DE275883C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 35 #. GRUPPE

Gleichstrom-Senkbremsschaltung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. März 1912 ab.

Es ist eine Senkschaltung für Hauptstrommotoren bekannt geworden, bei der in allen Senkstellungen die Hauptstrom-Feldwicklung unter Vorschaltung von Widerständen am Netz und der Anker parallel zur Feldwicklung und einem Teil des Vorschaltwiderstandes liegt. Durch Änderung dieses Teiles wird die Senkgeschwindigkeit geregelt. Es wird auf diese Weise ein Durchgehen des Motors in allen Senk-Stellungen verhindert.

Gemäß der Erfindung werden nicht auf allen Senkstellungen Hauptstromfeldwicklung und Anker parallel geschaltet, sondern nur auf den letzten Senkstellungen, während auf den ersten Stellungen für Senken mit Netzstrom Anker und Feld hintereinander geschaltet werden, um bei einem angestrengten Betrieb für den Anlauf und die Bremsung günstigere Verhältnisse hinsichtlich Energieverbrauch und Sicherheit gegen zu hohe Stromstöße zu erhalten.

Bei Hüttenwerkskranen, insbesondere bei Stripper- und Tiefofenkranen für Stahl- und Walzwerke werden die Steuerapparate außerordentlich schnell ein- und ausgeschaltet, da es hierbei auf eine möglichst schnelle Abwicklung des Arbeitsprozesses zur Erzielung einer hohen Produktionsziffer ankommt. Bei der bisher bekannten Senkschaltung mit Neben-Schlußcharakteristik treten nun beim schnellen Schalten sowohl beim Beschleunigen als auch beim Verzögern sehr hohe Stromstöße auf, denn es wird dort beim schnellen Einschalten das Feld geschwächt, beim schnellen Ausschalten dagegen gestärkt, während es gerade umgekehrt erwünscht ist; beim Einschalten mit einem möglichst kräftigen Feld und beim' Ausschalten mit einem geschwächten Feld zu arbeiten, wie dieses bei der nachstehend beschriebenen Schaltung bewirkt wird.

Die neue Schaltung ist in Fig. 1 und 2 dargestellt, und zwar zeigt die Fig. 1 die Abwicklung der Schaltwalze, während Fig. 2 das Stromlaufschema zeigt.

In den Figuren bedeutet α den Anker des Motors, f sein Feld, m den mit Vorschaltwiderstand versehenen Magneten zum Lüften der Stoppbremse, R den Anlaß- und Parallelwiderstand mit den Anzapfungen R₀-R₅, r einen Schutzwiderstand, s die Hauptwalze des Steuerapparates mit der Funkenlöschspule k und h eine Hilfswalze. Die Hauptwalze weist sechs Stellungen I bis VI für Heben und sechs Stellungen ι bis 6 für Senken auf, zwischen denen sich eine Nullage befindet, in welcher der Motor und Bremslüfter abgeschaltet sind. Die mit + und — bezeichneten Finger der Hauptwalze sind mit der + - bzw. —Leitung verbunden, die Finger α mit dem Anker a, der Finger f mit dem Feld f, mit dem gleichbezeichneten Finger f der Hilfswalze und mit einem Ende des Schutzwiderstandes r, dessen anderes Ende mit den Fingern r der Haupt- und Hilfswalze verbunden ist. Die Kontrollerfinger R₀ bis R₅ sind mit den gleichbezeichneten Anzapfungen des Anlaßwiderstandes R verbunden; ein Teil dieser Verbindungen ist in der Fig. 1 fortgelassen, um nicht die Zeichnung zu verwickelt zu machen. Die Finger m der beiden Walzen sind untereinander und mit dem

Bremslüftmagneten m verbunden, die Finger χ und y je untereinander.

Beim Heben ist der Stromlauf auf der Stellung ι folgender:

Von der +-Leitung über den +-Finger der Hauptwalze in diese hinein. Hier findet Stromteilung statt. Ein Zweig geht über den Finger m in den Bremslüftmagneten m und zurück zur —Leitung. Dieser zum Lüften der Bremse

ίο dienende Stromkreis bleibt auf sämtlichen Stellungen der Kontrollerwalze, ausgenommen die Nullage, ungeändert. Ein zweiter Zweig geht über den Finger f durch das Hauptstromfeld f, zur Funkenlöschspule k und über die Anlaßwiderstandsstufen R₅ bis R₀ zum Finger R₀ der Hauptwalze, nach dem untern Kontrollerfinger α und von dort über den Anker a zum Kontroller zurück und über den obern Finger α und den mit — bezeichneten Finger zurück zur ·—Leitung.

Mit fortschreitender Einschaltung des Kontrollers werden die einzelnen Stufen des Anlaßwiderstandes R immer mehr vermindert und schließlich auf Stellung VI ganz kurz-

geschlossen. "

Beim Senken ist auf der Stellung 1 der Stromlauf folgender:

Von der +-Leitung zum Finger m und von dort in dem einen Zweig über den Bremsmagneten m nach ·—, im anderen Zweig über die Finger m und f der Hilfswalze h nach dem Feld f, dann wieder durch dieses, durch die Funken löschspule k und über alle Stufen des Anlaßwiderstandes R zum Kontroller-

finger R₀ nach der Leitung. Parallel zu

der Stufe R₀ bis R₁ ist auf der Stellung 1 der Anker α angeschlossen, und zwar mit seinem einen Ende unmittelbar an der Hauptwalze über den Finger R₀ und den ihm benachbarten unteren Finger a, während das andere Ende über den oberen Finger α und den obersten Finger χ der Hauptwalze, die Finger χ und y der Hilfswalze, die in Stellung »Einschalten« steht, und die Finger y und R₁ der Hauptwalze mit der Anzapfung R₁ verbunden wird.

Die Stellungen 2, 3 und 4 unterscheiden sich nur dadurch von der Stellung 1, daß der dem Anker α vorgeschaltete Widerstandsteil immer mehr veiringert und der dem Anker parallel geschaltete Widerstandsteil immer mehr vergrößert wird. Auf diesen Stellungen bleibt die eine Ankerseite über den unteren Finger a und den Finger R₀ der Hauptwalze mit der Anzapfung R₀ verbunden. Auf der anderen Ankerseite wird durch die Hauptwalze der Finger y auf der Stellung 2 außer mit dem Finger R₁ auch mit dem Finger R₂ verbunden unter Kurzschließung der Widerstandsstufe R₁ bis R₂, so daß der Anker wie auf Stellung 1 parallel zu R₀ bis R₁ liegt, während ihm nur noch die Stufen R₂ bis R₅ vorgeschaltet sind.

Auf der Stellung 3 wird der Finger y der Hauptwalze mit den Fingern R₂ und R₃ verbunden, die Stufe -R₂ bis R₃ ist also kurzgeschlossen, der Anker parallel zu R₀ bis R₂ geschaltet und die Stufen R₃ bis /^₅ ihm vorgeschaltet. Diese Schaltung ist in der Fig. 2 links dargestellt ; die daselbst gestrichelt eingezeichnete Verbindung ist an Stelle der oberhalb ihrer gezeichneten Verbindungen auf der Stellung 1 vorhanden. Auf der Stellung 4 wird der Kontakt am Finger R₂ und daher der Kurzschluß der Stufe R₂ bis R₃ unterbrochen; der Anker ist nun zu R₀ bis R₃ parallel geschaltet, wäh- " rend die Stufen R₃ bis i?₅ ihm vorgeschaltet bleiben. Der durch den Anker fließende Stromkreis geht jetzt von der Anzapfung R₃ zum Finger R_s der Hauptwalze, durch diese zu ihrem Finger y und zum Finger y der Hilfswalze, durch diese zu ihrem Finger χ und zum Finger χ der Hauptwalze, durch diese und den oberen Finger α zum Anker und dann vom Anker durch den unteren Finger α der Hauptwalze und durch diese zusammen mit dem über den Finger R₀ von der Anzapfung R₀ kommenden Feldstrom zum -—Finger und zur —Leitung.

In der Übergangsstellung 4-5 wird der Anker am Kontrollerfinger r mit dem Schutzwiderstand r verbunden, der dauernd mit dem Feld verbunden ist, wodurch sich die in der Fig. 2 im zweiten Schaltbild dargestellte Schaltung ergibt, und gleich darauf die Verbindung des Ankers mit der Widerstandsanzapfung R₃ an dem vom Walzenbelag ablaufenden Finger χ der Hauptwalze unterbrochen. Die Schaltung ergibt sich aus dem dritten Schaltbild der Fig. 2. Der Stromlauf durch den Bremslüftmagneten m und durch das Feld f ist der nämliche wie früher, jedoch ist auf der Stellung 5 die Stufe R₃ bis R_t kurzgeschlossen, da die zugehörigen Finger R₃ und i?₄ auf dieser Stellung durch die Hauptwalze verbunden werden. Der durch den Anker fließende Stromzweig zweigt bereits vor dem Feld f vom Kontaktfinger f der Haupt- bzw. Hifswalze ab und geht über den Schutzwiderstand r zum Finger r der Hauptwalze, durch diese zu ihrem oberen Finger α und zum Anker und dann wie früher

über den unteren Finger α zum Finger

und zur —Leitung. Auf den Stellungen 5 bis 6 liegen also Anker und Feld parallel, der Motor arbeitet mit Nebenschlußcharakteristik, wobei auf der Stellung 5 die Stufe R₃ bis i?₄ des nun nur mit dem Feld in Reihe liegenden Anlaßwiderstandes R kurzgeschlossen ist, während auf der Stellung 6 auch diese Stufe dem Feld vorgeschaltet und letzteres am meisten geschwächt ist. iao

Infolge der Hauptstromcharakteristik auf den ersten Stellungen wird der beim Ein-

schalten stark ansteigende Anlauf strom das Hauptstromfeld kräftig erregen und das Anzugsmoment verstärken bzw. das gleiche Anzugsmoment bei kleinerem Anlaufstrom ermöglichen, während bei der eingangs erwähnten Nebenschlußschaltung die Stromaufnahme im Feld wesentlich geringer ist als im Anker und sich der Motor ungünstiger verhält als ein reiner Nebenschlußmotor. Es ist nämlich

ίο zu berücksichtigen, daß beim schnellen Einschalten der Motor noch nicht sofort anläuft und ein Anker, der noch keine oder nur geringe elektromotorische Gegenkraft entwickelt, einen sehr geringen Ohmschen Widerstand besitzt, so daß die Ohmzahl des Ankers einschließlich des ihm vorgeschalteten, relativ kleinen Schutzwiderstandes wesentlich kleiner ist als diejenige des parallel hierzu liegenden Feldes einschließlich der letzterem vorgeschalteten Stufen des Anlaßwiderstandes. · Infolgedessen teilt sich der Strom hinter den von Anker und Feldstrom gemeinsam durchflossen en Stufen des Anlaßwiderstandes so, daß ein verhältnismäßig größerer Teil durch den Anker fließt und das Feld schwächer erregt wird als beim reinen Nebenschlußmotor.

Beim Bremsen ist die neue Schaltung ebenfalls wesentlich günstiger als die bisher übliche, weil die Ankerspannung beim schnellsten Schalten kleiner als die Netzspannung bleibt, da schon bei Gleichheit beider der Feldstrom Null werden würde. Bei eingangs erwähnter Nebenschlußschaltung dagegen fließt der An kerbremsstrom noch mit durch das Feld und verstärkt es, so daß bei schnellem Abbremsen aus hoher Geschwindigkeit. die Ankerspannung ohne weiters über die Netzspannung hinaus gesteigert werden kann, wobei die mit dieser Spannungserhöhung verbundene Erzeugung hoher Bremsströme dem Kommutator und den Kontrollerkontakten schädlich wird.

Die geschilderte Schaltung kann in der Weise erweitert werden, daß der Motor nur beim Einschalten des Kontrollers an das Netz angeschlossen ist, während er beim Ausschalten von der oder den letzten Stellungen des Steuerapparates aus vom Netz abgetrennt und in Kurzschlußbremsung geschaltet wird. Hierzu dienen von der Hauptwalze mechanisch oder elektromagnetisch gesteuerte Hilfsschalter bzw. eine derartig gesteuerte Hilfswalze. Da bei allen durchziehenden oder an der Gtenze der Selbstsperrung befindlichen Lasten der Anschluß an das Netz nur zum Zweck der schnellen Beschleunigung nötig ist und der Motor nach Erreichen einer gewissen Geschwindigkeit auch ohne Netzstrom in Kurzschlußbremsung weiterlaufen kann, so ergibt die Abschaltung des Motors vom Netz beim Ausschalten des Kontrollers eine nicht unbeträchtliche Energieersparnis, auch wird der Kontroller bedeutend kleiner, da besonders Bremsstellungen neben den Kraftstellungen nicht erforderlich sind. Man kann es weiterhin hierbei so einrichten, daß die Ohmzahl der dem Anker parallel geschalteten Widerstände beim Ausschalten größer ist als der beim Einschalten auf der betreffenden Stellung der Hauptwalze vorhandene Wert, so daß man die Senkgeschwindigkeit auf das Doppelte und mehr steigern kann.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die geschilderten Vorteile durch den Einbau der Hilfswalze h erreicht. Dieselbe steht beim Einschalten des Kontrollers auf sämtlichen Stellungen in »Einschalten«, wird jedoch bei der umgekehrten Bewegung, sobald man von Senken 6 oder 5 nach Null zurückschaltet, nach »Ausschalten« gedreht. Der Stromlauf ist dann beispielsweise in der Stellung »Ausschalten 3«, d. i. diejenige Stellung, bei welcher sich die Hauptwalze in der Stellung 3 und die Hilfswalze in der Stellung »Ausschalten« befindet, der folgende (vgl. das vierte Schaltbild der Fig. 2): Der Strom geht wie früher von der + -Leitung über die Kontrollerfinger + und m durch den Bremslüftmagneten nach Minus. Die Verbindung des Kontrollerpunktes m nach dem Feld f ist jedoch infolge der geänderten Lage der Hilfswalze in »Ausschalten« nicht mehr vorhanden und der Motor somit vom Netz abgetrennt. Statt dessen ist das Feld f über den Widerstand r, die Finger r und χ der Hilfswalze und die Finger χ und α der Hauptwalze mit dem Anker α verbunden. Die andere-Ankerklemme ist wie beim Einschalten mit der Widerstandsanzapfung R₀ verbunden, und der Ankerbremsstrom fließt von R₀ über den Anlaßwiderstand R bis R₅, von dort über die Funkenlöschspule k, das Feld f und den Schutzwiderstand r nach dem Anker zurück, so daß ein geschlossener Kurzschluß-Bremsstromkreis entsteht.

Aus einem Vergleich des ersten und letzten Schaltbildes in Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Widerstände, welche im Ankerstromkreis liegen, beim Ausschalten größer sind als beim Einschalten.

Zur Umstellung der Hilfswalze wird zweckmäßig eine geeignete Kurvenscheibe, Mitnehmer oder Reibungs vorrichtung (Schleppwalze) oder ein Klinkwerk gemäß Patent 249896 benutzt.

Es sei darauf hingewiesen, daß man in den Fällen, wo es auf äußerste Energieersparnis nicht ankommt, auf die Anordnung der Hilfswalze im Interesse der Vereinfachung und Verbilligung des Steuerapparates verzichten und sich mit der gleichen Schaltung beim Ein- und Ausschalten begnügen wird. Andererseits kann auch die Kurzschlußbremsung beim Rückschalten mit Rücksicht auf die damit erreichbaren, oben erwähnten Vorteile ohne den

Wechsel zwischen Hauptstrom und Nebenschlußcharakteristik beim Einschalten mit Vorteil angewendet werden.

Claims (3)

1. - Patent-Ansprüche:

   i. Gleichstrom-Senkbrendschaltung mit Regelung durch parallel zum Motoranker geschaltete Widerstände, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstrommotor beim

   ίο Einschalten auf den ersten Stellungen (i bis 4) des Steuerapparates für Senken mit Netzstrom in Hauptstromchärakteristik, auf den letzten Stellungen (5, 6) in Nebenschlußcharakteristik geschaltet ist.
2. 2. Gleichstrom-Senkbremsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Beschreiten der Senkstellungen (1 bis 6) des Steuerapparates (s) von Null aus in der Beschleunigungsriclitung dauernd am Netz liegende Motor (a, f) durch eine von der Hauptwalze gesteuerte Hilfswalze (A) oder sonstige Hilfsschalter vom Netz abgetrennt und in Kurzschlußbremsung ge- ■ schaltet wird, sobald man von den letzten Stellungen (5,6) des Steuerapparates aus zurückschaltet, wobei Stufen des Widerstandes (R), welche beim Einschalten dem parallel geschalteten Anker und Feld des Hauptstrommotors vorgeschaltet sind, beim Ausschalten in der Kurzschlußbremsschaltung in Reihe mit Anker und Feld liegen.
3. 3. Gleichstrom-Senkbremsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ohmzahl der dem Anker parallel geschalteten Widerstandstufen (R) beim Ausschalten durch die Hilfswalze (h) oder Hilfsschalter größer als beim Einschalten in der betreffenden Stellung ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.