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Zuggeregelter Elektrowickler Die Erfindung bezieht sich auf einen
elektrischen Wickelantrieb mit Regelung der Zugspannung der Bahn, wobei insbesondere
dafür gesorgt werden soll, daß nach einem Bahn riß bei der Wiedereinschaltung die
gleichen Spannungsverhältnisse wie vor dem Abriß vorhanden sind. Dadurch wird das
erneute Anwickeln auf dem alten Wickeldurchmesser erleichtert bzw. erst möglich
gemacht.
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Bei Wickelvorrichtungen mit Leonardantrieb ist bereits bekannt, in
Reihe mit dem Wickelmotor einen Zusatzgenerator zu schalten, wobei durch Feldregelung
die Spannung des Zusatzgenerators verändert und damit der Strom des Wickelmotors
bzw. der Zug auf den gewünschten Wert geregelt wird. Zu diesem Zweck wird ein Soll-Ist-Wertvergleich
vorgenommen.
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An Hand der Fig. 1 sollen die bei solchen Wickelvorrichtungen auftretenden
Verhältnisse und der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden.
Der Drehstrommotor D1 treibt den Leonardgenerator ml an, der seinerseits den Antriebsmotor
m2 und den Wickelmotor m4 speist. Der Motor m2 treibt die Bahn B unmittelbar an.
Dementsprechend ist die Geschwindigkeit der Bahn B der von dem Leonardgenerator
ml gelieferten Gesamtspannung der Anordnung proportional. Der Zug der Bahn B ist
von dem Strom durch den Wickelmotor m4 abhängig, der die Wickelvorrichtung W antreibt.
Dieser Strom und damit der Zug wird mit Hilfe der Spannung des von dem Drehstrommotor
D 2 getriebenen Zusatzgenerators m3 geregelt, indem durch Feldregelung die Spannung
des Zusatzgenerators m3 verändert und damit der Strom des Wickelmotors m4 bzw. der
Zug auf den gewünschten Wert geregelt wird. Zu diesem Zweck wird der Verstärker
pl von der in üblicher Weise gebildeten, den Klemmen K1 und K2 zugeführten Soll-
Ist-Wertdifferenz der Zugregelung gesteuert.
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Im Feldbereich des Wickelmotors m4, d. h. in dem Bereich, in dem
die Spannung bzw. die EMK des Motors m4 der Bahngeschwindigkeit proportional ist,
wird mit Hilfe des an die Klemmen K3 und K4 einer konstanten Gleichspannungsquelle
geschalteten Potentiometers r2, dem der Verstärker p3 nachgeschaltet ist, das Feld
des Wickelmotors so beeinflußt, daß die Spannung des Zusatzgenerators Null wird.
An Stelle des Potentiometers r2 und des Verstärkers p3 kann auch ein Feldsteller
verwendet werden, jedoch ist die Benutzung des Verstärkers insofern vorteilhaft,
als dann das Potentiometer r2 als lineares Potentiometer ausgebildet werden kann.
Der Abgriff des Feldreglers r2 wird von dem Verstellmotor m5 in Abhängigkeit von
der von dem Zusatzgenerator m 3 erzeugten
Spannung, die über den Verstärker p2 dem
Motor m 5 zugeführt wird, verstellt.
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Die Erfindung betrifft nun einen zuggeregelten Elektrowickler mit
im Anker und Feld geregeltem Gleichstrommotor und damit in Reihe geschaltetem Zusatzgenerator,
der von der Soll-Ist-Differenz der Zugspannung im Feld geregelt wird, wobei die
Spannung des Zusatzgenerators den Feldsteller für den Motor steuert.
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Eine solche Anordnung ist dem Prinzip nach bekannt. Weiter ist auch
bekannt, bei großen Durchmesserverhältnissen zwischen leerer Wickelrolle und voller
Wickelrolle zwei getrennte Regelbereiche vorzusehen, wobei in einem Bereich, dem
»Feldbereich«, wie bei der vorbeschriebenen Anordnung, die Ankerspannung des Wickelmotors
m4 der Geschwindigkeit der Bahn B proportional ist. In dem anderen Bereich wird
die Spannung des Wickelmotors m4 durch die Spannung des Zusatzgenerators m3 verändert,
so daß die Spannung des Wickelmotors nicht mehr proportional zur Bahngeschwindigkeit
ist, sondern sich mit dem Wickeldurchmesser verändert, obgleich die vom Leonardgenerator
gelieferte Spannung der Bahngeschwindigkeit proportional ist. Dieser Bereich wird
nachfolgend »Ankerbereich« genannt.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht nun darin, mit
dem Feldsteller r2 ein weiteres Potentiometer r 1 mechanisch zu kuppeln, das in
Reihe mit einem Widerstand parallel zur Leonardspannung geschaltet und nur im Ankerbereich
wirksam wird. Sowohl das Potentiometer r2 als auch das Potentiometer rl erhalten
auf dem Teil ihres Drehwinkels, der nicht zu ihrem Stellbereich gehört, eine
konstante
Gleitbahn, die in dem Ausführungsbeispiel bei dem Potentiometer rl mit tl, bei dem
Potentiometer r2 mit t2 bezeichnet ist. Solange die Abgriffe der Potentiometer auf
diesen Gleitbahnen schleifen, ändert sich der Widerstand nicht. Er ist also vom
Drehwinkel unabhängig. Im Feldbereich wird der Verstärker p2 unmittelbar von der
Spannung des Zusatzgenerators m3 gesteuert, da der Abgriff des Potentiometers rl
im konstanten Teil tl steht. Der Übergang vom Feldbereich zum Ankerbereich geschieht
dadurch, daß der Abgriff des Feldstellers r2 in den unteren konstanten Teil t2 einläuft,
während der Abgriff des Potentiometers rl den konstanten Teil tl verläßt. Der Verstärker
p2 wird jetzt von der Differenz aus der Spannung des Zusatzgenerators m 3 und der
am Potentiometer rl abgegriffenen Spannung gesteuert. Der dem Verstärker p2 nachgeschaltete
Verstellmotor mS verstellt das Potentiometer rl so, daß der abgegriffene Teil der
Gesamtspannung gleich dem Anteil der Spannung des Zusatzgenerators m3 wird.
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Dadurch wird am Potentiometer rl die jeweilige Spannung des Zusatzgenerators
m 3 »gespeichert«.
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(Sie ist an der mechanischen Stellung des Potentiometerabgriffs erkenntlich.)
Im Normalbetrieb wird die Soll-Ist-Wertdifferenz der Zugregelung über den Verstärker
pl der Feldwicklung des Zusatzgenerators m 3 zugeführt. Wesentlich ist nun für den
Erfindungsgedanken die Tatsache, daß bei Bahnrissen der Schalter sl, vorteilhaft
selbsttätig, umgelegt wird, so daß der Zusatzgenerator m3 nunmehr auf den Anteil
der Gesamtspannung geregelt wird, den er vor dem Abriß hatte und der mittels des
Potentiometers rl gespeichert wurde. Gleichzeitig wird verhindert, daß der Feldsteller
r2 nach dem Abriß weiter verstellt wird.
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Die Anordnung läuft also nach einem Bahn riß bei der Wiedereinschaltung
unter den gleichen Spannungsverhältnissen weiter wie vor dem Abriß, wobei z. B.
bei Abwickelvorrichtungen wegen des fehlenden Zuges die Drehzahl des Wickelmotors
m4 etwas höher liegen wird als vorher. Dadurch wird das erneute Anwickeln auf dem
alten Wickeldurchmesser erleichtert bzw. erst möglich gemacht. Nach dem erneuten
Anwickeln wird der Schalter sl ebenfalls vorteilhaft selbsttätig in die alte Stellung
zurückgelegt.
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Der Bahnriß kann durch eine Fotozelle erfaßt werden, die dann das
Umschaltkommando für den Schalter sl gibt. Beim erneuten Anwickeln kann das Rückschaltkommando
für den Schalter sl wieder mittels der Fotozelle oder auch in Abhängigkeit vom Strom
des Wickelmotors m4 gegeben werden, der in diesem Fall ansteigt.
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Wenn man den Istwert für den Soll-Ist-Vergleich der Zugregelung aus
dem Ankerstrom des Wickelmotors m4 ableitet, muß der Sollwert erhöht werden, sobald
der Motor im Ankerbereich arbeitet. Dies geht aus folgender Überlegung hervor: Der
mechanischen Leistung F v entspricht die elektrische Leistung U J. Hierin ist P
die Zugkraft, v die Bahngeschwindigkeit, U die an den Klemmen des Wickelmotors m4
liegende Spannung und J der durch diesen Motor fließende Strom. Unter Vernachlässigung
des Wirkungsgrades ergibt sich, sofern, wie eingangs erwähnt, v proportional U ist,
auch eine Proportionalität zwischen P und J. Dies trifft nur für den Feldbereich
zu.
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Im Ankerbereich, also in dem Bereich, in dem die von dem Zusatzgenerator
m3 gelieferte Spannung mit
der Spannung am Motor m4 zusammen wirkt, gilt dagegen:
Hierzu ist U m 3 die Spannung des Zusatzgenerators m3, Uml die Spannung des Leonardgenerators
ml.
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Konstanter Bandzug läßt sich auch in diesem Bereich erzielen, wenn
der Strom J durch den Wickelmotor m4 um den gleichen Faktor erhöht wird. Hierfür
gilt folgende Beziehung:
Als mathematische Näherung kann diese Beziehung ersetzt werden durch
Das Verhältnis Um3 entspricht dem Abgriff am Llml Potentiometer rl. Dementsprechend
läßt sich unter Beibehaltung des Soll-Ist-Vergleichs ein konstanter Bandzug dadurch
erreichen, daß mit der Verstellung des Potentiometers rl ein weiteres Potentiometer
r3 verstellt wird. Die von diesem abgegriffene Spannung wird dem Soll-Ist-Wertkreis
der Stromregelung zugeführt.
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Wie Fig. 2 zeigt, die eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 1 veranschaulicht,
wobei das Potentiometer rl der Fig. 2 dem Potentiometer rl der Fig. 1 entspricht
und der angedeutete bzw. nicht dargestellte Teil der Schaltung nach Fig. 1 ungeändert
bleibt, kann dies z. B. in der Weise erfolgen, daß das mit dem Potentiometer rl
gekuppelte Potentiometer r3 an eine vorzugsweise konstante Gleichspannung (K5, K6)
gelegt wird und die von ihm abgegriffene Spannung einem weiteren Potentiometer r4
zugeführt wird, das mit dem Zug-Soll-Wertgeberpotentiometer r5, das ebenfalls an
einer vorzugsweise konstanten Gleichspannung (K7, K8) liegt, elektrisch in Reihe
geschaltet und mechanisch gekuppelt ist, also gemeinsam mit diesem verstellt wird.
Bei einem galvanischen Soll-Ist-Wertvergleich -im Gegensatz zum Vergleich über getrennte
Wicklungen bei magnetischen Verstärkern, der hier auch durchgeführt werden könnte
- wird der dem Strom durch den Wickelmotor proportionale Istwert (K9, K10) mit dem
Sollwert in Reihe geschaltet und dann den Klemmen K1, K2 (Fig. 1) zugeführt.
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Statt der beschriebenen Leonardschaltung kann auch eine Zu- und Gegenschaltung
oder eine andere Spannungsregelschaltung Anwendung finden.