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Drehzahlgesteuerter Leonard-Antrieb Die Erfindung betrifft die Erhöhung
der Steuergeschwindigkeit bei Leonard-Drehzahlsteuerungen, z. B. bei Werkzeugmaschinen,
bei Schweißmaschinen für die Bewegung des Werkstückes u. dgl.
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Bei der üblichen Leonard-Schaltung ist der Anker eines fremderregten
Motors unmittelbar an den Anker des Steuergenerators angeschlossen, der seinerseits
durch Änderung der Erregung die jeweils der Drehzahl des Motors entsprechende Spannung
erzeugt. Der Vorteil der Leonard-Steuerung beruht darauf, daß der Motor bei jeder
Drehzahl seinen Nebenschlußcharakter behält und bei schneller Abwärtsregelung bzw.
Stillsetzung infolge generatorischer Wirkung elektrisch gebremst wird. Bei schneller
Geschwindigkeitszunahme wird jedoch infolge der Ankerrückwirkung das Feld des Motors
geschwächt und dadurch die Geschwindigkeitsänderung verzögert. Diese Verzögerung
ist unerwünscht.
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Eine auf den Motor zusätzlich aufgebrachte Reihenschlußwicklung würde
wohl bei Drehzahlerhöhung das Feld verstärken und dadurch die Drehzahlerhöhung beschleunigen,
aber andererseits würde bei Drehzahlverminderung die entgegengesetzte Wirkung eintreten
und das Feld des Motors geschwächt und damit die Drehzahlverminderung verzögert
werden, anstatt sie gleichfalls zu beschleunigen.
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Zum Antrieb von Umkehrwalzwerken ist mit der deutschen Patentschrift
313 416 bereits bekanntgeworden, das Feld des Leonard-Motors bei beiden Stromrichtungen
verstärkend zu beeinflussen. Dies erfolgt mittels eines vom Ankerstrom erregten
Generators über einen Gleichstrom-Reihenschlußmotor, der wiederum einen Generator
als Hilfserreger antreibt.
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Da der Reihenschlußmotor in seiner Drehrichtung von der Stromrichtung
unabhängig ist, bleibt die Stromrichtung im Hilfserreger immer die gleiche; die
Stromstärke bleibt etwa proportional dem Ankerstrom. Um den Hauptstrom in zulässigen
Grenzen zu halten, wird über einen weiteren Generator auch die Erregung des Leonard-Generators
beeinflußt. Diese Einrichtung, die einer mittelbaren Compoundierung sowohl des Motors
als auch des Generators entspricht, ist zu umfangreich, als daß sie für kleinere
und mittlere Aggregate tragbar wäre.
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Auch die direkte Compoundierung ist mit der deutschen Patentschrift
645102 bei Leonard-Antrieben zur Einhaltung einer möglichst konstanten Drehzahl
trotz großer Belastungsschwankungen bekanntgeworden. Dabei ist jedoch die stets
gleiche Stromrichtung in der Compoundwicklung des Motors sowohl bei generatorischer
als auch motorischer Belastung nicht gewährleistet und auch nicht gemäß der Aufgabenstellung
erforderlich. Es ist notwendig, die bei gleichzeitiger Compoundierung auch des Generators
auftretende Pendelneigung dadurch zu beseitigen, daß die Nebenschluß-Feldwicklung
des Motors an die Ankerklemmen des Generators gelegt wird.
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Andererseits ist bekanntgeworden, eine gleiche Stromrichtung in einer
Feldwicklung dadurch zu gewährleisten, daß die Feldwicklung in den Gleichstromzweig
einer Graetz-Gleichrichterbrücke geschaltet wird.
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In der deutschen Patentschrift 624 452 wird damit verhindert, daß
durch gegensinnigen Strom in der Feldwicklung eines Reihenschlußgenerators die Remanenz
des Eisens aufgehoben wird.
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In der USA: Patentschrift 2 320 841 soll die Graetz-Brücke in Verbindung
einer Reihenschluß-Feldwicklung eines Generators verhindern, daß bei Stromrücklieferung
die beabsichtigte Feldverstärkung der Reihenschluß-Feldwicklung umgekehrt wird.
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In der deutschen Patentschrift 1002 854 ist auch die Verwendung einer
Graetz-Brücke in Verbindung mit einer Nebenschlußwicklung eines Gleichstrommotors
beschrieben. Die Gleichrichter ermöglichen einerseits die Speisung der Nebenschluß-Feldwicklung
durch ein Wechselspannungsnetz. Andererseits wird zur Stillsetzung des Motors die
Feldwicklung mit der Ankerwicklung in Reihe geschaltet, wobei sich unabhängig von
der Drehrichtung des Motors eine stets gleichbleibende Stromrichtung in der Feldwicklung
ergibt.
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Beim Erfindungsgegenstand handelt es sich um eine Erhöhung der Steuergeschwindigkeit,
d. h., es muß die Schwächung des Feldes des Motors in jedem Fall sowohl bei der
Erhöhung als auch bei der Erniedrigung der Drehzahl vermieden werden. Um dies mit
möglichst einfachen Mitteln zu erreichen, wird nach der Erfindung ein drehzahlgesteuerter
Leonard-Antrieb mit jeweils fremd- und reihenschlußerregtem
Leonard-Motor
und -Generator vorgeschlagen, bei dem das fremderregte Feld des Leonärd-Motors unabhängig
von der Richtung des Ankerstromes durch die Reihenschluß-Feldwicklung verstärkbar
ist, gekennzeichnet durch die.Kombination folgender, an sich bekannter Merkmale:
' " a) Die Eiregung der Reihenschluß-Feldwicklung des Motors erfolgt über einen
Gleichrichter in Brückenschaltung; -b) die Reihenschluß-Feldwicklung des Generators
ist im Sinne einer Compoundierung geschaltet und liegt parallel zu einem ohmschen
Widerstand.
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Die durch die eingestellte Steuerspannung bestimmte Veränderung der-
Motordrehzahl wird sich um so schneller einstellen, je stärker das wirksame Moment
zur Veränderung ist,- ob nun beschleunigend oder verzögernd. Dieses Drehmoment ist.
aber abhängig vom Ankerstrom und von der Feldstärke. Im Motor wird- dürch.'deri
Gleichrichtei-stets eine Feldverstärkung bewirkt; ob der Ström. in der normalen
oder - bei starker Verzögerung infolge generatorischer Wirkurig des Motors - in
der umgekehrten Richtung fließt. Die Folgegeschwiüdigkeit wird weiter dadurch erhöht,
däß '.das.' -.Feld , des mit praktisch gleichbleibender Drehzahl arbeitenden Leonard-Generators
bei Beschleunigung infolge des erhöhten Ankerstromes vorübergehend stärker erregt
wird und 'daher@'eirie.'efhöhte-Spannürig =erzeugt; während bei Verz6gerung das
Gegenteil'hntritt, unter Umständen =bei Umkehrung der -Stromrichtung. = sogar eine
Gegenerregung .eintritt .und - infolgedessen vorübergehend. die°Generatorspannung
unter den eingestellten Wert sinkt: -Die 'lyolge ist eine Erhöhung des vom Motor
generatorisch erzeugten Stromes =und wiederum eine Veistärkung des MötorfeIdes@
Da durch diese als * Rückköpplüng:zü betrachtende Steigerung eine Übersteuerung
in Form einer Drehzahlpendelung eintreten kann, wird zu deren Verhinderung zur Reihenschlüßwicklüüg
des Generators ein ohmscher Widerstand parallel geschaltet. ' - Als - Weiterentwicklung
des . Erfindungsgedankens wird dieser der Reihenscliluß=Feldwicklung des Generators,
parallelgeschaltete ohmsche Widerstand einstellbar "ausgeführt. Dadurch ist eine
Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse möglich.
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- ° --Durch diese Schaltung wird in einfachster Weise bewirkt, .daß
das Motorfeld sowohl bei einer Drehzahlerhöhung als auch bei einer schnellen Drehzahlverminderung
verstärkt wird. -Die erfindungsgemäße Schaltung ist in der Zeichnung dargestellt.
Der Leonard-Generator 10 ist durch die Feldwicklung 11 fremderregt und besitzt
als zusätzliche Erregung die Reihenschluß-Feldwicklung 12.
Der Motor 13 ist
durch die Feldwicklung 14. konstant fremderregt und wird zusätzlich durch die Reihenschluß-Feldwicklung
15 erregt.
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Zwischen der Reihenschluß-Feldwicklung 12 des Generators und dem Anker
des Motors 13 liegt in Graetz-Schaltung der Gleichrichter 16, an den gleichstromseitig
die Reihenschluß-Feldwicklung 15 des Motors geschaltet ist. Die Reihenschluß-Feldwicklung
15 ist somit immer gleichsinnig stromdurchflossen.
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Parallel zur Reihenschluß-Feldwicklung 12 des Generators liegt zum
Abgleiche der Erregung des Generators durch die Reihenschluß-Feldwicklung und damit
zur Vermeidung von Pendelungen am Motor der einstellbare ohmsche Widerstand 17.