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Steuerung für Mehrmotorenantriebe mit Drehstrommotoren Bei den bekannten
Drehstrom-Mehrmotorenantrieben für mehrteilige Arbeitsmaschinen oder Maschinenkombinationen
wird vielfach ein bestimmtes Geschwindigkeitsverhältnis der einzelnen Motoren zueinander
aus der Eigenart der Gutbehandlung heraus vorgeschrieben. Bei der Bearbeitung von
Textil- und Papierbahnen wie auch bei der Bearbeitung von Metallbändern, Walzgut
u. dgl. wird meistens ein Gleichlauf der Motoren verlangt, um Bandrissen oder Unregelmäßigkeiten
in der Bearbeitung vorzubeugen. Vor allem beim Mehrmotorenantrieb in der Textilindustrie
wird eine feinstufige Drehzahlabstimmung der Teilmotoren untereinander gefordert,
wobei das Grundgeschwindigkeitsniveau selbst in einem großen Bereich schwanken kann.
Der für derartige Antriebe vielfach verwendete Drehstrom-Kommutatormotor läßt sich
hierbei leicht z. B. dadurch regeln, daß die Bürsten verstellt werden, so daß genau
wie beim ankerspannungsgeregelten Gleichstrommotor praktisch beliebig hohe Drehzahlsteuerbereiche
einstellbar sind. In gleicher Weise lassen sich Drehstrom-Schleifringläufermotoren
verwenden, wobei Widerstände im Läuferkreis zu- und abgeschaltet werden. Werden
dagegen Kurzschlußläufermotoren verwendet, so ist es notwendig, die dem Ständer
zugeführte Spannung zu ändern.
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Zur Messung der Regelabweichung der einzelnen Antriebe werden bei
diesen Bearbeitungsvorrichtungen Gleichlaufmeßwerke verwendet, die von der Bandgeschwindigkeit
mittel- oder unmittelbar abhängig beaufschlagt werden. Bei üblichen Gleichlaufregelungen
werden beispielsweise Tänzer-, Waagebalken- oder Spannwalzen u. dgl. als Gleichlaufmeßwerk
verwendet. Hierbei müssen diese Gleichlaufmeßwerke nicht nur die relativ kleinen
Drehzahlunterschiede, wie sie zur Erzielung des eigentlichen Gleichlaufs notwendig
sind, überwachen, sondern darüber hinaus nehmen sie an der Einstellung des für den
gesamten Mehrmotorenantrieb gewünschten Grundgeschwindigkeitsbereiches teil.
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Die Drehzahl jedes Folgemotors ist bei den meisten Mehrmotorenantrieben
durch die Drehzahl des vorgeschalteten Teilmotors bestimmt. Die auf das einzelne
Gleichlaufmeßwerk einwirkende Regelabweichung ist nichts anderes als der Geschwindigkeitsunterschied
zwischen dem in das Meßwerk ein- und auslaufende Band. Wird nun beispielsweise eine
Tänzerwalze als Meßwerk verwendet, so ergibt sich aus den obengenannten Abhängigkeiten
die Stellzeit für die Tänzerwalze beim Durchlauf ihres gesamten Hubes. Es läßt sich
mathematisch leicht feststellen, daß die Stehzeit um so kürzer wird, je größer die
Geschwindigkeitsdifferenz und je kleiner der Tänzerwalzenhub ist. Wird beispielsweise
mit H der Tänzerwalzenhub, mit T" die Anlaufzeitkonstante des Antriebes einschließlich
der Maschinen, mit va die festgelegte maximale Geschwindigkeit in m/min und mit
q der Drehzahlstellbereich der Tänzerwelle im Verhältnis zu der maximalen Drehzahl
bezeichnet, so besteht die Beziehung H>2-yj-vo#Ta. Es ergibt sich daraus, daß durch
eine Verringerung des Drehzahlbereiches y7 der Tänzerwalze eine Verringerung ihres
Hubes erzielt werden kann. Während nämlich große Hübe den Aufbau der Gesamtanordnung,
insbesondere die Unterbringung der Gleichlaufmeßwerke in der Bearbeitungsvorrichtung,
erschweren, führen kleine Hübe bei den bekannten Gleichlaufregelungen zu Pendelungen.
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Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, hat man bereits bei Gleichstrom-Mehrmotorenantrieben,
die in weiten Grenzen geregelt und in genauem Gleichlauf gehalten werden sollen,
vorgeschlagen, daß der Regelbereich der von den Gleichlaufmeßwerken beeinflußten
Feldregler in Abhängigkeit von der Arbeitsgeschwindigkeit verändert wird. Auf diese
Weise wird erreicht, daß der Steuerbereich der Meßwerke auf die Ausregelung der
für den Gleichlauf notwendigen Drehzahldifferenzen begrenzt und die Arbeitsgeschwindigkeit
für den gesamten Mehrmotorenverband unabhängig von der Feinregelung eingestellt
werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese vorteilhafte bei Gleichstrom-Mehrmotorenantrieben
verwendete
Steuerung auch bei Mehrmotorenantrieben mit Drehstrommotoren einzuführen. Die bei
den Gleichstrom - Mehrmotorenantrieben bekanntgewordene Lösung läßt sich jedoch
nicht ohne weiteres auf Drehstrom-Mehrmotorenantriebe übertragen, da dort ganz andere
Verhältnisse vorliegen. So läßt sich beispielsweise die bei Gleichstromantrieben
übliche Steuerung der Ankerspannung der Motoren zur Einstellung einer anderen Arbeitsgeschwindigkeit
bei Drehstromtantrieben nur in Sonderfällen verwirklichen, da der auf diese Weise
erzielbare Regelbereich klein ist. Ein erheblich größerer Regelbereich läßt sich
beispielsweise bei Verwendung von Drehstrom-Kollektormotoren erzielen. Bei einem
bekannten Mehrmotorenantrieb dieser Art wird hierbei vorgeschlagen, die Einstellung
der Arbeitsgeschwindigkeit von einem dem Mehrmotorenverband angehörenden Leitmotor
aus durch Verschiebung der Bürstenbrücke desselben vorzunehmen. Die Übertragung
dieser Einstellung auf die Folgemotoren erfolgt hierbei mit Hilfe einer von dem
Leitmotor angetriebenen Gebermaschine, die über elektrische Differentiale der Gleichlaufeinrichtungen
auf die Bürstenbrücken der Folgemotoren einwirkt. Diese bekannte Anordnung hat jedoch
den Nachteil, daß die Folgemotoren der Einstellung des Leitmotors nur langsam nachfolgen,
so daß das Arbeitsgut hohen Beanspruchungen unterworfen ist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Steuerung
für Mehrmotorenantriebe mit Drehstrommotoren, bei denen die Arbeitsgeschwindigkeit
von einem Leitmotor über eine mechanische oder elektrische Leitwelle eingestellt
(Grobeinstellung) und der relative Gleichlauf über Gleichlaufeinrichtungen mechanischer
oder elektrischer Art (Feineinstellung), z. B. durch Tänzerwalzen, aufrechterhalten
wird, insbesondere für Mehrmotorenantriebe von Textilmaschinen. Gemäß der Erfindung
wird eine erhebliche Verbesserung gegenüber der vorstehend beschriebenen bekannten
Anordnung dadurch erreicht, daß zur Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit die Drehzahlstellvorrichtungen
von Leit- und Folgemotoren gleichzeitig und unmittelbar über die Leitwelle von einem
Leitwertgeber eingestellt werden und daß die vom Gleichlaufmeßwerk zur genauen Anpassung
an das vorbestimmte Drehzahlverhältnis der Folgemotoren gegebenen Steuerwerte mit
Hilfe eines Differentials dieser Einstellung der Drehzahlstellvorrichtungen überlagert
werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung an Hand
einiger Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung näher erläutert.
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In Fig. 1 sind ein Motor 1 und ein Folgemotor 3 dargestellt. Der Leitwertgeber
12 für die Grunddrehzahl arbeitet hierbei auf einer Leitwelle, die über mechanische
Differentiale 5 auf die Drehzahlstellvorrichtungen 6 der Drehstromantriebe einwirkt.
Der Folgemotor 3 ist mit einem Gleichlaufmeßwerk 4 in Form einer Tänzerwalze versehen,
das auf eine zweite eintreibende Welle 51 des Differentials 5 und damit auf die
Drehzahlstellvorrichtung 6 einwirkt. Hierbei braucht aber das Gleichlaufmeßwerk
4 nur noch für den zur Gleichlaufregelung notwendigen Drehzahlstellbereich ausgelegt
zu werden.
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Eine gleichartige Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.2 dargestellt,
bei der jedoch an Stelle der mechanischen Leitwelle und der Differentiale entsprechende,
an sich bekannte elektrische Glieder vorgesehen sind. Die gleichen Teile sind wieder
mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei in dieser Figur zwei Folgemotoren 3,
9 eingezeichnet sind. Die Drehzahlstellvorrichtung 6 des Motors 1 wird hierbei vom
Leitwertgeber 22 über ein Differential direkt verstellt, dessen zweite austreibende
Welle den Rotor einer Gebermaschine 13 für die elektrische Leitwelle verstellt.
An Stelle der mechanischen Differentiale sind bei den Folgemotoren Induktionsmotoren
15 angeordnet, deren Ständer von dem Leitwertgeber 13 beaufschlagt werden, während
die Läufer über einen vom Gleichlaufmeßwerk gesteuerten Geber 14 gespeist werden.
Durch diese Induktionsmotoren werden dann wieder die Drehzahlstellvorrichtungen
6 der Folgemotoren eingestellt.
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In Fig. 3 ist noch eine vereinfachte Ausführungsform der Erfindung
in der Weise dargestellt, daß das Gleichlaufmeßwerk 4 des Folgemotors 3 direkt über
eine Rutschkupplung 16 auf das Kegelradgetriebe 25 einwirkt, d. h. mit anderen Worten,
es können in diesem Falle für die Differentiale an Stelle der läufer-und ständergespeisten
Induktionsmotoren Kurzschlußläufermotoren verwendet werden, und die Feineinstellung
der Bürstenverstellung wird über die Rutschkupplung oder eine Schaltkupplung durchgeführt.
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Wenn bei der Beschreibung der Erfindung von Drehstromantrieben gesprochen
wird, so soll hiermit zum Ausdruck gebracht werden, daß neben Drehstrom-Schleifringläufermotoren,
Drehstrom-Kommutatormaschinen der verschiedensten Ausführungsformen und Kurzschlußläufermotoren
auch von Drehstrommotoren angetriebene, in ihrer Übersetzung veränderbare Getriebe
zur Lösung der der Erfindung zugunde liegenden Aufgabe verwendet werden können.
Von dem Differential wird dann - als Drehzahlstellvorrichtung - je nach Art des
Antriebes entweder eine Bürstenverstellvorrichtung, ein regelbarer Widerstand im
Läuferkreis, die Ständerspannungsregelvorrichtung oder aber die Getriebeschalteinrichtung
betätigt.