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Einrichtung zur stufenweisen Einstellung des abgegebenen Drehmomentes
von mechanisch parallelarbeitenden Drehstrom-Kurzschlußläufermotoren Die Erfindung
bezieht sich auf eine besondere Schaltung von zwei mechanisch parallelarbeitenden
Drehstrom-Kurzschlußläufermotoren, wie sie insbesondere für Fahrwerkantriebe von
Hebezeugen zur Anwendung kommen. Sie ermöglicht es, bei einem speisenden Drehstromnetz
gegebener Spannung unter Verwendung von Drehstrom-Kurzschlußläufermotoren mit einfacher,
für Sternschaltung bemessener Ständerwicklung und von handelsüblichen Schaltmitteln
das von den beiden Motoren abgegebene Drehmoment im Verhältnis 1:2: 3 :4 einzustellen.
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Es ist bereits eine insbesondere für Hebezeuge bestimmte Einrichtung
zur Verstellung des Antriebsmomentes von zwei oder mehreren mechanisch parallelarbeitenden
Drehstrom-Kurzschlußläufermotoren mit Schaltmitteln zum Reihen- und Parallelschalten
ihrer Ständerwicklungen bekanntgeworden. Bei zwei parallelarbeitenden Motoren wird
dabei jedoch nur eine Drehmomentabstufung von 1:4 erreicht, je nachdem, ob die Wicklungen
der beiden Motoren unter sich in Reihe mit Dreieckschaltung am Netz liegen oder
ob sie in Parallelschaltung unmittelbar an das Netz angeschlossen werden. Eine weitere
Abstufung des Drehmomentes ist nur dann möglich, wenn ein zweites, in gleicher Weise
schaltbares Motorpaar hinzugenommen wird, das mechanisch parallel arbeitet. Der
Aufwand ist also hierfür verhältnismäßig groß. Vor -allem ist es notwendig, daß
die Ständerwicklungen für Dreieckschaltung bemessen sind. Serienmäßig hergestellte
Motoren sind aber normalerweise für Sternschaltung gebaut.
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Es ist hierzu auch bereits vorgeschlagen worden, die einander entsprechenden,
unter sich in Reihe mit Dreieckschaltung am Netz liegenden Wicklungen zweier Motoren
durch drei einpolige, je für sich betätigbare Schalter einzeln paarweise an das
Netz anzuschließen. Dadurch erreicht man zwar vier Drehmomentstufen im annähernden
Verhältnis 1: 2 : 3 : 4. Es ist jedoch einerseits ebenso wie bei der zuerst genannten
bekannten Einrichtung erforderlich, die Motorwicklungen für Dreieckschaltung zu
bemessen, und andererseits wird das Drehstromnetz zeitweise unsymmetrisch belastet.
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Demgegenüber erlaubt es die Erfindung, übliche Motoren mit für Sternschaltung
bemessenen Ständerwicklungen zu verwenden und mit zwei Drehstrom-Kurzschlußläufermotoren
lediglich durch Umschalten der Ständerwicklungen eine Abstufung des Drehmomentes
im Verhältnis 1: 2 : 3 : 4 zu erzielen, ohne daß eine unsymmetrische Schaltung eintritt.
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Die Erfindung besteht darin, daß die drei Ständerwicklungen jedes
Motors elektrisch voneinander getrennt sind, je eine Wicklung des einen Motors mit
je einer Wicklung des anderen Motors in Reihe geschaltet ist und die drei noch freien
Wicklungsanschlüsse jedes Motors über dreipolige Schaltmittel (Netzschalter) mit
den drei Leitern des Drehstromnetzes phasenvertauscht in Verbindung stehen und daß
ferner in den Verbindungsleitungen zwischen den Netzschaltern des ersten Motors
und dessen Ständerwicklungen sowie zwischen den Ständerwicklungen beider Motoren
sowie ferner der Ständerwicklung des zweiten Motors und seinen Netzschaltern je
ein dreipoliger Kurzschließer (Sternschalter) angeordnet ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung vom in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.
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In F i g. 1 ist die Grundschaltung von zwei miteinander mechanisch
gekuppelten Motoren M1 und M? veranschaulicht. Beide Motoren sind nicht näher dargestellte
Drehstrom-Kurzschlußläufermotoren, deren Ständerwicklungen in üblicher Weise für
den Anschluß an das Drehstromnetz RST in Sternschaltung bemessen ist. Die Ausgangsklemmen
x1, y1, Es des Motors Ml sind mit den Eingangsklemmen uz, v2, w2 des Motors M2 verbunden,
so daß die beiden Motoren z .B. bei Anschluß an das Netz mittels des Schalters U5
und geschlossenem Sternschalter S1 gleichsinnig in der einen Richtung und beim Anschluß
an das Netz über den Schalter U6 und geschlossenem Sternschalter S2 gleichsinnig
in entgegengesetzter Richtung in Reihen-Stern-Schaltung laufen. Mittels eines weiteren
Sternschalters S3 könneu
die Wicklungen der beiden Motoren einzeln
im Stern geschaltet werden. Außerdem sind noch zwei Schalter U15 und U16 vorhanden,
mit denen die Eingangsklemmen des u1, v1, w1 des Motors M1 bzw. die Ausgangsklemmen
z2, y2, x2 des Motors M2 mit anderer Phasenfolge an das Netz gelegt werden können.
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Die Art der Steuerung der beiden Motoren mittels der verschiedenen
Schalter ist in den F i g. 2 und 3 a bis 3 d veranschaulicht.
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F i g. 2 zeigt einen Stromlaufplan einer entsprechenden Schützensteuerung
mit Meisterschalter MS und vier Schaltstellungen 1 bis 4 nach jeder Richtung. Die
Schützmagnete U und S sind den mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Schaltern
in F i g. 1 zugeordnet. Die damit in Reihe liegenden Ruhekontakte s und u sind übliche
Verriegelungskontakte. Beispielsweise vermeiden die Schützkontakte s2 und u16, daß
das Schütz U5 ansprechen kann, wenn eines der Schütze S2, U16 oder beide geschlossen
sind.
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In der Stellung -1 des Meisterschalters MS sind die Schütze U5 und
S1 geschlossen. Dadurch ergibt sich die aus F i g. 3 a ersichtliche Schaltung der
beiden Motoren M1 und M2, in der diese unter sich in Reihe mit Sternschaltung am
Netz RST liegen. Sie erhalten daher je die halbe Spannung und erzeugen je ein Viertel
ihres Nenndrehmomentes. Demgemäß ist das von beiden Motoren erzeugte Moment ein
Viertel der Summe der Nennmomente beider Motoren. Auf Stellung -2 des Meisterschalters
MS sind die Schütze U5 und S3 geschlossen. Demgemäß ist nach F i g. 3 b nur der
Motor M1 in Sternschaltung an das Netz RST angeschlossen. Er gibt sein volles Nennmoment
ab. Der Antrieb erfolgt daher mit dem halben Drehmoment der Summe beider Motoren.
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In der Stellung -3 des Meisterschalters sind die Schütze U5 und U15
geschlossen. Die beiden Motoren sind deshalb unter sich in Reihe mit Dreieckschaltung
an das Netz angeschlossen, wie es die F i g. 3 c veranschaulicht. Es ergibt sich
daher, wie bei der Stern-Dreieck-Schaltung das dreifache Moment gegenüber der Stellung--1,
also drei Viertel des gesamten Drehmomentes beider Motoren.
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In der Stellung -4 des Meisterschalters wird durch die geschlossenen
Schalter U5, U15 und S3 die gleiche Schaltung wie in F i g. 3 c hergestellt und
zusätzlich mittels des Schalters S3 der Sternpunkt in der Verbindung zwischen den
beiden Motoren M1 und M2 geschlossen. Gemäß F i g. 3 d liegen beide Motoren parallel
in Sternschaltung am Netz und geben daher ihr volles Moment ab.
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In den vier Schaltstellungen des Meisterschalters ist also- die Abstufung
des Drehmomentes 1: 2 : 3 :4. Abgesehen von dem Vorteil, daß normal gewickelte Motoren
für Sternschaltung des Ständers verwendet werden können, ergibt sich auf allen Steuerstellungen
stets eine symmetrische Schaltung in allen drei Phasen.
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Da auf der Stellung -2 nur der Motor M1 allein mit seinem vollen Moment
belastet ist, wird vorteilhaft in der umgekehrten Drehrichtung zum Ausgleich auf
der entsprechenden Stellung -I-2 des Meisterschalters der andere Motor M2 eingeschaltet,
und zwar über die Kontakte des Schützes U6. Bei wechselnder Drehrichtung, wie z.
B. bei Katz- und Kranfahrwerken, ist daher die durchschnittliche Belastung beider
Motoren wieder ausgeglichen, da der andere Motor in der Stellung 2 des Meisterschalters
leer mitläuft und sich wieder abkühlen kann.
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Die Reihenfolge und die Art der Schaltung bei umgekehrter Drehrichtung
ergibt sich aus der Abwicklung des Meisterschalters MS, nach der die Schütze U6,
U16 und S3 in analoger Weise wie vorher gesteuert werden.
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Die Stellungen -1 und -I-1 werden vorzugsweise zum Abbremsen mit Gegenstrom,
zum sogenannten Kontern, benutzt, wobei die Motoren an halber Spannung liegen und
deshalb thermisch geschont werden.
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Das Schaubild nach F i g. 4 veranschaulicht die sich mit der Einrichtung
nach F i g. 1 und 2 ergebenden Regelkurven in den vier Stellungen des Meisterschalters,
d. h. den Verlauf der Drehmomente in Abhängigkeit von der Drehzahl in Prozent.
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Das beschriebene Prinzip der unterschiedlichen Schaltung der Wicklung
von zwei Motoren läßt sich aber auch auf einen einzelnen Motor mit in zwei Hälften
unterteilter Ständerwicklung anwenden. Es braucht nur jede der beiden Hälften für
die entsprechende Netzspannung bemessen zu sein. Die Schaltung kann dabei grundsätzlich
die gleiche sein wie in F i g. 1, nur mit der Maßgabe, daß sich z. B. die Wicklungen
des Motors M2 auf dem Ständer des Motors M1 befinden und mit dessen Wicklungen in
Reihe liegen. Der Sternschalter S3 ist dann zwischen diesen Wicklungshälften angeschlossen.
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Man kann dabei die Schaltung gegenüber der Schaltung nach F i g. 1
auch etwas vereinfachen und dabei zwei Schalter einsparen. Ein Beispiel hierfür
ist in F i g. 5 dargestellt. Die drei Ständerwicklungen des Motors M sind in der
schon erwähnten Weise in der Mitte angezapft und hier je für sich mittels des Schalters
S3 in Stern schaltbar.
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In F i g. 6 ist ein Beispiel für die zugehörige Schützsteuerung mittels
eines Meisterschalters gegeben. Daraus ist ersichtlich, daß in dessen Stellung -1
die Schalter S1 und U5 geschlossen sind. Diese Schaltung entspricht momentmäßig
der F i g. 3 a, d. h., der Motor entwickelt ein Viertel seines maximalen Nennmomentes.
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In der Stellung -2 sind die Schalter U5 und S3 geschlossen, d. h.,
die eine Wicklungshälfte des Motors liegt in Sternschaltung allein am Netz. Diese
Schaltung entspricht F i g. 3 b.
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In der Stellung -3, in der die Schalter U5 und S2 geschlossen sind,
liegt die Reihenschaltung der beiden Wicklungshälften des Motors M mit Dreieckschaltung
am Netz. Diese Schaltung entspricht Fig.3c.
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In der Stellung -4 des Meisterschalters sind die Schalter U5, S2 und
S3 geschlossen, so daß beide Hälften der Motorwicklungen für sich in Sternschaltung
am Netz liegen. Diese Schaltung entspricht F i g. 3 d. Es wird also die gleiche
Momentenabstufung 1: 2 : 3 : 4 erzielt wie mit zwei Motoren in der Schaltung nach
F i g. 1.
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Im übrigen ist die vereinfachte Schaltung nach F i g. 5 auch bei zwei
mechanisch parallelarbeitenden Motoren anwendbar. Es sind hierzu nur die beiden
Wicklungshälften des Motors M auf je einen Motor unterzubringen.