isynehronmotorenanlage mit Einrichtung für die Überwachung der Beschleuniguugsverhältnisse. In allen Fällen, in denen beim Steuern elektrischer Motoren das Moment der Last unbekannt ist und gleichzeitig grosse Massen zu beschleunigen sind, ist .es wünschenswert, die Beschleunigung und Verzögerung der be wegten Massen zu kennen, um urzulässige Beschleunigungen oder Verzögerungen zu ver meiden.
Ein solcher Fall liegt zum Beispiel vor bei Förderanlagen, bei denen beim Einhängen die Last treibend wirkt. TTm ein bestimmtes Fahrdiagramm innezuhalten, ist es erforder lich, unabhängig von Richtung und Grösse der Last stets eine vorgeschriebene Beschleu nigung innezuhalten. Unzulässige Beschleu nigungen oder Verzögerungen müssen aus Sicherheitsgründen vermieden werden, um gefährliche Beanspruchungen oder bei Köpe- scheiben Rutschen des Förderseils auszu schliessen. Auch im Bahnbetrieb ist es von Vorteil, beim Anfahren auf Steigungen und vor allem beim Bremsen im Gefälle die Be schleunigung bezw. Verzögerung übersehen zu können.
Diese Übersicht ist bei dem be kannten Leonardantrieb mit Gleichstrom mög lich, weil jeder Stellung des Steuerhebels eine nahezu bestimmte Geschwindigkeit des Antriebsmotors entspricht. Bei allen Antrie ben, bei denen zum Anlassen Widerstände im Hauptstromkreise Verwendung finden, wie zum Beispiel bei Asynchronmotoren ist dies indessen nicht mehr der Fall. Hier ist die Geschwindigkeit durch eine bestimmte Stel lung des Anlassers nicht mehr festgelegt, sondern von der Grösse und Richtung der . Last in hohem Masse abhängig. Die Beschleu nigung oder Verzögerung lässt sich daher nicht mehr übersehen und ist von dem Be dienenden nur schwer zu regeln.
Auch die Kenntnis der Stromstärke oder bei Asyn- chronmaschinen der Leistungsaufnahme kann noch keine sichere Auskunft über die auf tretenden Beschleunigungen oder Verzöge rungen geben. Die Stromaufnahme gibt ein Mass allein für das vom Motor entwickelte Prehmoment, Die tatsachliche Beschleunigung während der Anfahrperiode ist aber der Dif ferenz zwischen diesem Motordrehmoment und dem Drehmoment der Last proportional, wird also kleiner, gleich oder grösser sein als die vom Motorstrom bei unbelastetem Motor er zeugte Beschleunigung sein würde, je nach dem die zu hebende Last positiv, Null oder negativ ist.
Im Falle der Verzögerungsbrem sung ist umgekehrt die Verzögerung grösser, gleich oder kleiner als die dem Generator bremsmoment bei unbelastetem Motor ent sprechende Verzögerung sein würde, je nach- dein die zu bremsende Last positiv, Null oder negativ ist.
Nach der Erfindung wird zur Überwachung der Beschleunigung und Verzögerung eines Asynchronmotors die Leistung verwendet, die ein mit Schwungmassen versehener, mit dem Motor durch doppelte Speisung elektrisch gekuppelter Asynchrorimotor aus dein Netze entnimmt oder an dieses zurückgibt.
Zu diesem Zwecke können die Wicklungen des Ständers und des Läufers dieses Eilfs- motors an die Ständerwicklungen und die Läuferwicklungen des Hauptmotors entspre chend oder übers Kreuz angeschlossen sein. Die am Hilfsmotor auftretenden Spannungen und Frequenzen sind also sowohl im Ständer, als auch im Läufer genau die gleichen wie die des Hauptmotors. Innerhalb der durch die Überlastungsfähigkeit gezogenen Grenzen muss daher dieser zweite Motor alle Be wegungen des Hauptmotors kopieren.
Da dieser Kopiermotor im wesentlichen aus schliesslich eine Schwungmasse antreibt; ist beim Anfahren jede Geschwindigkeitszunahme mit einer nur der Beschleunigung entsprechen den Leistungsaufnahme verbunden. Die Watt komponente des von diesem Hilfsmotor auf genommenen Stromes - abzüglich des kleinen Anteils zur Deckung der Eigenverluste bietet somit ein Mass für die Beschleunigung seiner Masse. Da aber der Hilfsmotor alle Bewegungen des Hauptmotors kopiert, gibt der von ihm aufgenommene Wattstrom auch ein Mass für die tatsächliche Beschleunigung des Hauptmotors, und zwar unabhängig von der Richtung und der Grösse der Belastung dieses Motors, weil die Stromstärke des Kopier motors ebenfalls hiervon unabhängig ist.
Man kann daher die Beschleunigung und Ver zögerung dem Auge durch einfachen Einbau eines Wattmeters oder unter Verzicht auf völlige Genauigkeit auch eines Stromzeigers in den mit Netzfrequenz gespeisten Teil des Kopiermotors kenntlich machen.
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Aus führungsbeispiel -der Erfindung dargestellt. n- bedeutet einen vom Netz b gespeisten Asynchron-Drehstrommotor, der die Seil scheibe c für eine Förderanlage antreibt. Seine Geschwindigkeit wird durch den Wider stand d geregelt.
An den Ständer und Läufer dieses Motors ist ein zweiter; kleiner Asyn- chronmotor e mit einer Schwungmasse f an geschlossen, wobei zur Heräbsetzung der Spannung zwischen dem Motor e und dem Ständer des Fördermotors a ein Transforma tor g zwischengeschaltet ist. Zur Messung der dem Kopiermotor e zugeführten Leistung dient das Wattmeter 6r, aus dessen Zeiger stellung die Beschleunigung des Fördermotors erkannt werden und dementsprechend eine Regelung desselben von Hand vorgenommen werden kann.
Die Regelung der Beschleunigung des Fördermotors kann auch selbsttätig einge richtet werden, wenn nämlich an Stelle eines einfachen Wattmeters ein Wattrneterrelais verwendet wird, das auf einen Servomotor einwirkt, der entweder den Schlupfwider- stand d des Fördermotors verändert oder die Bewegungsfreiheit des Steuerhebels beeinflusst. Das Relais tritt in Wirksamkeit, wenn eine bestimmte Beschleunigung der Fördermaschine nicht innegehalten wird.
Die gewünschte Be schleunigung wird am Wattixieterrelais ein gestellt durch Änderung der Vorschaltwider- stände der dünndrahtigen Spule, der Feder spannung oder der Kontaktstellung. Diese Einstellung und damit die Grösse der tat sächlichen Beschleunigung kann auch während der Fahrt in Abhängigkeit vom zurückge legten Weg, -beispielsweise durch eine vom Teufenzeiger aus angetriebene Kurvenscheibe, verändert werden. Es lässt sich dann selbst- tätig ein beliebiges Fahrdiagramm mit ver änderlicher Beschleunigung erreichen.
An Stelle eines Relais mit Servomotor kann auch ein Asynchronmotor mit unver- ketteter Statorwicklung und um seine Axe schwingbarem Rotor zur Erfassung und Re gelung der Beschleunigung verwendet werden. Dieser Motor 7e wird, wie in Fig. 2 der Zeich nung dargestellt, in Reihe mit dem Kopier motor geschaltet: Er verhält sich wie ein Stromtransformator, entspricht also einer dem Kopiermotor vorgeschalteten Drosselspule.
Das Drehmoment dieses "Reihenmotors4 soll dem auf die Regelung der Widerstände oder der Steuerhebellagewirkenden mechanischenDreh- moment für eine bestimmte Beschleunigung, also für eine bestimmte Stromstärke im Kopier- motorkreise, das Gleichgewicht halten. Das hierfür erforderliche Drehmoment des Reihen motors hängt ausser von der Stromstärke von der im Motor verzehrten Spannung ab, die durch die Grösse des Läuferwiderstandes l bestimmt wird, kann also in bequemer -Weise durch Veränderung seines Läuferwiderstandes 1 eingestellt werden.
Für Stromstärken, also auch Beschleunigungen, die von denen ab weichen, für die der Apparat eingestellt ist, wird dann bei unverändertem Läuferwider stand des Reihenmotors sein Drehmoment das an der Regelvorrichtung angreifende mecha nische Drehmoment überwiegen oder ihm nachgeben.
Soll der Reihenmotor auf eine andere konstante Beschleunigung des Hauptmotors arbeiten, so muss entweder das mechanische Drehmoment, das die Verstellung der Wider stände oder der Steuerhebellage herbeizu führen sucht, oder das vom Reihenmotor 1e bei einer bestimmten Stromstärke entwickelte Drehmoment verändert werden. Letzteres ge schieht einfach durch Änderung des in den Läuferkreis geschalteten Widerstandes 1.
Eine Veränderung der eingestellten Be schleunigung kann also durch einfache Wider standsänderung herbeigeführt erden, so dass es auch hier möglich ist, selbsttätig nach einem beliebigen Fahrdiagramm anzufahren. Auch Überregulierung kann vermieden werden. So wird zum Beispiel bei Verwendung des beschriebenen Motorrelais die Abhängigkeit des Drehmomentes des Reihenmotors vom Widerstande hierzu benutzt, indem dieser bei Eintritt der Regelbewegung selbsttätig in Abhängigkeit von dieser verändert wird.
Auch zum Regeln der Verzögerung beim. Bremsen des Hauptmotors ist die Erfindung zu verwenden. Wird der Hauptmotor beim Stillsetzen nach Abschaltung<B>*</B>vom Netz da durch zum bremsenden Generator gemacht, dass man entweder seine Ständer- oder seine Läuferwicklung mit Gleichstrom erregt, wie beispielsweise durch die Batterie in in Fig. 2, und entspreehend seine Läufer- oder seine Stän- derwicklung auf Bremswiderstände schliesst, so wird der Kopiermotor wegen der elek trischen Verbindung seiner Ständer- und Läu ferwicklungen mit denen des Hauptmotors ebenfalls zur Synchronmaschine,
die mit dem Hauptmotor parallel arbeitet und die gleiche Geschwindigkeit wie dieser besitzt Da die Schwungmasse des Kopiermotors seine Be wegung aufrecht zu erhalten sucht, ist eine Verzögerung nur möglich, wenn der Motor ein bremsendes Drehmoment entwickelt. Das bremsende Drehmoment des Motors ist aber proportional der Stärke seines magnetischen Feldes und der Stärke des Stromes in den vom Feld bei der Rotation geschnittenen Leitern. Wird das magnetische .Feld durch unveränderte Gleichstromerregung erzeugt, so ist das bremsende Drehmoment nur abhängig von der Grösse des Bremsstromes. Der Brems strom ist also ein Mass für das bremsende Drehmoment und damit auch für die Grösse der jeweiligen Verzögerung.
Man kann infolgedessen die Verzögerung durch einen Stromzeiger im Kopiermotorkreis kenntlich machen oder durch eine Vorrich tung, deren Wirkung vom Strom abhängig ist, selbsttätig regeln, wenn man diese Vor richtung auf Freigabe des Steuerhebels oder auf Veränderung der Bremswiderstände des Hauptmotors wirken lässt.
Durch Anwendung des Beschleunigungs reglers ist es auch möglich, vollkommen selbsttätige Anlassvorrichtungen nach Art der Druckknopfsteuerungen auszubilden. Bei einer Förderanlage zum Beispiel ist es nur nötig, zur Einleitung der Anfabrperiode den Förder- motor in dem gewünschten Drehsinne einzu schalten und das im Ruhezustande gesperrte Drehmoment der Regelvorrichtung in seiner Wirkung einsetzen zu lassen.
Das weitere Anlassen erfolgt selbsttätig entsprechend der vorher eingestellten Beschleunigung bis zur Erreichung der vollen Fahrtgeschwindigkeit, worauf eine besondere Vorrichtung die Regel vorrichtung für die Beschleunigung wieder sperrt. Zum Stillsetzen mittelst Gleichstrom erregung wird durch einen Anschlag am Teufenzeiger der Läufer von den Anfahr- widerständen abgeschaltet und an eine Gleich stromquelle angelegt; gleichzeitig wird der Ständer vom Netz abgeschaltet und über Bremswiderstände geschlossen (vergl. Fig. 2).
Als Bremswiderstände können auch die An falirwiderstände Verwendung finden. Da der Bremsenergiestrom in umgekehrter Richtung fliesst wie der Beschleunigungsenergiestrom, so muss jedesmal beim Aufheben der Sper rung für das Drehmoment der Regelvorrich tung der Drehsinn der Regelvorrichtung rne- ehanisch oder elektrisch umgeschaltet werden.
Da der Kopiermotor die Bewegung des Fördermotors genau kopiert, kann er gleich zeitig zum Antrieb eines Tachographen und zum Antrieb der Sicherheitsvorrichtungen gegen zu hohe Geschwindigkeiten verwendet werden.
Der im Vorstehenden zur Feststellung der Beschleunigung und Verzögerung von Asynchronmotoren verwendete Kopiermotor kann auch zur Feststellung der Grösse und Richtung des Lastrnomentes verwendet werden. Diese Feststellung ist beispielsweise im Förder betriebe für die Bedienung der Steuerung wichtig. Sieht der Bedienende sofort beim Auslegen des Steuerhebels, dass eine schwere Senklast vorhanden ist, so kann er das Durch gehen des Motors dadurch verhüten, dass er den Steuerhebel beim Anfahren schnell in die Kurzschlussstellung des Anlassers bringt. Allerdings müsste er in diesem Falle Stösse und Seilrutschen infolge zu grosser Beschleu nigung mit in Kauf nehmen.
Die Kenntnis von Grösse und Richtung des Lastmomentes ist auch dann wertvoll, wenn der Asynchronmotor durch Zufuhr von Gleichstrom zu einer Synchronmaschine ge macht wird, um den Motor entweder nur an der Überschreitung der Synchrongeschwindig keit zu hindern oder ihn zur elektrischen Verzögerungsbremsung heranzuziehen, indem man ihn auf das Netz oder auf Widerstände arbeiten lässt. Im ersten Falle ist es zweck mässig, den als Synchrongenerator rückarbei tenden Motor die Energie an das Netz ohne Phasenverschiebung zurückgeben zu lassen. Hierfür ist aber je nach der Belastung die Erregung verschieden gross. Wird diese nicht entsprechend der Grösse der Last bemessen, so besteht die Gefahr, dass das Moment der Last das synchronisierende Moment der Ma schine überwiegt und die Maschine durch geht.
Im zweiten Falle, bei der elektrischen Verzögerungsbremsung, ist die von der Ma schine zu erzeugende Bremsenergie für einen und denselben Bremsweg je nach Grösse und Richtung des abzubremsenden Lastüberschus ses verschieden gross. Die erzeugte Brems energie ist abhängig von der Grösse des Brems widerstandes und der Grösse der Erregung. Da man immer mit dein gleichen Brems widerstand arbeiten wird, der durch die Steuerung proportional der Geschwindigkeits abnahme verkleinert wird, so ist, um gleichen Auslaufsweg zu erhalten, die Stärke der Er regung der Grösse und Richtung der Last anzupassen.
Die Gr,tisse und Richtung des Lastüber schusses kann nun dadurch festgestellt werden, dass man die Differenz zwischen der Leistungs- aufnahnre des Kopiermotors und der des An triebsmotors feststellt. Die von dem Kopier motor während der Anfahrt aufgenommene Leistung entspricht in jedem Augenblick der Differenz zwischen dein Drehmoment 111", des Antriebsmotors und dem Lastdrehmoment Hq dieses Motors. Die von dein Antriebsmotor aus dem Netz entnommene Leistung ist ein Mass für das von ihm entwickelte Dreh- moment Mm.
Die Differenz beider Leistungen gibt demnach ein Mass für das Lastdreh moment M,. Dieses kann dadurch festgestellt werden, dass die den Leistungen entsprechen den Ströme auf die Drehachse eines Instru mentes einander entgegengesetzt zur Ein wirkung gebracht werden, wobei sie mittelst der ohnedies vorhandenen Stromtransforma toren auf vergleichbare Werte übersetzt wer den müssen.
Das auf die Drehachse des In strumentes ausgeübte resultierende Moment ist dann gleich der Differenz zwischen Motor drehmoment weniger Lastdrehmoment einer seits und dem Motordrehmoment allein ander seits, also (111m 37q) <I>-Mm _</I> -Mq, falls die Last q positiv ist. Für negative Last kehrt sich das Vorzeichen um. Ist die Last --- 0, d. h. sind niedergehende und aufgehende Belastung einander gleich, so wird auch Al, <I>- 0,</I> und das Instrument erfährt keinerlei Drehmoment.
Als Messinstrument kann ein Wattmeter mit zwei Spulensystemen ver wendet werden, wie es für die Leistungs- inessung ungleich belasteter Drehstromnetze bekannt ist. Dieses Instrument zeigt sofort bei Beginn der Anfahrt die Grösse und Rich tung eines Lastüberschusses an.
In Fig. 3 der Zeichnung ist ein Aus führungsbeispiel hierfür dargestellt. Aus dem Drehstromnetz b wird der die Förderscheibe o antreibende Asynchronmotor a gespeist, dessen Geschwindigkeit durch den Widerstand d ge regelt wird. Zur Feststellung der Grösse und Richtung des Lastüberschusses q sind Ständer und Läuferwicklung des Antriebsmotors a mit den Ständer- und Läuferwicklungen des Kopiermotors e mit der Schwungmasse f ver bunden. Ferner ist ein Leistungsmesser h mit zwei Spulensystemen i und<I>k</I> vorgesehen, die auf eine gemeinsame Achse d wirken.
Das eine System, i, ist in die Zuführungsleitungen vom Netz zum Kopiermotor eingeschaltet, das andere, k, in die Zuleitungen zum An triebsmotor. Beide Systeme sind so geschaltet, dass die von ihnen auf die Achse l ausge übten Drehmomente einander entgegenwirken. Die Differenz der Drehmomente, die der Grösse der Last q proportional ist, wird durch den Zeiger o an der Skala p angezeigt. Die Rich tung der Last ergibt sich aus der Richtung des Ausschlages des Zeigers.
Entsprechend der während der ganzen Dauer der Fahrt konstanten Anzeige ist dann während der Bremsperiode die der - unausgeglichenen Be-_ lastung entsprechende Gleicbstromerreger- spannung bei dem Ausschlag, der der Rich tung der getriebenen Last entspricht, zu ver ringern, bei dem der Trieblast entsprechen-. den Ausschlag zu verstärken. Diese Einstel lung der Erregerspannung kann von Hand aus oder mittelst eines Servomotors selbst tätig erfolgen. Zur selbsttätigen Regelung der Gleich stromerregerspannung können auch, wie in Fig.4 der Zeichnung dargestellt ist, zwei Asynchronmotoren r und s verwendet werden.
Der eine wird mit dem vom Netz b über den Transformator y gespeisten Teil des Kopiermotors in Reihe geschaltet, der andere wird dein Ständer des Fördermotors a unter Verwendung eines Stromtransforrnators t vor geschaltet. Beide Motoren wirken einander entgegengesetzt auf eine Achse ac, auf der ein Zahnrad v sitzt, das den Regelwider stand to für die Gleichstromerregung verstellt, die durch eine Gleichstrommaschine n ge liefert wird.
Hat der Fördermotor eine posi tive Last zu heben, so überwiegt das Dreh moment des mit ihm verbundenen Relais motors s und verändert die Einstellung der Erregung so lange, bis dieser Drehmoment- überschuss durch das Gegendrehmoment einer beim Verstellen aus der Mittellage gespannten Feder x aufgehoben wird.
Ist dagegen eine treibende Last vorhan den, so überwiegt das Drehmoment des mit dem Kopiermotor verbundenen Relaismotors' und verändert die Erregung im entgegenge setzten Sinne, gleichfalls bis zur Kompensa tion durch eine beim Verstellen immer stärker gespannte Feder y: Das Abgleichen der Dreh momente gegeneinander und in Bezug auf das Gegendrehmoment der Federn erfolgt in einfacher Weise durch Veränderung der Läufer widerstände in den beiden Relaismotoren.