DE225336C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 225336 KLASSE 21 c. GRUPPE

Die Steuerapparate elektrisch betriebener Fahr- oder Hebezeuge mit einem oder mehreren Antriebsmotoren (z. B. Krane, Gießwagen u. dgl.) werden mit Rücksicht auf einfachste Bedienung gewöhnlich mit nur einem einzigen Wellenstumpf e versehen, auf dem das erforderliche Bedienungselement (Kurbel, Handrad o. dgl.) befestigt wird. Die Kontaktwalzen müssen dann so eingerichtet sein, daß auf der

ίο einen Seite derselben die Kontakte für Rechts-, auf der andern Seite diejenigen für Linkslauf der Motoren angebracht sind. Hierdurch wird die Anzahl der für jede Fahrtrichtung verfügbaren Kontaktstellungen wesentlich eingeschränkt, da man im günstigsten Falle für jede Fahrtrichtung den halben Walzenumfang verwenden kann. Auch durch Verwendung einer zweiten sogenannten Umschaltwalze wird bei den bisher bekannten Schaltungsweisen die Anzahl der Kontaktstellungen nicht vermehrt, da die Umschaltwalze in eine bestimmte Abhängigkeit zur Reglerwalze derart gebracht werden muß, daß sich die Umschaltwalze entsprechend der Drehung der Hauptwalze von einer Mittelstellung aus für Rechts- oder Linkslauf der Motoren einstellt. Die Steuerapparate werden bei Anwendung der Umschaltwalzen nur kürzer in bezug auf ihre Bauhöhe, da die Kontakte für. die Umschaltung des Motorankers nicht auf die Reglerwalzen gesetzt zu werden brauchen. Durch den Einbau eines Wendegetriebes zwischen der Antriebswelle des Kontrollers und der eigentlichen Steuerwalze kann man unter Verwendung der erwähnten Umschaltwalze erreichen, daß der ganze Walzenumfang für jede Drehrichtung ausgenutzt wird, weil sich hierbei die Reglerwalze stets in gleicher Richtung bewegt, gleichviel, ob das Bedienungselement rechts- oder linksläufig bewegt wird. Dieses Wendegetriebe ist jedoch ein verwickeltes, teures und deshalb selten verwendetes Zwischenglied, durch dessen Einbau überdies die Bauhöhe der Steuerapparate wesentlich zunimmt.

Durch die nachstehend beschriebene Einrichtung wird es auch bei Verwendung nur eines einzigen Antriebselementes und unter Vermeidung eines Wendegetriebes ermöglicht, den ganzen Umfang der Steuerwalze sowohl für Rechts- als auch für Linkslauf der Motoren zu benutzen.

In der Zeichnung ist in Fig. 1· beispielsweise die." Schaltung eines Drehstromkommutatormotors mit im Stern geschalteten Ständer s und drei Bürstenpaaren α α', b b', c c' dargestellt, welche drei zu den Ständerphasen gleichachsige Ankerstromkreise bilden. Die Regelung des Motors erfolgt z. B. dadurch, daß man mit Hilfe eines Transformators t den Anker bei Untersynchronismus auf das Netz zurückarbeiten läßt, bei Synchronismus die Bürsten jeder Phase kurzschließt, so· daß der Motor wie ein Induktionsmotor läuft, und bei übersynchroner Umlaufszahl dem Anker durch den Transformator Energie aus dem Netz zuführt. Da der Schlupf des Motors proportional der dem Anker aufgedrückten Spannung ist, muß beim Einschalten, wo eine geringe Umlauf szahl des Motors verlangt wird, der Anker an der größten vom Transformator gelieferten

Gegenspannung liegen. Beim Weiterschalten müssen die Windungen ta, t b, te des Transformators nacheinander abgeschaltet werden, wodurch der Motor beschleunigt wird, bis er bei kurzgeschlossenen Bürsten synchron läuft. Für übersynchrone Tourenzahl muß der Anker Zusatzspannung aus dem Netz erhalten. Dies geschieht dadurch, daß man bei Synchronismus die Ankerklemmen jeder Phase umschaltet

ίο und nun stufenweise die vorher abgeschaltete Spannung wieder einschaltet. Durch diese Umschaltung wird die Spannung, die vorher den Anker als Gegenspannung beeinflußte, Zusatzspannung. Um eine günstige Phasenverschiebung zu erreichen, kann man jedem Bürstenpaar außer der zur Regelung erforderlichen Spannung eine geringe Kompensationsspannung anderer Phase aufdrücken, die den Transformatorwicklungen t a', t b' bzw. t c' entnommen wird. Diese Spannung darf jedoch im Verhältnis zum Anker nicht umgeschaltet werden, sie bleibt vielmehr bei Über- und Untersynchronismus in demselben Sinn zum Anker geschaltet. Die Drehrichtung des Motors wird geändert, indem man zwei Phasen des Stators und ebenso zwei Phasen des Rotors vertauscht.

Der gemäß, der Erfindung ausgebildete Steuerapparat hat zwei voneinander abhängige Walzen, die Reglerwalze r und die Umschaltwalze u, die mit den feststehenden Kontaktfingern T₁ bis r₁₂ bzw. U₁ bis M₂₂ in Eingriff kommen. Der Umfang der Walze r ist in eine beliebige Anzahl ■— beispielsweise 14 — Kontaktstellungen eingeteilt, die von der Nullage aus nach beiden Seiten symmetrisch verteilt sind. Die Umschaltwalze u hat zwei Kontaktgruppen, von denen die eine für den Rechts-, die andere für den Linkslauf des Motors bestimmt ist Das Bedienungselement des Kontrollers sitzt unmittelbar auf der Welle der Walze r oder treibt sie mittels Zwischenglieder an.

Die Walze r ist mit der Umschaltwalze u so verbunden, daß bei Bewegung der Reglerwalze in die Stellung 1 auch die Umschaltwalze in die Stellung 1 gestellt wird. Zu diesem Zweck ist die Reglerwalze mit Stellarmen d und d' (Fig. 2 und 3) fest verbunden, welche Mitnehmerstifte e und e' tragen, die mit den Aussparungen g, g' und g" einer mit der Umschaltwalze fest verbundenen Stellscheibe f in Eingriff kommen. Zum Festlegen der einzelnen Stellungen der Reglerwalze dient in üblicher Weise ein Sternrad (Rastenscheibe) i. Bei Bewegung der Reglerwalze in die Stellung 1 dreht der anfänglich innerhalb der Aussparung g der Stellscheibe f liegende Mitnehmer e letztere so weit herum, daß er diese Aussparung verlassen kann. In dieser Stellung 1 bleibt die Umschaltwalze u stehen bis zur Stellung 7 der Reglerwalze. Erst beim Weiterdrehen der Reglerwalze von Stellung 7 nach 7' wird die Umschaltwalze in die Stellung 7' gestellt. Dies geschieht dadurch, daß der Mitnehmerstift e' des Stellarmes d' in die Aussparung g' gelangt und die Umschaltwalze so weit dreht, daß er diese Aussparung auf der anderen Seite verlassen kann. Während der weiteren Drehung der Reglerwalze von Stellung 7' bis 13 und dann wieder zurück bis 7' bleibt die Umschaltwalze in der Stellung 7' stehen. Erst beim Übergang der Reglerwalze von Stellung 7' nach 7 wird die Umschaltwalze wieder in die Stellung 1 gestellt, da der Mitnehmerstift e' wieder mit der Aussparung g' in Eingriff kommt und die Umschaltwalze so weit zurückgedreht wird, daß er die Aussparung auf der anderen Seite verlassen kann. In der Stellung 1 bleibt die Umschaltwalze nun so lange stehen, bis die Reglerwalze von Stellung 1 nach 0 gestellt wird. Hierbei kommt der Mitnehmerstift e in die Aussparung g und stellt die Stellscheibe f wieder in die gezeichnete Stellung, so daß die Umschaltwalze ebenfalls in ihre Nullage gelangt. Wird die Reglerwalze von 0 aus in die Stellungen I, II usw. gestellt, die mit den oben betrachteten Kontaktstellungen in umgekehrter Reihenfolge übereinstimmen, so stellt sich die Umschaltwalze in genau der- . selben Weise wie vorher beschrieben in ihre Kontaktstellungen I bzw. VII'.

Durch geeignete Anschläge ist dafür gesorgt, daß die Reglerwalze in jeder Drehrichtung nicht ganz eine volle Umdrehung machen kann, so daß beim Ausschalten stets wieder über die beim Einschalten benutzten Stellungen zurückgeschaltet werden muß. Zu diesem Zwecke kann eine Welle dienen, die mit der Reglerwalze beispielsweise durch Zahnräder im Übersetzungsverhältnis 2 : 1 oder mit noch größerer Übersetzung verbunden ist und infolge passend angeordneter Anschläge im ganzen nur um nahezu eine volle Umdrehung oder noch weniger gedreht werden kann, also von der Mittellage aus nach jeder Seite nur um nahezu eine halbe Umdrehung oder noch weniger. Dementsprechend kann die Reglerwalze, die bei dem angegebenen Übersetzungsverhältnis den doppelten Drehwinkel beschreibt, in jeder Drehrichtung nicht ganz eine volle Umdrehung machen. Das Bedienungselement kann bei dieser Anordnung auf der zweiten Welle sitzen, falls dies zweckmäßig erscheint.

Eine andere Anordnung der Anschläge ist in Fig. 4 und 5 dargestellt. Auf der Nabe der mit der Reglerwalze fest verbundenen Rastenscheibe i sitzt ein loser Anschlagarm h Wird die Reglerwalze in die Stellungen 1,2 usw. bis 13 gedreht, so bleibt der Anschlag-

arm so lange in der gezeichneten Stellung stehen, bis er beim Übergang von Stellung 12 nach 13 von dem Anschlag m der Rastenscheibe gegen die Fläche η des fest am Gehäuse des Steuerapparates sitzenden Anschlages 0 gepreßt wird. Hierdurch wird ein unmittelbares Weiterschalten von Stellung 13 nach 0 verhindert. Beim Zurückschalten von Stellung 13 über 12, 11 usw. nach 0 bleibt der Anschlagarm k so lange am Gehäuseanschlag 0 liegen, bis er beim .Übergang von Stellung 1 nach 0 von dem Anschlag m der Rastenscheibe wieder in die gezeichnete Stellung gebracht wird. Wird die Walze von ο aus in die Stellungen I, II usw. bis XIII gestellt, so wird der lose drehbare Anschlag k sofort mitgenommen, bis er in Stellung XIII an die Fläche n' des Gehäuseanschlages 0 angepreßt wird, wodurch wiederum ein direktes Weiterschalten nach ο verhindert wird.

Die Schaltung, die sich ergibt, ist gemäß Fig. ι folgende:

Der Primärteil des Transformators t wird durch den Hauptausschalter h geschaltet. Der Ständer s des Motors wird in bekannter Weise durch die sechs untersten Kontakte M₁₇ bis M₂₂ der Umschaltwalze u geschaltet und reversiert. In der Kontaktstellung 1 hat der Ankerstrom der einzelnen Phasen folgenden Verlauf:

a, t b', M₄, M₃, T₁, t a, r₃, r₄, M₁, M₂, a' bzw. b, M₁₄, M₁₃, t c', M₈, M₇, r₅, t b, r_v r_s, M₈, M₆, b' bzw. c, M₁₆, M₁₅, t a', M₁₂, M₁₁, r₉, t c, r_n,

In der zweiten und dritten Ankerphase tritt der Strom aus der Bürste b bzw. c nicht unmittelbar in die Kompensationswindungen t c' bzw. ta' des Transformators ein, sondern ist erst zur Umschaltwalze geführt. Dies ist erforderlich, weil diese beiden Ankerphasen

bei der Änderung der Drehrichtung des Motors ebenso wie die beiden entsprechenden Ständerphasen vertauscht werden müssen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird beim Weiterschalten der Reglerwalze in die Stellungen 2 bis 7 in den drei Phasen abwechselnd eine Transformatorspule nach der andern abgeschaltet, so daß in der Stellung 7 die Bürsten auf die Kompensationswindungen kurzgeschlossen sind und der Motor synchron

läuft. Beim Übergang von Stellung 7 nach 7' . wird die Umschaltwalze nach Stellung 7' gestellt und dadurch die Umschaltung der Transformatorspannung vorbereitet. Dies ist zunächst ohne Einfluß auf den Motor, da die Transformatorwicklungen ta, tb, te zufolge Kurzschlusses der Ankerbürsten abgeschaltet sind. Erst in den Stellungen 8 bis 13 wird die vorher als Gegenspannung an den Ankerklemmen liegende Transformatorspannung stufenweise wieder eingeschaltet, und zwar jetzt als Zusatzspannung zur Ankerspannung. Hierdurch wird die Umlaufszahl des Motors weiter gesteigert bis zu ihrem Höchstwert in Stellung 13. Beim Zurückschalten wird die Umlaufszahl wieder stufenweise verringert, der Motor läuft in der Stellung 7' synchron, bei weiterem Zurückschalten bis Stellung 1 kommt die Umlaufszahl auf ihren niedrigsten Wert, bis der Motor in der Nullstellung ganz ausgeschaltet wird.

Soll der Motor reversiert werden, so wird die Reglerwalze in die Stellungen I, II usw. gestellt, wobei sich die Umschaltwalze in ihre Stellungen I bzw. VII' einstellt. Die Vorgänge bei der Regelung sind dieselben wie vorhin, nur daß der Anker eine andere Drehrichtung hat.

Das hier für einen Drehstromkollektormotor beschriebene Schaltprinzip kann auch bei Gleichstromnebenschluß- oder Compoundmotoren angewendet werden. Man benutzt hier z. B. die Stufen von 1 bis 7 zum Kurzschließen des in den Ankerkreis geschalteten Anlaßwiderstandes; nachdem der Widerstand kurzgeschlossen ist, schaltet man die Stromkreise an der Umschaltwalze so um, daß die Ankerklemmen bei weiterer Drehung der Steuerwalze unverändert mit dem Netz verbunden bleiben, während der vorher beim Anlassen kurzgeschlossene Widerstand jetzt stufenweise auf den Kontaktstellungen 7' bis 13 in den Feldkreis geschaltet wird, wodurch der Feldstrom geschwächt und die Drehzahl des Motors weiter gesteigert wird. Auf der Stellung I des reversierten Motors beginnt dann wieder die Abschaltung des Widerstandes, der auf den Stellungen I bis VII aus dem Ankerkreis ausgeschaltet, auf den Stellungen VII' bis XIII in den Feldkreis eingeschaltet wird.

Claims (4)

1. Pate nt-An Sprüche:

   ι. Elektrischer Steuerapparat für Elektromotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Regelung des Motors bei niedriger Umlaufszahl in einer Drehrichtung dienenden Kontakte gleichzeitig zur Regelung des Motors bei höher liegender Umlaufszahl in der anderen Drehrichtung benutzt werden und umgekehrt.
2. 2. Elektrischer Steuerapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Reglerwalze eine zweite Walze verbunden ist, durch welche beim Drehen der Reglerwalze über die erste Hälfte ihrer Kontaktstellungen hinaus eine derartige Umschaltung bewirkt wird, daß auf den weiteren Kontaktstellungen der Reglerwalze eine Steigerung der Geschwindigkeit erfolgt.
3. 3. Elektrischer Steuerapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als

   zweite Walze die Umschaltwalze für die Drehrichtung dient, die zu diesem Zwecke auf jeder Seite eine weitere Kontaktstellung erhält.
4. 4. Elektrischer Steuerapparat nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglerwalze aus der Nullage nach jeder Richtung nicht um eine volle Umdrehung gedreht werden kann, so daß die Nullage nur durch Zurückschaltung über die beim Anlauf benutzten Kontakte wieder erreicht werden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.