DE1104043B - Schalteinrichtung zur Schnellumkehr der Drehrichtung von Gleichstrommotoren in Leonardsaetzen mit zwei Transduktoren - Google Patents

Description

• Schalteinrichtung zur Schnellumkehr der Drehrichtung von Gleichstrommotoren in Leonardsätzen mit zwei Transduktoren Die Umkehr der Polarität bzw. der Drehrichtung von Gleichstrommaschinen, insbesondere bei Leonardantrieben, geschieht in bekannter Weise durch Umpolung des Erregerfeldes des den Motor speisenden Generators. Bei großen Leistungen der Antriebe ist aber die zur Erregung benötigte Gleichstromleistung ziemlich beträchtlich, so daß die für die Schaltung und Umpolung erforderlichen Schaltmittel einen aufwendigen Umfang annehmen. In Anbetracht der meist sehr hohen Schalthäufigkeit, wie sie bei Antrieben von Werkzeugmaschinen vorkommt, ist das wegen der unvermeidlichen Abnutzung der Kontakte auch gleichbedeutend mit einer Herabsetzung der Betriebssicherheit. Häufig wird auch noch die Forderung gestellt, die Schaltmanöver von verschiedenen Stellen aus zu steuern.
• Es wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht, Gleichstrommaschinen auf möglichst wirtschaftliche Weise umzupolen bzw. ihre Drehrichtung umzukehren. So ist eine Schaltung bekanntgeworden, die die Umpolung des Generatorfeldes mit Hilfe einer zusätzlichen Erregerwicklung auf einer Hilfserregermaschine vornimmt. Über einen mehrfach angezapften Spannungsteiler wird durch einfache Druckknopfschalter der Erregerstrom der Hilfserregermaschine und damit über die Ankerspannung auch der Erregerstrom des Leonardgenerators umgepolt. Obwohl hier wegen der geringen Schaltleistung keine Schaltschütze od. dgl. mehr erforderlich sind, ist immer noch eine zweite Erregermaschine notwendig. Auch ist die Geschwindigkeit der Umkehr nicht sehr groß.
• In einer anderen bekannten Anordnung zur Schnellumkehr des magnetischen Feldes eines Generators und damit auch der Drehrichtung des von diesem Generator gespeisten Motors wirken zwei Transduktoren so auf zwei gegensinnige-Erregungswicklungen, daß jeweils nur eine Erregerwicklung Strom führt. In dieser Anordnung ist der Vorgang der Richtungsumkehr nicht unabhängig von' der Dauer des Steuerimpulses und bedarf deshalb der Überwachung, so daß es schwierig ist, von weit entfernten Stellen aus die Umsteuerung des Leonardantriebes mit Hilfe von Druckknopfschaltern vorzunehmen. Außerdem ist das dynamische Verhalten während des Umsteuervorganges unbefriedigend.
• Die Erfindung beschäftigt sich nun mit der Aufgabe, die Umpolung bzw. Drehzahlumkehr von Gleichstrommaschinen auf eine besonders betriebssichere Weise unter Verwendung robuster Transduktoren zu bewerkstelligen, wobei gleichzeitig eine hohe Geschwindigkeit der Umkehr erreicht und eine Fernbedienung möglich gemacht wird.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung zur Schnellumkehr der Drehrichtung von Gleich-Strommotoren in Leonardsätzen mit zwei Transduktoren, die über Gleichrichter auf zwei gegensinnige Erregerwicklungen des Generators einwirken, wobei jeweils nur eine Erregerwicklung Strom führt und die Richtungsumkehr durch einen auf eine Steuerwicklung des jeweiligen Transduktors gegebenen Steuerimpulses beliebiger Dauer ausgelöst wird. Sie besteht darin, daß die effektive Dauer des Steuerstromimpulses durch eine entgegengerichtete, von einem Ausgang des jeweiligen Transduktors herrührende, den Steuerstromimpuls kompensierende Spannung begrenzt, die Richtungsumkehr durch eine über Richtventile von der Generatorspannung gespeiste Gegenkopplungswicklung des betreffenden Transduktors beschleunigt und die Mitkopplungswicklung des anderen Transduktors während des Umsteuerimpulses abgeschaltet wird.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung nach der Erfindung dargestellt, wobei nur das Prinzip wiedergegeben und alle Hilfs-, Sicherungs-, Regelungs- und Schalteinrichtungen weggelassen sind. In der Abbildung bedeutet 1 den Anker des Leonardgenerätors, 2 und 3 die beiden gegenläufigen Erregerwicklungen, 4 und 5 in Brücke geschaltete Gleichrichter, 6 und 7 zwei Transduktorsätze in Selbstsättigungsschaltung. Eine nicht gezeichnete Stromquelle versorgt die Arbeitswicklungen 6 a und 7 a mit Wechselstrom, der von den Brückengleichrichtern 4 bzw. 5 gleichgerichtet und den Erregerwicklungen 2 bzw. 3 zugeführt wird. Parallel dazu liegen die Mitkopplungswieklungen 6 e bzw. 7 e. Ihr Strom wird durch die Hilfskontakte 8 b und 9 b, evtl. auch durch die Fernsteuerhilfskontakte 8'b und 9' b unterbrochen. Die von einer nicht gezeichneten Gleichstromquelle gespeisten Wicklungen 6 b und 7 b wirken entsättigend und sperren die Transduktoren. Ihnen entgegengesetzt wirken die Steuerwicklungen 6c und 7c, die über die Druckknopfkontakte 8a und 9a, bzw. die Fernsteuerkontakte 8'a und 9'a an die Gleichstromquelle gelegt werden. Die Wicklungen 6d und 7d werden über die Richtventile 12 und 13 unmittelbar vom Generatoranker gespeist und führen deshalb einen Strom, der unabhängig von der jeweiligen Generatorpolarität stets sperrend wirkt. Wegen des Überwiegens der Mitkopplungswicklungen 6 e und 7 e tritt diese Sperrwirkung nur während des Zeitintervalls vom Drücken des jeweils anderen Knopfes bis zum Nullwerden der Ankerspannung in Erscheinung und beschleunigt so die Umkehrung erheblich. Schließlich wird die gleichgerichtete Spannung an den Erregerwicklungen 2 und 3 noch den Widerständen 10 und 11 zugeführt, die in die Steuerkreise eingeschaltet sind und so einen der Gleichspannungsquelle entgegengesetzten Spannungsabfall liefern.
• Im folgenden wird die Wirkungsweise nach der Erfindung näher erläutert. Mit dem Ingangsetzen des Antriebs werden die Hilfsstromquellen eingeschaltet. Die Transduktoren 6 und 7 sind noch gesperrt, der Generator 1 gibt keine Spannung. Beim Drücken der Taste 9 a (»Vorwärts«) fließt Strom durch die Steuerwicklung 7c und öffnet den Transduktor 7, d. h. die Induktivität der Arbeitswicklung 7 a sinkt auf kleine Werte. Der einsetzende Arbeitswechselstrom wird gleichgerichtet und erregt die Wicklung 3 des Generators. Gleichzeitig bekommt die Mitkopplungswicklung 7 e Strom und hält den Transduktor 7 auch nach Loslassen der Drucktaste 9 a weiter offen. Ferner wird über den Widerstand 11 Strom fließen und dort einen Spannungsabfall erzeugen. Mittels eines Gleitkontaktes wird hier ein Spannungsbetrag abgegriffen, der gleich ist der Hilfsspannung, wodurch der Steuerstrom in Wicklung 7 c Null wird. Damit soll erreicht werden, daß der Erregerstrom des Generators unabhängig wird vom Schaltzustand der Drucktaste. Im anderen Falle würde das Drücken der Taste eine Schwankung der Generatorspannung bzw. der Motordrehzahl herbeiführen.
• Die Umsteuerung wird eingeleitet durch Drücken der Taste 8a (»Rückwärts«), wodurch sich zunächst der eben beschriebene Vorgang bei Transduktor 6 wiederholt.
• Die Erregerwicklung 2 erhält Strom und bewirkt eine entgegengesetzte Spannung des Generatorankers. Gleichzeitig muß aber Transduktor 7 gesperrt werden, was durch Unterbrechung seines Mitkopplungskreises mit Hilfe des zwangläufigen betätigten Kontaktes 8 b geschieht. Nach Abschaltung der Mitkopplungswicklung 7 e bleibt nämlich nur die entsättigende Wicklung 7 b unter Strom, die außerdem noch von der ebenfalls sperrenden Wicklung 7 d unterstützt wird. Erst nach Abklingen des Erregerstromes in 3 und der damit verbundenen Richtungsumkehr der Ankerspannung wird wegen des Richtventils 13 auch die Wicklung 7d stromlos. Ihr Zweck, den Umkehrvorgang durch zusätzliche Entsättigung des Steuertransduktors 7 zu beschleunigen, ist damit erfüllt.
• Wegen des völlig symmetrischen Aufbaues der Schaltung ist das Spiel der Umkehrsteuerung durch kurzzeitiges Drücken der Tasten 8 a bzw. 9 a ständig wiederholbar. Davon unabhängig können durch Paralleltasten 8' a bzw. 9' a auch von entfernten Stellen aus Steuerimpulse gegeben werden. Da Transduktoren eine beträchtliche Leistungsverstärkung aufweisen, ist die Leistung der Steuerimpulse sehr klein. Die Schaltbeanspruchung der Tastenkontakte ist somit praktisch vernachlässigbar.
• Zusammenfassend ist zu sagen, daß die erfindungsgemäße Schaltung wegen ihrer Unempfindlichkeit gegen Bedienungsfehler und wegen des Fehlens sich abnützender Teile bei relativ geringem Aufwand sehr betriebssicher arbeitet, was besonders bei Leonardantrieben von Werkzeugmaschinen bedeutungsvoll ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schalteinrichtung zur Schnellumkehr der Drehrichtung von Gleichstrommotoren in Leonardsätzen mit zwei Transduktoren, die über Gleichrichter auf zwei gegensinnige Erregerwicklungen des Generators einwirken, wobei jeweils nur eine Erregerwicklung Strom führt und die Richtungsumkehr durch einen auf eine Steuerwicklung des jeweiligen Transduktors gegebenen Steuerstromimpuls beliebiger Dauer ausgelöst wird, der durch eine an der gleichgerichteten Ausgangsspannung des betreffenden Transduktors liegende Mitkopplungswicklung aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Dauer des Steuerstromimpulses durch eine entgegengerichtete, von dem Ausgang des jeweiligen Transduktors herrührende, den Steuerstromimpuls kompensierende Spannung begrenzt, die Richtungsumkehr durch eine über Richtventile von der Generatorspannung gespeisten Gegenkopplungswicklung des betreffenden Transduktors beschleunigt und die Mitkopplungswicklung des anderen Transduktors während des Umsteuerimpulses abgeschaltet wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerstromimpulsgabe mehrere, teilweise örtlich fern gelegene, parallel geschaltete, wahlweise zu betätigende Tastschalter dienen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastschalter mehrere zwangläufig betätigte Hilfskontakte haben, die die abwechselnde Beeinflussung der beiden Transduktoren sicherstellen. In Betracht gezogene Druckschriften: Siemens-Zeitschrift, 1953, S. 64.