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Elektromotorischer Antrieb, insbesondere für Förderanlagen, mit zwei
auf ein Differentialgetriebe arbeitenden Drehstrom- bzw. Wechselstrommotoren Es
sind elektromotorische Antriebe bekannt, bei denen zwei Drehstrommotoren auf ein
Differentialgetriebe arbeiten, von denen einer zur Erzielung einer hohen oder niedrigen
Antriebsdrehzahl in verschied.enen Drehrichtungen läuft.
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Ferner ist es bekannt, bei Doppelantrieben mit Drchstrommotoren einen
der beiden Motoren mit Gleichstrom einstellbarer Größe im Sinne einer Abbremsung
zu erregen, um hierdurch einen sanften Anlauf zu erzielen.
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Zur Umkehr der Drehrichtung können dabei in bekannter Weise über ein
Umschaltorgan zwei Phasen der Drehstrommotoren vertauscht werden.
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Die Erfindung l;ehandelt ebenfalls einen elektroniotorischen Antrieb
mit zwei auf ein Differentialgetriebe arbeitenden Drehstrom- bzw. @N'echseIstrommotoren,
hei dem die Drehzahlen der Abtriebswelle des Differentialgetriebes bzw. der Abtriebswelle
eines zusätzlich eingeschalteten Übersetzungsgetriebes von den Getriebeübersetzungen
und den Drehzahlen der Antriebsmotoren abhängig sind.
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Die neue Lösung besteht darin, da.ß einerseits zur Erzielung mittlerer
Drehzahlen einer der beiden Motoren mit Gleichstrom abgebremst wird und andererseits
zur Erzielung einer hohen oder s°hr kleinen Drehzahl die Drehrichtung Lins der beiden
Motoren durch Phasenvertauschung umgekehrt wird.
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Er eignet sich insbesondere für Förderanlagen, wie lieispielsw.-ise
Panz,erförderer, Haspeln u. dgl. Beim :\ntriel> nach der Erfindung können mehr Geschwindigkeitsstufen
gefahren «erden als bei den bisher 132-kannten Antri°b.en. Dabei ist bei allen G,eschwindigkeitsstufen
ein nahezu gleich großes Moment vorlianden.
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Bei dem nei; n Antrieb sind dem Verschleiß unt; rliegende mechanische
Bremsen überflüssig. Die Gleichstroniqu°lle für die Gleichstrombremsung zur Erzielung
eines sanften Anlaufs d.er Anlage ist regelbar, indem die Spannurig d°r Gleichstromduelle
vorzugsweise durch ein selbsttätiges Regelorgan während der :\nlaufperiode stetig
vergrößert wird. Zu diesem Zweck kann als Regelorgan ein in die Gleichstromquelle
geschalteter motorisch verstellbarer Widerstand vorgesehen sein, dessen Verstellgeschwindigkeit
so gewählt wird, daß einerseits eine unzulässige Erwärmung des gleichstromgebremsten
Motors vermieden wird und andererseits keine unzulässig hohe Beschleunigung der
Förderanlage erfolgt.
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Ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung ist an Hand der Zeichnungen
nachfolgend näher erläutert; es zeigt Fi:g. 1 eine schematische Anordnung des Antriebes
d°r Fördereinrichtung, Fig.2 ein Schaltbild der Antriebsmotoren mit Gleichstrombremsung
und Hilfseinrichtungen.
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Gemäß Fig. 1 treiben zwei Asynchronmotoren M1 und :112 mit annähernd
gleicher Nenndrehzahl zwei Wellen 1 und 2 eim -- Differentialgetriebes G an, dessen
austreibende Welle 3 über ein Übersetzungsgetriebe U die Förderanlage F antreibt.
Die Einzelübersetzun;gsverhältnisse zwischen den Sonnenrädern 4 bzw. 6 und den zughörigen
Planetenrädern 5 bzw. 7 sind im günstigsten Bereich der Zähnezahlverhältnisse gerade
so gewählt, daß das Gesamtübersetzungsverhältnis etwas vom Wert 1 :2 abweicht, so
daß bei gegenläufig angetriebenen Motoren eine geringe, von Null v°rschiedene Schleichdrehzahl
auftritt, während bei Abbi emsung des einen oder anderen Motors zwei verschiedene
mittlere Drehzahlen und hei gleichlaufenden Motoren die volle Drehzahl erreicht
wird. In allen Fällen ist das maimal abgebbare Moment nahezu gleich groß. Das Übersetzungsverhältnis
ist vorteilhaft kleiner als 1 :2 zu wählen, damit die Schleichdrehzahl bei dauernd
mit gleicher Drehrichtung laufendem 'Motor .111 positiv ist. Als Differentialgetriebe
findet zweckmäßigerweise ein robustes außenverzahntes Stirnraddiffer,entialgetriebe
Verwendung, das den Vorteil hat, insbesondere bei den ,gewünschten Übersetzungsverhältnissen
räumlich um so kleiner (beispielsweise im Vergleich mit einem Planetengetriebe)
ausgeführt zu werden, je kleiner die gewünschte Schleichdrehzahl gewählt ist. Ferner
bestehen bei dem verwendeten Differentialgetriebe keine baulichen Schwierigkeiten
bei einem von 1:2 abweichenden Übersetzungsverhältnis, das einem unsymmetrischen
Iiegelradgetriebe entspräche.
Fig.2 zeigt als Ausführungsbeispiel
die Schaltung für den Antrieb einer Fördereinrichtung, bei der nur eine Förderrichtung
vorgesehen ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird auf die Möglichkeit
der Erzielung einer zweiten mittleren Drehzahl verzichtet, da die Darstellung der
hierfür notwendigen Einrichtungen zum `Verständnis des Erfindungsgedankens nicht
notwendig ist. Sollte es sich als notwendig erweisen, für den Betrieb einer Anlage
zwei mittlere Drehzahlen zu erzielen, so werden die in Fig. 2 für den Motor M2 gezeigten
und im folgenden im einzelnen dargelegten Schaltungsmaßnahmen entsprechend auf den
Motor 1T1 angewendet.
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Insgesamt sind nach dem Ausführungsbeispiel für die Anlage folgende
stationäre Betriebsdrehzahlen vorgesehen: 1. Der Motor 11T1 liegt am Drehstromnetz
und läuft mit Nenndrehzahl, der Motor '412 ist ebenfalls ans Drehstromnetz angeschlossen
.und dreht sich gleichsinnig mit dem Motor 3i. Hierdurch wird die volle Drehzahl
an der Antriebswelle des Getriebes erreicht. Diese Drehzahl dient für das Fördern
im laufenden Betriebe.
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2. Der Motor 34 liegt am Drehstromnetz und läuft mit Nenndrehzahl.
Der Motor 1172 ist gleichstromgebremst und hat praktisch die Drehzahl Null. Es wird
hierdurch an der Antriebswelle dies Differentialgetriebes ungefähr die Hälfte der
vollen Drehzahl erreicht. Diese Betriebsdrehzahl ist speziell für den :Materialtransport
zur Beförderung großer Stücke und zum Einbringen von Versatzmaterial günstig.
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3. Der Motor 11i1 liegt am Drehstromnetz. Der Motor M2 liegt, zum
Motor 1T1 gegensinnig drehend, ebenfalls am Drehstrorn.netz. Hierdurch wird ein
Zehntel .der Antriebsdrehzahl erreicht. Diese Betriebsdrehzah1 ist günstig für Montagen,
Reparaturen usw.
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Gemäß Fig.2 sind an ein Drehstromnetz 1' zwei Asynchronmotoren
31, und M2 über einen Trennschalter T bzw. einen Trennumschalter TU und Schütz
S1 bzw. S2 angeschlossen. Der Trennschalter T für den Motor :11i braucht dabei keine
Umschaltmöglichkeit zu besitzen, wenn für die Förderanlage nur eine Förderrichtung
vorgesehen ist. Die Magnetspule des Schützes S1 kann über einen Schließer Ei an
zwei Phasen des Netzes N gelegt werden und hält sich nach Betätigung des Schützes
S1 über seinen Selbsthaltekontakt s1 am Netz a`. Der Motor 1111 läuft mit seiner
Nenndrehzahl und treibt den leer laufenden Motor M, in der entgegengesetzten Drehrichtung
mit gleicher Drehzahl an. In der Zuleitung zum Motor Ml ist hinter dem Schütz S1
ein Hilfsnetz NH abgezweigt, an dem wahlweise über zwei Drehstromschütze SR bzw.
SL ein Hilfsmotor HII angeschlossen werden kann. Die Welle des Hilfsmotors ist mit
dem Kontaktarm Ka eines Hauptstromreglers Hr gekuppelt und der Drehpunkt des Kontaktarmes
Kg mit dem Hilfsnetz 1'H leitend verbunden. Die Widerstandswicklung des Hauptstrom.reglers
Hr ist in zwei Teile unterteilt, die über die Stromspule eines Stromrelais R2 leitend
miteinander verbunden sind. Das eine Ende der Widerstandswicklung ist unmittelbar
an die Primärseite eines Transformators Ti- angeschlossen und über die Primärwicklung
mit der Phase II des Hilfsnetzes NH verbunden. Der Sekundärkreis des Transformators
Tr liefert über Gleichrichter G und über die Kontakte eines Gleichstromschützes
SG dem Motor M2 Gleichstrom, wenn durch das Schütz S2 und gegebenenfalls auch den
Trennumschalter T U der Motor 11I2 vom \retz 1,' getrennt ist. Ein Hilfsrelais
R1 mit mehreren Hilfskontakten r1 liegt zwischen den Phasen I und Il des Hilfsnetzes
NH. Es ist .einmal über einen Öffner .-I., und seinen eigenen Hilfskontakt r1 .unmittelbar
und zum anderen über den Öffner A." einen Schließer E, und einen Kontakt
UR geführt. r Ein Hilfskontakt t" des- Trennumschalters T U mit zwei
Endstellungen V und L und einer Mittelstellung H erlaubt das Relais R3 entweder
über die Hilfskontakte r1 und r2 oder über die Kontakte e und r1 einzuschalten.
Weitere Einzelheiten der Schaltung sind im folgenden näher erläutert.
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Die Betätigung der Einrichtung geschieht wie folgt: Durch Drücken
des Schließers El (oder gegebenenfalls durch ein; nicht dargestellte Fernbedienung)
spricht das Schütz S1 an und. schaltet den Motor 34 an das Netz N. Der Motor
.H. treibt wie erwähnt den Motor :1I2 in entgegengesetzter Drehrichtung an, solange
der Motor h12 nicht erregt ist und kein Moment am Abtrieb des Differentialgetriebes
entwickelt. Die Förderanlage bleibt demgemäß im Stillstand. Mit dem Einschalten
des Motors M1 liegt am Hilfsnetz :`-H Spannung und falls sich der Kontaktarm Ka
nicht gerade in der in der Fig. 2 dargestellten Anfangsstellung befindet, bei der
der untere Kontakt U" geschlossen ist. sondern in einer beliebigen anderen Stellung,
bei der der obere Kontakt U" geschlossen ist, so kann je nach Stellung des Kippumschalters
K entweder das Schütz SL oder SR entsprechen und den Hilfsmotor H_11 in einer solchen
Richtung antreiben, daß der Kontakt Ka -- wie im folgenden näher erläutert - in
seine dargestellte Ausgangsstellung gebracht wird, d. h. der untere Kontakt U""
wird geschlossen. Durch den Kontaktarm Ka des Hauptstromreglers Hr- wird der Kippumschalter
K in der Endlage des Kontaktarmes Ka in die Stellung a umgeschaltet. In Abhängigkeit
von der Stellung des Kippumschalters. K ist die Drehrichtung des Hilfsmotors HM
festgelegt, und zwar wird der Kontaktarm Ka durch den Hilfsmotor H11 von seiner
dargestellten Ausgangsstellung in seine Endstellung bewegt, wenn der Kontakt a geschlossen
ist, dagegen in seine dargestellte Ausgangsstellung zurückgebracht. wenn der Kontakt
e geschlossen ist.
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Zur Gleichstrombremsung des Motors 3L, wird durch Betätigung des Schließers
E2 (bei Ausgangsstellu:ng von Kg) das Relais R1 an Spannung gelegt, dessen
Hilfskontakt r1 das Gleichstromschütz SG einschaltet und dieses den Motor@U2 über
die Gleichrichter GL an die Sekundärwicklung des Transformators Tr legt. Der Motor
:b12 wird durch die Gleichstromerregung abgebremst. Gleichzeitig läuft die Fördereinrichtung
an. Der Kontaktarm Ka. «-irl von seinem Hilfsmotor HlfJ mit einer zweckmäßig gewählten
Geschwindigkeit, die eine Zunahme der Gl.eichstromerregung in dem Maße bewirkt,
daß einerseits keine unzulässige Erwärmung des gleichstromgebremsten Motors 11I2
und andererseits keine gefährliche Beanspruchung der Förderanlage erfolgt, in seine
Endlage gedreht und schaltet dabei stetig Widerstände ab, so daß die Spannung am
Transformator Ti- steigt und damit die Gleichstromerregung zunimmt. Das Stromrelais
R2 bleibt so lange erregt, bis seine An.schlußkont.akte vom Kontaktarm Ka überlaufen
sind.
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Sofern der Trennumschalter TU in die Stellung für die Schleichdrehzahl
gelegt ist, d. h. sein Kontakt tu in der Stellung L steht, wird durch das
Abfallen des Stromrelais R2 das Hilfsrelais R3 eingeschaltet. Dieses schaltet seinerseits
über seinen Hilfskontakt -r3 das Glieichstromschütz SG ab und über einen zweiten
gekuppelten Hilfskontakt r3 gleichzeitig das Schütz S2 ein, so daß der Motor s112
mit einer Felddrehrichtung, die der des Motors 11T1 entgegengesetzt ist, am Drehstromnetz
liegt und die Fördereinrichtung beispielsweise
mit einem Zehntel
der maximalen Geschwindigkeit läuft. Der Kontaktarm Ka des Hauptstromreglers Hr
läuft bis in seine Endlage und bleibt dort nach Umschaltung von K in dessen Endstellung
e stehen, bis. das Schütz S2 durch Betätigung des Öffners A2 abgeschaltet und dadurch
die Fördereinrichtung stillgesetzt wird.
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Bei einer gewünschten anderen Drehzahl, beispiels-,veise der halben
Drehzahl, wird der Trennumschalter TU in seine Mittelstellung gelegt, d. h. also
der Kontakt tu befindet sich in der dargestellten Lage. In dieser Stellung
des Trennumschalters T U wird die Gleichstromerregung bis zur Endlage des
Kontaktarmes Ka vom Hauptstromiregler Hr stetig gesteigert und bleibt mit dem erreichten
Höchstwert bestehen, d. h. das Schütz SG bleibt geschlossen.
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Zum Antrieb der Fördereinrichtung mit voller Geschwindigkeit wird
der Trennumschalbor TU so geschaltet, daß sein Kontakt tu die Stellung h
einnimmt. In diesem Fall wird der Motor M2 nach Erreichen der Endlage des. Kontaktarmes
Ka durch die Umschaltung des Kippumschalters K von der Gleichspannung an (las Drehstromnetz.
angeschlossen, und zwar infolge der Stellung des Trennumschalters TU so, daß die
Drehfeldrichtung gleichsinnig mit der des Motors m1 ist.
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Zur Vermeidung der gleichzeitigen Einschaltung beider Schütze der
einen oder anderen Gruppe sind die Schütze SR und SL des Hilfsmotors H .A1
und die Schütze SG und S2 des Motors M2 über Kontakte SL, SR bzw. SZ, SG elektrisch
verriegelt. Das im Stromkreis des Hauptstromreglers Hr vorgesehene Stromrelais R2
fällt stets nach einer durch die Kontaktarmgeschwindigkeit festliegenden Zeit ab
und löst seinen Schaltvorgang aus. Die Umschaltung des Motors M2 von Gleichstromerregung
auf Drehstroinanschluß erfolgt also, wenn der Kontakt t" in der Stellung
L für Schleichdrehzahl steht, unabhängig von der erreichten Drehzahl in Abhängigkeit
von der Verstellzeit. Die Fördergeschwindigkeit, bei welcher der -Motor 112 mit
Gegendrehfeld an das Drehstromnetz angeschlossen wird, ist also von der Belastungunabhängig.
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Im Rahmen der Erfindung kann es vorteilhaft sein, die Umschaltung
des Motors 1I2 vom Gleichstrom- an das Drehstromnetz X dann vorzunehmen, wenn die
Fördergeschwindigkeit infolge der gesteigerten Gleichstromerregung gerade den gewünschten
Wert erreicht hat. Das kann beispielsweise über Kontakte eines an geeigneter Stelle
des Untersetzungsgetriehes U angeordneten Bandwächters geschehen. Der Bandwächter
übernimmt in diesem Falle die Funktion des Stromrelais R2. Es ist aber auch möglich,
an Stelle des Stromrelais R, ein vom Hauptstromregler Hr unabhängiges Zeitrelais
vorzusehen, dessen Kontakt an Stelle des Kontaktes r2 angeordnet wird.
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Im Rahmen der Erfindung kann als Regelorgan auch ein Magnetverstärker
vorgesehen werden, dessen Magnetisierungsstrom durch einen motorisch angetriebenen
Regehviderstand gesteuert wird. Der Magnetisierungsstrom kann auch vom Lastgleichstrom
abgezweigt und über ein Verzögerungsglied der Erregerwicklung des -Magnetverstärkers
zugeführt werden. Ferner ist es möglich, einen Magnetverstärker mit Selbstsättigung
vorzusehen, der dann in den Sekundärkreis eines zur Spannungsanpassung dienenden
Transformators geschaltet ist.
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Es ist vorteilhaft, daß die Gleichstromerregung so bemessen wird,
daß die Summe der Ständer und Läuferverluste des gleichstrommagnetisierten Asynch,ronmotors
bei Dauerbetrieb und einer mittleren Drehzahl der Fördereinrichtung ein Minimum
oder annähernd ein Minimum betragen, damit zur Ableitung der auftretenden Verlustwärme
ausschließlich die Wärmestrahlung (unter Verwendung eines Isolationsmaterials entsprechender
Festigkeit) herangezogen zu werden braucht. Dies hat den Vorteil, daß die Motoren
räumlich beliebig angeordnet werden können. Die Motoren können aber auch räumlich
so angeordnet werden und gegebenenfalls noch mit gesonderten Luftführungsmiteln
versehen sein, daß die aus einem Motorengehäuse ausströmende Kühlluft je-@veils
den anderen Motor bestreicht, so d'aß bei Stillstand des gleichstromgebremsten Motors
die Abluft des laufenden Motors zur Kühlung des stillstehenden Motors mitbenutzt
werden kann.
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Mit dem neuen Antrieb kann insbesondere durch K achschalten einer
hydraulischen Kupplung am Motor .lli im Zusammenwirken mit den vorgenannten Einrichtungen
ein besonders elastischer Betrieb der gesamten Anordnung erreicht werden.