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Einrichtung zum An- und Abfahren der Teilantriebe von Mehrmotorenantrieben
mit Sammelschienenspeisung Bei Mehrmotorenantrieben, bei denen die Teilantriebe
von einer gemeinsamen Sammelschiene gespeist werden, werden in vielen Fällen, insbesondere
bei Papiermaschinenantrieben, die Teilantriebe nicht gemeinsam hochgefahren und
gemeinsam abgebremst, sondern die Teilantriebe werden einzeln hochgefahren und auf
die Sammelschiene geschaltet, bzw. einzeln von dieser abgenommen und bis zum Stillstand
abgebremst. Zur Durchführung dieser Anfahr- und Abfahrvorgänge wird meist eine eigene
steuerbare Stromquelle, insbesondere ein Gleichstromgenerator vorgesehen, die dann
entsprechend gesteuert wird. Es ist auch bekannt, die zuvor beschriebenen Anfahr-
und Bremsvorgänge selbsttätig zu steuern. Zu diesem Zwecke wird die Erregung des
Anfahrgenerators durch einen motorisch angetriebenen Steller gesteuert. Der Stellmotor
wird hierbei von einem Relais geschaltet, welches zum Vergleich der Generator- und
der Sammelschienenspannung dient. Die Übergabe bzw. Übernahme erfolgt dann, wenn
die Spannungen einander gleich sind. Bei einer solchen Steuerung muß die Laufzeit
des Stellers den unterschiedlichen Leistungen der Teilantriebe angepaßt werden,
was nicht immer einfach ist. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich aber noch dann,
wenn gefordert wird, daß die Teilantriebe konstant beschleunigt werden sollen, da
in diesem Falle die Stellantriebe an die krummen Kennlinien der Generatoren angepaßt
werden müssen. Solche Einrichtungen sind sehr kompliziert, erfordern besonders bei
großen Leistungen erheblichen Platz und erhebliche Wartung. Ferner geht für die
Laufzeit des Stellers im Leerlauf relativ viel Zeit verloren, so daß die Anfahr-
und Abfahrvorgänge erheblich Zeit beanspruchen.
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Es ist auch eine Einrichtung zum Hochfahren der in einem festen einstellbaren
Drehzahlverhältnis zueinander stehenden Motoren einer Motorgruppe durch Hochfahren
der allen Motoren gemeinsamen Ankerspannung auf einen vorgegebenen Wert bekannt,
bei der das Drehzahlverhältnis zwischen den Motoren durch je einen das Feld des
zugeordneten Motors beeinflussenden Drehzahlregler hergestellt wird, dessen Sollspannung
über je einen dem Drehzahlverhältnis entsprechend eingestellten Sollwerteinsteller
einer gemeinsamen Leitspannung entstammt. Hierbei ist ein Folgeregler vorgesehen,
dem die Ankerspannung der Motorgruppe als Führungsgröße dient und der bei einer
Änderung der Ankerspannung die Leitspannung im gleichen Verhältnis ändert. Ein Anfahren
der einzelnen Teilantriebe nacheinander ist jedoch damit nicht möglich.
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Es ist ferner eine Anordnung zur selbsttätigen Steuerung der Ankerstrombegrenzung
eines über Stromrichter gespeisten fremderregten, auf vorgegebene Drehzahl zu regelnden
Gleichstrommotors bekannt, bei der der Sollwert für die Ankerstrombegrenzung während
eines Arbeitsspiels der vom Motor angetriebenen Arbeitsmaschine selbsttätig in Abhängigkeit
von deren Arbeitsvorgängen geändert wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum An- und Abfahren
der Teilantriebe von Mehrmotorenantrieben mit Sammelschienenspeisung, bei der die
einzelnen Teilantriebe nacheinander von einer geregelten Stromquelle mit Strombegrenzung
an-bzw. abgefahren werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die bei den bisher bekannten
Anfahreinrichtungen auftretenden Nachteile zu vermeiden und ein sicheres und schnelles
Parallelschalter der Teilantriebe mit der Sammelschiene ohne zusätzlichen Aufwand
an den Reglern der einzelnen Teilantriebe zu gestatten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sollwert
zum Regeln der Stromquelle von einer überlagerten Spannungsregelung geführt ist,
deren Sollwert durch die Ankerspannung des Teilantriebs bzw. der Sammelschiene oder
einer anderen wählbaren Spannung geführt ist und daß der Drehzahlregler des betreffenden
Teilantriebs während des An- und Abfahrens gesperrt ist und die Freigabe vor dem
Zuschalten zur Sammelschiene erfolgt, so daß die Strombegrenzung der Stromquelle
für den Einschwingvorgang des Teilantriebs auf seinen vorgegebenen Drehzahlsollwert
wirksam ist.
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Bei einer derart ausgebildeten Anordnung können alle Vorgänge in der
kürzesten Zeit ausgeführt werden, insbesondere das Abnehmen und Bremsen der
einzelnen
Antriebe im Falle einer Störung an der Maschine. Infolge der möglichen Rückführungen
ist die Dynamik der einer Steuerung mit motorisch angetriebenen Stellern bei weitem
überlegen. Gemäß der Erfindung ist dabei während des Hochfahr- bzw. Abbremsvorganges
der Drehzahlregler des jeweiligen Teilantriebes gesperrt. Die Sperre der Drehzahlregelung
des Teilantriebes wird nach dem Einschwingen des Istwertes auf den durch die Sammelschiene
vorgegebenen Sollwert der Spannungsregelung aufgehoben. Die beim Einschviingen der
Drehzahlregelung der Teilantriebe auftretenden Stromspitzen werden durch die Strombegrenzung
der Stromquelle aufgefangen. Die Regeleinrichtungen der Teilantriebe selbst brauchen
somit mit keiner Strombegrenzungseinrichtung ausgestattet zu sein. Dies betrifft
insbesondere Anlagen, bei denen im Betrieb keine wesentlichen Lastschwankungen zu
erwarten sind, wie beispielsweise Papiermaschinen. Außerdem ist aber durch die Erfindung
noch die Möglichkeit gegeben, daß im Bedarfsfalle die Stromquelle, wie z. B. ein
Anfahrgenerator, und die Sammelschiene parallel geschaltet werden können, da durch
die Begrenzung des Stromsollwertes die Einspeisung des Anfahrgenerators begrenzt
wird.
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Vorzugsweise wird mit Hilfe einer Einrichtung der Sollwert für den
Stromregler der steuerbaren Stromquelle auf einen dem jeweiligen Teilantrieb angepaßten
Wert begrenzt. Die Schaltung kann hierbei derart ausgebildet sein, daß die für die
verschiedenen Teilantriebe vorbestimmte Strombegrenzung bei Anwahl des entsprechenden
Teilantriebes selbsttätig wirksam wird. Durch die Begrenzung des Stromes kann das
Anfahren und Bremsen auch bei veränderlichen Schwungmassen innerhalb kürzester Zeit
ausgeführt werden, ohne daß hierbei die Antriebsmotoren überlastet zierden. Damit
keine Momentenstöße bei der Umschaltung auf andere Strombegrenzungswerte auftreten
können, werden die unterschiedlichen Strombegrenzungswerte für den Stromregler der
steuerbaren Stromquelle vorzugsweise über ein Verzögerungsglied, z. B. ein RC-Glied
eingegeben.
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Die Einrichtung ist derart ausgebildet, daß zu Beginn eines jeden
Vorganges als Sollwert für den Spannungsregler der steuerbaren Stromquelle die Ankerspannung
des betreffenden Teilmotors verwendet wird, gleichgültig, ob er sich im Stillstand
oder im Lauf befindet. Nach dem Einschwingen des Istwertes auf den Sollwert wird
der betreffende Teilmotor mit der steuerbaren Stromquelle zusammengeschaltet. Nach
dem Zusammenschalten kann als Sollwert für den Spannungsregler der steuerbaren Stromquelle
je nach dem vorgewählten Programm entweder die Spannung der Sammelschiene zum Hochfahren
oder die Spannung Null zum Abbremsen oder die Kriechspannung oder eine beliebig
andere wählbare Sollspannung, beispielsweise für eine Hilfsgeschwindis feit, verwendet
werden. Sind alle gewünschten Vorgänge abgeschlossen, so wird der Sollwert der Spannungsregelung
der steuerbaren Stromquelle auf die Spannung Null gelegt.
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In der Zeichnung ist das Prinzip der erfindungsgemäßen Anfahr- und
Bremseinrichtung schematisch dargestellt.
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Mit 1 sind zwei Motoren eines Mehrmotorenantriebes dargestellt, die
durch eine Anfahr- und Abfahr- oder Bremseinrichtung aus dem Stillstand nacheinander
hochgefahren und auf eine Sammelschiene 2 geschaltet oder von dieser abgenommen
und stillgesetzt werden sollen. Hierzu ist eine weitere Sammelschiene 3 vorgesehen,
die im folgenden als Anfahrschiene bezeichnet wird. Für jeden Teilmotor 1 ist in
bekannter Weise ein Regler 4 mit einer Endstufe 5 vorgesehen, der beispielsweise
auf das Feld 6 des Motors wirkt. Dem Drehzahlregler 4 wird über eine Tachomaschine
7 der Istwert und über eine Stelleinrichtung 8 der Sollwert zugeführt. Mit Hilfe
von Schützkontakten 9 und 10 kann der Teilmotor 1 entweder auf die Anfahrschiene
3 oder auf die Betriebsschiene 2 geschaltet werden.
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Die Anfahreinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Anfahrgenerator
11, der über das Feld 12 von einem Stromregler 13 und einer Endstufe 14 beeinlußt
wird. Der Istwert des Stromes wird z. B. über einen Wandler 15 gewonnen. Der Sollwert
des Stromregelkreises wird von einem diesem überlagerten Spannungsregelkreis geführt.
Mit 16 ist der Spannungsregler bezeichnet. Der Vergleich von Sollwert und Istwert
der Spannungsregelung erfolgt zum Zwecke der Potentialtrennung über einen Gleichspannungs-Wandler
17. Mit Hilfe einer Schalteinrichtung 18 können die benötigten Sollwerte für den
Spannungsregler 16 zur Wirkung gebracht werden. Als Schalteinrichtung 18 kann ein
selbsttätig schaltbarer Wähler, eine Schützenkette oder eine sonstige Schützensteuerung
Verwendung finden. Die entsprechende Steuereinrichtung für sämtliche Vorgänge ist
mit 19 angedeutet. Es wird ferner bemerkt, daß an Stelle eines Gleichstromgenerators
als Stromquelle auch jede beliebig andere steuerbare Stromquelle verwendet werden
kann. Schließlich ist mit 20 die verzögerbare Strombegrenzung des Stromregelkreises
angedeutet.
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Zum Anfahren wird der Teilantrieb durch Schließen des Kontaktes 10
des Anfahrschützes an die Anfahrschiene 3 gelegt. Gleichzeitig wird der zugehörige
Drehzahlregler 4 gesperrt. Dies ist durch einen Schaltkontakt 21 angedeutet, der
dann geschlossen ist. In der Anfahrstellung befindet sich der Kontakt der Schalteinrichtung
18 in der Stellung 0, in der der Spannungsregelung der Sollwert Null vorgegeben
wird. Anschließend wird der Kontakt der Schalteinrichtung 18 in die Stellung 1 gebracht.
Dadurch wird die Spannung des Generators gleich der des Motors gemacht, so daß anschließend
durch Schließen des Kontaktes 22 beide parallel geschaltet werden können. Es braucht
also bei dem Anfahrvorgang der Stillstand des Antriebes 1 nicht abgewartet zu werden,
vielmehr kann bei jeder Drehzahl des Antriebes eine Parallelschaltung vorgenommen
werden. Nach dem Parallelschalten wird die Schalteinrichtung 18 auf die Schaltstufe
2 weitergeschaltet.
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In dieser Stellung wird nun als Sollwert für den Drehzahlregler 16
die Betriebsschienenspannung vorgegeben. Der Teilantrieb wird nun mit der für ihn
passenden Strombegrenzung hochgefahren, bis seine Ankerspannung gleich der Detr
iebsschienenspannung geworden ist. Sodann wird der Regler 4 durch Öffnen des Sperrkontaktes
21 freigegeben, so daß sieh dessen Drehzahl auf seinen durch die Einrichtung 8 vorgegebenen
Sollwert einschwingen kann, wobei die Strombegrenzung des Anfahrgenerators wirksam
bleibt. Anschließend wird der Antrieb durch Einlegen des Kontaktes 9 des Betriebsschützes
mit der Betriebsschiene 2 parallel geschaltet und sodann durch Öffnen des Kontaktes
10 von der Anfahrschiene
getrennt, wobei der übernahmestoß von
der Spannungsregelung der Betriebsschiene aufgefangen wird. Nach diesen Vorgängen
wird die Schalteinrichtung zur weiteren Bereitschaft in die Stellung 0 gebracht,
wo der Generator in kürzester Zeit auf die Spannung Mull geregelt wird.
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Das Abfahren und Abbremsen eines Teilantriebes von der Betriebssammelschiene
2 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge wie das Anfahren. Der an der Anfahrschiene
3 liegende Generator 11 wird in der Stellung 2 des Betriebsschalters 18 innerhalb
kürzester Zeit auf die jeweilige Betriebsschienenspannung gebracht. Durch Einlegen
des Kontaktes 10 des zugehörigen Anlaßschützes wird die Anfahrschiene 3 parallel
finit der Betriebsschiene geschaltet, wobei die Strombegrenzung 20 des Generators
11 wirksam ist, so daß eventuell auftretende Stromspitzen aufgefangen werden. Anschließend
wird der Teilantrieb durch Öffnen des Kontaktes 9 seines Betriebsschützes von der
Betriebsschiene getrennt und daraufhin der zugehörige Drehzahlregler 4 gesperrt.
Durch Umlegen der Schalteinrichtung 18 von der Stellung 2 in die Stellung 0 wird
der Antrieb anschließend mit Strombegrenzung innerhalb kürzester Zeit auf Stillstand
abgebremst.
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Dieser Vorgang kann auch so ablaufen, daß mit dem Kommando »Abschalten«
zuerst der Antrieb durch öffnen des Schützes 9 von der Sammelschiene getrennt und
durch Schließen von 10 auf die Anfahrschiene gelegt wird. Anschließend wird der
Spannungssollwert auf die Schalterstellung 1 gelegt und nach Einschwingen der Motor
mit dem Anfahrgenerator 11 parallelgeschaltet. Das Abfahren wird wieder durch Kontakt
0 am Schalter 18 eingeleitet.
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In der mit 19 angedeuteten Steuereinrichtung werden alle Vorgänge
in der richtigen Reihenfolge festgelegt, so daß praktisch für jeden Teilantrieb
nur zwei Drucktaster vorgesehen sein müssen, wobei der eine Drucktaster den Anfahrvorgang
und der andere Drucktaster den Abfahrvorgang einleitet. Die Einrichtung zur Steuerung
des Ablaufes der verschiedenen Vorgänge ist vorzugsweise aus kontaktlosen Elementen
aufgebaut.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, findet der Vergleich von Sollweit
und Istwert der Spannungsregelung der steuerbaren Stromquelle auf der Eingangsseite
eines Gleichspannungswandlers statt. Da der Spannungswandler in Differenzschaltung
liegt, erfolgt das Parallelschalten mit sehr hoher Genauigkeit. Die selbsttätige
Weiterschaltung auf den näcl:stfolge-aden Vorgang erfolgt stets dann, wenn die Eingangs-
oder Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf einen bestimmten vorgegebenen
Wert abgesunken ist.
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Die Strombegrenzung 20 für den Stromregler 13 wird für die Teilantriebe
verschiedener Leistung in der jeweils richtigen Größe vorgewählt. Bei der Auswahl
des jeweiligen Teilantriebes wird sodann auch die diesem Teilantrieb entsprechende
Strombegrenzung zur Wirkung gebracht. Für die Regler der Teilantriebe kann somit
eine Strombegrenzung entfallen, falls große Lastschwankungen im Gleichlaufbetrieb
nicht auftreten können, da bei den kritischen Vorgängen : @AJie Anfaäiren, Abfahren
und Paralleischalten, die Strombegrenzung des Anfahrreglers wirksam ist. Die gesamte
Einrichtung arbeitet ohne mechanische Steller, daher mit der größtmöglichen Geschwindigkeit
und Bereitschaft. Sollte ein Antrieb aus irgendwelchen Gründen abgeschaltet sein
und freilaufen, braucht man seinen Stillstand nicht abzuwarten; vielmehr kann er
bei jeder Drehzahl mit dem Anfahrgenerator parallel geschaltet und auf die Sammelschiene
oder in den Stillstand geführt werden. Auch andere Betriebszustände, wie Kriechen,
Rückwärtsfahren, lö_y.zn in gleicher Weise angesteuert werden. Zu diesem Zweck kann
die Schalteinrichtung 18 zusätzliche Stellungen für zusätzliche voreinstellbare
Sollwerte besitzen. In der Zeichnung ist eine solche Stellung angedeutet, die mit
3 bezeichnet ist.
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An Stelle der Wandler zur Potentialtrennung können auch direkte Abgriffe
von Strom und Spannung benutzt werden, soweit die Eingangspotentiale der Regler
dies erlauben.
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Die erfindungsgemäße Anfahr- und Bremseinrichtung kann überall dort
mit Vorteil Verwendung finden, wo ein oder mehrere einzelne Antrie'oe auf eine bestimmte
Betriebsspannung hochgefahren werden sollen, wobei als Betriebsspannung auch die
Spannung eines einzelnen Generators oder Motors angesehen werden kann.