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine A nfahr- und Bremseinrichtung für die Teil- antriebe eines Mehrmotorenantriebes mit Sammel- schienenspeisung, mit der die verschiedenen einzelnen Teilantriebe nacheinander hochgefahren und auf die Sammelschiene geschaltet bzw. von dieser abgenommen und bis zum Stillstand abgebremst werden.
Gemäss der Erfindung werden bei einer derartigen Einrichtung die zuvor beschriebenen Nachteile dadurch beseitigt, dass eine steuerbare Stromquelle vorgesehen ist, der eine Stromregelung zugeordnet ist, deren Sollwert von einer überlagerten Spannungsregelung geführt ist. Als Strom- und Spannungsregler werden vorzugsweise Röhren-, Transistor- oder Transduktorregler verwendet.
Bei einer derart ausgebildeten Anordnung können alle Vorgänge in der kürzesten Zeit ausgeführt werden, insbesondere das Abnehmen und Bremsen der einzelnen Antriebe in Fällen einer Störung an der Maschine. Infolge der möglichen Rückführungen ist die Dynamik der einer Steuerung mit motorisch angetriebenen Stellern bei weitem überlegen.
Vorzugsweise wird mit Hilfe einer Einrichtung der Sollwert für den Stromregler der steuerbaren Stromquelle auf einen dem jeweiligen Teilantrieb angepassten Wert begrenzt. Die Schaltung kann hierbei derart ausgebildet sein, dass die für die verschiedenen Teilantriebe vorbestimmte Strombegrenzung bei Anwahl des entsprechenden Teilantriebes selbsttätig wirksam wird. Durch die Begrenzung des Stromes kann das Anfahren und Bremsen auch bei veränderlichen Schwungmassen innerhalb kürzester Zeit ausgeführt werden, ohne dass hierbei die An- triebsmotoren überlastet werden.
Damit keine Momentenstösse bei .der Umschaltung auf andere Strom-
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begrenzungswerte auftreten können, werden die unterschiedlichen Strombegrenzungswerte für den Stromregler der steuerbaren Stromquelle vorzugsweise über ein Verzögerungsglied, z. B. RC-Glied eingegeben.
Die Einrichtung ist zweckmässig derart ausgebildet, dass zu Beginn eines jeden Vorganges als Sollwert für den Spannungsregler der steuerbaren Stromquelle die Ankerspannung des betreffenden Teilmotors verwendet wird, gleichgültig, ob er sich im Stilltand oder im Lauf befindet. Nach dem Einschwingen des Istwertes auf den Sollwert kann der betreffende Teilmotor mit der steuerbaren Stromquelle zusammengeschaltet werden. Nach dem Zusammenschalten kann als Sollwert für den Spannungsregler der steuerbaren Stromquelle wahlweise entweder die Spannung der Sammelschiene zum Hochfahren, die Spannung Null zum Abbremsen, die Kriechspannung oder eine wählbare Sollspannung, beispielsweise für eine Hilfsgeschwindigkeit verwendet werden.
Sind alle gewünschten Vorgänge abgeschlossen, so wird mit Vorteil der Sollwert der Spannungsregelung der steuerbaren Stromquelle auf die Spannung Null gelegt.
Während des Hochfahr- und Abbremsvorganges ist der Drehzahlregler des jeweiligen Teilantriebes gesperrt. Beim Hochfahren wird die Sperre der Drehzahlregelung des Teilantriebes nach dem Ein- schwingea des Istwertes auf den Sollwert der Spannungsregelung aufgehoben, also bevor der Antrieb auf die Sammelschiene geschaltet wird. Vorzugsweise bleibt die steuerbare Stromquelle nach der Freigabe des Drehzahlreglers des Teilantriebes noch so lange zugeschaltet, bis der Einschwingvorgang des Teilantriebes auf seinen vorgegebenen Drehzahl-Sollwert abgeklungen ist.
Dadurch werden die beim Einschwingen der Drehzahlregelung der Teilantriebe eventuell auftretenden Stromspitzen durch die Strombegrenzung des Anfahrgenerators :aufgefangen. Die Regeleinrichtungen der Teilantriebe brauchen somit selbst mit keiner Strombegrenzungseinrichtung ausgestattet zu sein. Dies betrifft insbesondere Anlagen, bei denen im Betrieb keine wesentlichen Lastschwankungen zu erwarten sind, wie beispielsweise bei Papiermaschinen. Dadurch ist aber auch die Möglichkeit gegeben, dass im Bedarfsfalle Anfahrgenera- tor und Sammelschiene parallelgeschaltet werden, da durch die Begrenzung des Stromsollwertes die Einspeisung des Anfahrgenerators begrenzt wird.
In der Zeichnung ist das Prinzip der erfindungsgemässen Anfahr- und Bremseinrichtung beispielsweise schematisch dargestellt.
Mit 1 sind zwei Motoren eines Mehrmotorenantriebes dargestellt, die durch eine Anfahr- und Bremseinrichtung aus dem Stillstand nacheinander hochgefahren und auf eine Sammelschiene 2 geschaltet oder von dieser abgenommen und stillgesetzt werden sollen. Hierzu ist eine weitere Sammelschiene 3 vorgesehen, die im folgenden als Anfahrschiene bezeichnet wird. Für jeden Teilmotor 1 ist in be- kannter Weise ein Regler 4 mit einer Endstufe 5 vorgesehen, der beispielsweise auf das Feld 6 des Motors wirkt. Dein Drehzahlregler 4 wird über eine Tachomaschine 7 der Istwert und über eine Stelleinrichtung der Sollwert zugeführt.
Mit Hilfe von Schützkontakten 9 und 10 kann der Teilmotor 1 entweder auf die Anfahrschien- 3 oder auf die Betriebsschiene 2 geschaltet werden.
Die Anfahreinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Anfahrgenerator 11, der über das Feld 12 von einem Stromregler 13 und einer Endstufe 14 beeinflusst wird. Der Istwert des Stromes wird z. B. über einen Wandler 15 gewonnen. Der Sollwert des Stromregelkreises wird von einem diesen überlagerten Spannungsregelkreis geführt. Mit 16 ist der Spannungsregler bezeichnet. Der Vergleich von Sollwert und Istwert der Spannungsregelung erfolgt zum Zwecke der Potentialtrennung über einen Gleich- spannungs-Wandler 17. Mit Hilfe einer Schalteinrichtung 18 können die benötigten Sollwerte für den Spannungsregler 16 zur Wirkung gebracht werden.
Als Schalteinrichtung 18 kann ein selbsttätig schaltbarer Wähler, eine Schützenkette oder eine sonstige Schützensteuerung Verwendung finden. Die entsprechende Steuereinrichtung für sämtliche Vorgänge ist mit 19 angedeutet. Es wird ferner bemerkt, dass an Stelle eines Gleichstromgenerators als Spannungsquelle auch jede beliebig andere steuerbare Spannungsquelle verwendet werden kann. Schliesslich ist mit 20 die verzögerbare Strombegrenzung des Stromregelkreises angedeutet.
Zum Anfahren wird der Teilantrieb durch Schlie- ssen des Kontaktes 10 des Anfahrschützes an die Anfahrschiene 3 gelegt. Gleichzeitig wird der zugehörige Drehzahlregler 4 gesperrt. Dies ist durch einen Schaltkontakt 21 angedeutet, der in diesem Falle dann geschlossen ist. In der Anfahrstellung befindet sich der Kontakt der Schalteinrichtung 18 in der Stellung Null, in der der Spannungsregelung der Sollwert Null vorgegeben wird. Anschliessend wird der Kontakt der Schalteinrichtung 18 in die Stellung 1 gebracht.
Dadurch wird die Spannung des Motors gleich der des Generators gemacht, so dass anschliessend durch Schliessen des Kontaktes 22 beide parallel geschaltet werden können. Es braucht also bei dem Anfahrvorgang der Stillstand des Antriebes 1 nicht abgewartet zu werden, vielmehr kann bei jeder Drehzahl des Antriebes eine Parallelschaltung vorgenommen werden. Nach dem P@arallelschalten wird der Kontakt der Schalteinrichtung 18 auf die Schaltstufe 2 weitergeschaltet.
In dieser Stellung wird nun als Sollwert für den Drehzahlregler 16 die Betriebsschienenspannung vorgegeben. Der Teilantrieb wird nun mit der für ihn passenden Strombegrenzung hochgefahren, bis seine Ankerspannung gleich der Btrsebsschienenspannung geworden ist. Sodann wird der Regler 4 durch Öffnen des Sperrkontaktes 21 freigegeben, so dass sich dessen Drehzahl auf seinen durch die Einrichtung 8 vorgegebenen Sollwert einschwingen kann, wobei die
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Strombegrenzung des Anfahrgenerators wirksam bleibt.
Anschliessend wird der Antrieb durch Einlegen des Kontaktes 9 des Betriebsschützes mit der Betriebsschiene 2 parallel geschaltet und sodann durch Öffnen des Kontaktes 10 von der Anlassschiene getrennt, wobei der tlbernahmestoss von der Spannungsregelung der Betriebsschiene aufgefangen wird. Nach diesen Vorgängen wird die Schalteinrichtung zur weiteren Bereitschaft in die Stellung Null gebracht, wo der Generator in kürzester Zeit auf die Spannung Null geregelt wird.
Das Abfahren und Abbremsen eines Teilantrie- bes von der Betriebssammelschiene 2 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge wie das Anfahren. Der an der Anfahrschiene 3 liegende Generator 11 wird in der Stellung 2 des Betriebsschalters 18 innerhalb kürzester Zeit auf die jeweilige Betriebsschienenspannung gebracht. Durch Einlegen des Kontaktes 10 des zugehörigen Anlassschützes wird die Anfahrschiene 3 parallel mit der Betriebsschiene geschaltet, wobei die Strombegrenzung 20 des Generators 11 wirksam ist, so dass eventuell auftretende Stromspitzen aufgefangen werden.
Anschliessend wird der Teilantrieb durch Öffnen des Kontaktes 9 seines Betriebsschützes von der Betriebsschiene getrennt und daraufhin der zugehörige Drehzahlregler 4 gesperrt. Durch Umlegen der Schalteinrichtung 18 von der Stellung 2 in die Stellung Null wird der Antrieb anschliessend mit Strombegrenzung innerhalb kürzester Zeit auf Stillstand abgebremst.
Dieser Vorgang kann auch so ablaufen, dass mit dem Kommando Abschalten zuerst der Antrieb durch Öffnen des Schützes 9 von der Sammelschiene getrennt und durch Schliessen von 10 auf die Anfahrschiene gelegt wird. Anschliessend wird der Spannungssollwert auf die Schalterstellung 1 gelegt und nach Einschwingen der Motor mit dem Anfahrgenerator 11 parallel geschaltet. Das Abfahren wird wieder durch Kontakt 0 am Schalter 18 eingeleitet.
In der mit 19 angedeuteten Steuereinrichtung werden alle Vorgänge in der richtigen Reihenfolge festgelegt, so dass praktisch für jeden Teilantrieb nur zwei Drucktaster vorgesehen sein müssen, wobei der eine Druckraster den Anfahrvorgang und der andere Drucktaster den Abfahrvorgang einleitet. Die Einrichtung zur Steuerung des Ablaufes der verschiedenen Vorgänge .ist vorzugsweise aus kontaktlosen Elementen aufgebaut.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, findet der Vergleich von Sollwert und Istwert der Spannungsregelung der steuerbaren Stromquelle auf der Eingangsseite eines Gleichspannungswandlers statt. Da der Spannungswandler in Differenzschaltung liegt, erfolgt das Parallelschelten mit sehr hoher Genauigkeit. Die selbsttätige Weiterschaltung auf den nächstfolgenden Vorgang erfolgt stets dann, wenn die Eingangs- oder Ausgangsspannung des Gleichspannungs- wandlers auf einen bestimmten vorgegebenen Wert abgesunken ist.
Die Strombegrenzung 20 für den Stromregler 13 wird für die Teilantriebe verschiedener Leistung in der jeweils richtigen Grösse vorgewählt. Bei der Auswahl des jeweiligen Teilantriebes wird sodann auch die diesem Teilantrieb entsprechende Strombegrenzung zur Wirkung gebracht. Für die Regler der Teilantriebe kann somit eine Strombegrenzung entfallen, falls grosse Lastschwankungen im Gleichlaufbetrieb nicht auftreten können, da bei den kritischen Vorgängen, wie Anfahren, Abfahren und Parallelschelten die Strombegrenzung des Anfahrreglers wirksam ist.
Die gesamte Einrichtung arbeitet ohne mechanische Steller, daher mit der grösstmöglichen Geschwindigkeit und Bereitschaft.
Sollte ein Antrieb aus irgendwelchen Gründen abgeschaltet sein und freilaufen, braucht man seinen Stillstand nicht abzuwarten; vielmehr kann er bei jeder Drehzahl mit dem Anfahrgenerator parallel geschaltet und auf die Sammelschiene oder in den Stillstand geführt werden. Auch andere Betriebszustände wie Kriechen, Rückwärtsfahren können in gleicher Weise angesteuert werden.
Zu diesem Zwecke kann die Schalteinrichtung 18 zusätzliche Stellungen für zusätzliche voreinstellbare Sollwerte besitzen. In der Zeichnung ist eine solche Stellung angedeutet, die mit 3 bezeichnet ist.
An Stelle der Wandler zur Potentialtrennung können auch direkte Abgriffe von Strom- und Spannung benutzt werden, soweit die Eingangspotentiale der Regler dies erlauben.
Die erfindungsgemässe Anfahr- und Bremseinrich- tung kann überall dort mit Vorteil Verwendung finden, wo ein oder mehrere einzelne Antriebe auf eine bestimmte Betriebsspannung hochgefahren werden sollen, wobei als Betriebsspannung auch die Spannung eines einzelnen Generators oder Motors angesehen werden kann.