DE291966C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei den bisher bekannten Gegenstrom-Senkbremsschaltungen für Drehstrom und bei der Senkbremsschaltung mit Dynamobremsung für Gleichstrom ist es möglich, daß schwere Lasten auf solchen Stellungen gesenkt werden, welche nur für leichtere Lasten bestimmt sind, und daß dadurch unzulässige Geschwindigkeitssteigerungen bzw. bei Drehstrom auch noch zu hohe Ankerspannungen auftreten. Um

ίο dieses zu verhindern, wurden bisher Fliehkraftausschalter benutzt. Diese haben aber den Nachteil, daß das Abschalten, bei hohen Tourenzahlen mit einem starken mechanischen Stoß verbunden ist, weil die mechanische Bremse bei hoher Geschwindigkeit einfällt. Man kann auch Spannungsrelais anwenden, deren Spulen mit wachsender Ankerspannung immer stärker erregt werden, bis sie bei der Grenzspannung das Abtrennen des Motors und Bremslüfters vom Netz bewirken. Diese Einrichtung hat aber in der bisher üblichen Schaltung den gleichen Nachteil wie der Fliehkraftausschalter.

Gemäß der Erfindung wird nun ohne Ein- ' fallen des Bremslüfters, also ohne jede Stoßwirkung, durch eine selbsttätig wirkende Schaltvorrichtung erreicht, daß auf den Stellungen für das Senken leichterer Lasten auch schwere Lasten ohne Gefahr gesenkt werden können,- sobald sich die betreffende Last auf den Stellungen für schwerere Lasten in Bewegung gesetzt hat. Durch diese vorbeugende Schaltung wird die Gefahr ohne Stoßwirkung beseitigt.

Bei derDrehstrom-Senkbremsschaltung werden bekanntlich durchziehende Lasten in der Weise gesenkt, daß dem Motor auf den Senkbremsstellungen ein Hubmoment erteilt wird. Dieses wird also schwächer, j e weiter man den !Controller einschaltet, d.h. je mehr Widerstand man in den Ankerstromkreis einschaltet. Einer jeden Last entspricht an der Motorwelle ein bestimmtes Moment, und dieses Senkmoment ermittelt man, indem man vom Lastmoment das zur Überwindung der Reibung im Getriebe erforderliche Moment abzieht. Dem Senkmoment proportional ist der Ankerstrom. Bei einem gegebenen Ankerstrom, d. h. bei einer bestimmten Last, wächst nach dem Ohmschen Gesetz die Ankerspannung mit der Größe des eingeschalteten Widerstandes, und in gleicher Weise wie die Spannung wächst auch die Motordrehzahl. Aus Fig. ι ersieht man den Verlauf der Ankerspannung und Drehzahl für zwei verschiedene Kontrollerstellungen χ und y in Abhängigkeit von der am Haken hängenden Last. Die Ohmzahl der Kontrollerstellung χ wurde so gewählt, daß auf dieser Stellung beim Senken der Volllast die als maximal zulässig angesehene Ankerspannung gleich der 2,5 fachen normalen Anlaßspannung, entsprechend einer Drehzahl von 150 Prozent der synchronen entsteht. Bei dieser Ohmzahl wird unter Voraussetzung des üblichen Hubwerkswirkungsgrades eine Last von 60 Prozent der Vollast gerade das Triebwerk noch durchziehen. Will man kleinere Lasten bis herunter auf 40 Prozent der Vollast senken, so muß man die Ohmzahl des Ankerwiderstandes auf den Wert der Kontrollerstellung y vergrößern. Man sieht jedoch aus der Fig. i, daß in der Stellung bereits bei Lasten

über 70 Prozent der Vollast der Grenzwert für Spannung und Drehzahl überschritten wird und bei Vollast die Ankerspannung sogar das Vierfache der Anlaßspannung und die Drehzahl das Dreifache der normalen werden würde.

Durch die Schaltung nach Fig. 2 wird nun gemäß der Erfindung bewirkt, daß in der Senkstellung y (Fig. i) eine Schwächung des

ίο Gegenmomentes über den bei Vollast höchstzulässigen Wert hinaus nur bei Lasten möglich ist, welche sich auf der Senkstellung χ noch nicht in Bewegung gesetzt hatten, d. h. also, nur Lasten zwischen 40 bis etwa 60 Prozent der Vollast können auf der Senkstellung y gesenkt werden. Alle größeren Lasten dagegen werden bei Beschreiten der Senkstellung y mit keiner größeren Ohhmzahl bzw. Geschwindigkeit gesenkt als auf der Kontrollerstellung x.

Die Sicherheitsschaltung wird bereits bei Beschreiten der Senkstellung χ vorbereitet, so daß jeder Stoß beim Übergang auf die Stellung y vermieden wird.

Die Ausführung der selbsttätigen Schaltung erfolgt zweckmäßig durch den für andere Zwecke in der Patentschrift 262090 beschriebenen Sperrapparat, welcher z. B. in Form einer in einem geschlossenen Gehäuse laufenden Schleppwalze durch eine Reibungskupplung mit der Trommelwelle gekuppelt wird. Man kann diesen Sperrapparat, welcher nach j der Patentschrift 262090 dazu dient, eine der Einstellung des Steuerapparates nicht entsprechende Gegenbewegung, z. B. das Heben auf den Senkstellungen, zu verhüten, noch mit Kontakten versehen, welche zweckmäßig in Relaisschaitung mit einem Schütz die Aufgabe der Erfindung lösen.

Die Schwächung des Gegenmomentes kann bei einem Drehstrommotor, dessen Anker zwei- oder dreiphasig gewickelt ist, insbesondere in der Weise ausgeführt werden, daß man den in der Kontrollerstellung χ zwei- oder dreiphasig geschalteten Anker in der Stellung y nur einphasig schaltet, wobei das Aufwärtsmoment bei unverändertem Widerstand auf· die Hälfte verringert wird. Diese Verringerung kann für manche Zwecke zu stark sein, und es wird dann zweckmäßig noch ein Teil des Widerstandes in der Stellung y kurzgeschlossen.

In der Fig. 2 bedeuten RST die Netzleitungen, c den Kontroller, welcher eine Hauptwalze für die Schaltung der Ständerwicklung p, des Ankers q mit den Klemmen uvw, der Ankerwiderstände T₁₁ bis r₁₇ und r₂₁ bis r₂₆ sowie des Bremslüfters 0 besitzt. Der Ständer wird mittelbar durch die Schütze h und 5 für Heben und Senken geschaltet, der Bremslüfter durch das Schütz 0. Ferner -besitzt der Kontroller eine Hilfswalze d mit den Stellungen χ und y.

Diese Hilfswalze dient zusammen mit dem Sperrapparat α dazu, das Schütz m für die Regelung der Größe des Gegenmomentes zu schalten. Auf der Stellung χ kann die schwerste Last gesenkt werden, und es entwickelt sich, falls sich die Hauptwalze in der Stellung »Senken ■—· Bremse 4« befindet, Ankerspannung und Drehzahl nach der Linie »Kontrollerstellung x«. der Fig. 1. Wird die Hilfswalze in die Stellung y gedreht, so entwickelt sich die-Ankerspannung und Drehzahl nach der Linie »Kontrollerstellung 3;« der Fig. 1. Haupt- und Hilfswalze seien miteinander derart verriegelt, daß die Hilfswalze in die Stellung y nur dann gebracht werden kann, wenn die Hauptwalze in der Stellung »Senken — Bremse 4« steht, und daß sie nach χ zurückgedreht sein muß, bevor man die Hauptwalze aus der Stellung »Senken —■■ Bremse 4« zurück nach »3« oder weiter nach »5« drehen kann. Die Stellung y ist also eine Unterstellung zur Stellung »Senken — Bremse 4« und unterscheidet sich von der Stellung χ dadurch, daß die Mittelleiterverbindung von der Mittelklemme w des Zweiphasenankers nach der Mittelklemme T₁₁ bis r,_n des Ankerwiderstandes am Schütz 7« unterbrochen und eine einphasige Schaltung hergestellt wird, wobei das Drehmoment des Motors auf den halben Wert sinkt. Da diese Schwächung für manche Zwecke zu groß ist, so kann gleichzeitig beim Übergang von der Stellung χ in die Stellung y eine Widerstandsverminderung vorgenommen werden.

Zur Erläuterung des Zusammenwirkens von Sperrapparat, Schütz und Hilfswalze sei folgendes bemerkt:

Die Schleppwalze des Sperrapparates α wird

_nach der in der Patentschrift 262090 beschriebenen Art z.B. von der Tronimelwelle angetrieben. Ihre Magnetspule / ist wie dort einer Phase des Bremslüfters 0 parallel geschaltet. Bei stromlosem Bremslüfter bzw. stromloser Magnetspule ist der Schalter b geöffnet, ebenso bei erregtem Bremslüfter bzw. erregter Magnetspule, solange das Triebwerk stillsteht oder aufwärts zieht; bei Eintritt der Senkbewegung wird er dagegen geschlossen. Tritt nun die Senkbewegung unter demEinfluß einer ■ durchziehenden Last auf den Kontrollerstellungen »Senken ·— Bremse 1 bis 4« ein, solange die Hilfswalze d in der Stellung χ steht, so springt das Schütz m an, indem dessen Spulenstromkreis von der Netzleitung R über die Schützspule, die Kontakte k_s k± der Hilfswalze d und den Schalter b des Sperrapparates α nach der Netzleitung T geschlossen' wird. Das Schütz m springt also an und hält die zweiphasige Schaltung des Motorankers auch dann noch aufrecht, wenn die Hilfswalze nun in die Stellung y gedreht wird, weil der Spulenstromkreis durch die Selbstspeisekon-

takte ko, fe₄ des Schützes auch nach Unterbrechung der gleichbezeichneten und parallel liegenden Kontakte fe₃ /J₄ der Hilfswalze geschlossen gehalten wird. Ist jedoch die Last nicht groß genug, um das Triebwerk auf den Stellungen »Senken — Bremse ι bis 4« in Bewegung zu setzen, so springt das Schütz tn überhaupt nicht an, und die Mittelleiterverbindung W-T₁₁Zr₂₁ wird geöffnet und somit die Einphasenschaltung hergestellt, sobald die Hilfswalze aus Stellung χ nach y gedreht wird. Alsdann können sich auch die Lasten bis herunter auf 40 Prozent Vollast in Bewegung setzen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsfüimen der Erfindung für Gleichstrom-Senkbremsschaltung. Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die Schaltung auf der ersten oder, einer der ersten Stellungen für »Senken ·— Kraft« verschieden, je nachdem sich die Last bereits auf den letzten Stellungen für »Senken — Bremse« in Bewegung gesetzt hat oder nicht.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist als Motor ein Kompoundmotor mit dem Anker q, der Hauptstromfeldwicklung p und Nebenschlußfeldwicklung />' angenommen. Kompoundmotorensind für große Motorleistungen, insbesondere für Verladebrücken mit großen Hubhöhen und hohem Triebwerkwirkungsgrad sehr geeignet, und es kann bei ihnen durch die Anordnung" nach Fig. 3 eine besonders gute Wirtschaftlichkeit bei betriebssicherer Senkgeschwindigkeit erreicht werden. Im unteren Teil der Figur ist rechts die Schaltung für »Senken — Bremse« und links die Schaltung für »Senken — Kraft« dargestellt. Auf der Senkbremsstellung ist der Motoranker über die Hauptstromfeldwicklung p, den beim Heben zu benutzenden Anlaßwiderstand .R₁ bis R- und einen weiteren Widerstand R₃ bis R₁₀ geschlossen. Auf der »Senkkraftstellung« ist der Anker über den Widerstand R_s bis i?₁₀ an das Netz angelegt. Er ist hierbei nur durch die Nebenschlußfeldwicklung p' erregt, während auf der Senkbremsstellung nur die Hauptstromfeldwicklung p eingeschaltet ist. Man kann selbstverständlich auch beide Feldwicklungen gleichzeitig einschalten, erhält jedoch dann auf »Senken — Bremse« nur eine unnütze Erwärmung der Nebenschlußfeldspulen, auf »Senken — Kraft« dagegen eine Verminderung der zurückzugewinnenden Energie.
Der Widerstand R_s bis i?₁₀ dient in der Senkkraftstellung als grobstufiger Anlaßwiderstand für leichte Lasten. Würde man bei genau gleicher Schaltung schwere Lasten auf der Kraftstellung· senken, so würde der große Widerstand R_s bis R₁₀ eine starke Geschwindigkeitssteigerung des Ankers und damit eine sehr beträchtliche Spannungserhöhung zur Folge haben, da beide Größen dem im Anker zu erzeugenden Bremsstrom und damit der Last proportional sind. Um unzulässige Werte von Geschwindigkeit und Spannung, insbesondere dann, wenn das Nebenschluß feld mit Rücksicht auf schnelles Senken leichter Lasten nicht voll erregt ist, zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung der dem Motoranker auf der Senkkraftstellung vorgeschaltete Widerstand selbsttätig z. B. durch Kurzschließen der Stufe R_s bis R₉ vermindert, sobald eine schwere Last auf der Kraftstellung gesenkt wird, und zwar wird die Abänderung der Schaltung wieder bereits in einer früheren Stellung, nämlich in der Senkbremsstellung, vorbereitet, sobald die Last auf dieser Stellung durchzieht.

Diesem Zwecke dient folgende Einrichtung.

An der in den Zeichnungen im übrigen nicht dargestellten Hauptwalze des Kontrollers oder an einer besonderen, mit ihr mechanisch verbundenen HilfsAvalze d sind zwei Kontaktfingerpaare i und η nebst entsprechenden beweglichen Kontaktstücken vorgesehen. Die Kon- ia\itzn sind in ,einer oder mehreren der letzten Stellungen für »Senken — Bremse« durch die beweglichen Kontaktstücke überbrückt, die Kontakte i in einer oder mehreren der ersten Stellungen für »Senken — Kraft«, jedoch so, daß ein Stück lang beide Kontakte gleichzeitig überbrückt sind. Die Erregerspule eines elektromagnetischen Hilfsschalters V ist über die Kontakte η an dem Motoranker q angeschlossen. Wenn die Last so groß ist, daß sie sich auf den Senkbremsstellungen in Bewegung setzt, so erzeugt der Motoranker eine Spannung von genügender Größe, durch welche der Hilfsschalter V so stark erregt wird,- daß er seinen Anker anzieht und hierdurch seine Kontakte k'_s und V^ überbrückt. Diese liegen parallel zu den Selbstspeisekontakten k_s und k., des Schützes m und gemeinsam mit ihnen in Reihe mit der Spule des Schützes und mit den Kontakten i. Beim Übergang auf die Senkkraftstellung Werden die Kontakte i überbrückt, und es wird daher, falls der Hilfsschalter V angesprungen war, nunmehr das Schütz m erregt, springt seinerseits an und schließt dadurch die Widerstandsspule R_s bis R₀ kurz. Kurz darauf wird die Erregung des Hilfsschalters V an den Kontakten η wieder unterbrochen, um eine unnütze Erwärmung zu vermeiden, und der Hilfsschalter fällt ab. Das Schütz« bleibt aber trotz Unter-115 brechung der Kontakte k'_z und k\ über seine Selbstspeisekontakte k₃ und k± erregt und daher die Widerstandsstufe R_s bis R₀ kurzgeschlossen. Bei leichten Lasten, welche sich erst auf den Senkkraftstellungen mit Netzanschluß in Bewegung setzen, springt der Hilfsschalter V und daher auch das Schütz m

Claims (3)

nicht an, und es kommt daher der ganze Anlaßwiderstand Rs bis R10 zur Wirkung. Bei der Anordnung nach Fig. 4, welche sich auf einen Hauptstrommotor bezieht, wird auf den Senkkraftstellungen übermäßige Geschwindigkeit und Ankerspannung bei schweren Lasten dadurch verhütet, daß dem Anker durch das Schütz in ein Widerstand R0 bis R1 parallel geschaltet wird. Dies wird wieder auf den bereits vorangegangenen Senkbremsstellungen vorbereitet, und zwar durch einen Sperrapparat b nach Art der Fig. 2 und durch Kontaktpaare η und i nach Art der Fig. 3. Die zu letzteren gehörenden beweglichen Kontakt- 1S stücke sind wieder in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise eingerichtet. Beide Köntaktpaare und die Kontakte des Sperrapparates b liegen im Erregerkreis des Schützes m, und die Selbstspeisekontakte /?:i und Ze1 des letzteren liegen parallel zu den Kontakten η und zu den Kontakten des Sperrapparates ib. Sobald sich die Last auf den letzten Senkbremsstellungen in Bewegung setzt, wird der Schalter ib geschlossen, beim Übergang von »Senken — Kraft« nach »Senken — Bremse« sind wieder für kurze Zeit die Kontakte η und i gleichzeitig überbrückt, und es wird daher in diesem Augenblick bei geschlossenem Schalter b das Schütz m erregt und der Widerstand i?„ bis R1 dem Motoranker parallel geschaltet. Infolge der Selbstspeisekontakte Ä'3 und fe4 bleibt das Schütz m auch nach der unmittelbar darauffolgenden Unterbrechung der Kontakte η geschlossen. Hat die Last auf den Senkbremsstellungen nicht durchgezogen, so unterbleibt die Parallelschaltung des Widerstandes zum Motoranker, und die Schaltung im Hilfsstromkreis ist dann einfach die in der Fig. 4 links noch besonders herausgezeichnete Schaltung. Im Interesse einer besseren Regelung bei Grenzlasten kann die Einrichtung auch so getroffen werden, daß auf den Senkkraftstellungen dem Anker unter allen Umständen durch den !Controller ein Widerstand von verhältnismäßig hoher Ohmzahl parallel geschaltet- und letztere bei schweren Lasten verringert wird, indem in diesem Falle ein Teil des Parallelwiderstandes durch das Schütz m in der aus der Fig. 4 ersichtlichen Weise kurzgeschlossen wird. Gemäß Fig. 3 wird ein von der Ankerspannung abhängiger elektromagnetischer Hilfsschalter b' benutzt, gemäß Fig. 4 ein Sperrapparat b nach Art der Fig. 2 bzw. der obengenannten Patentschrift. Diese beiden Schaltapparate können sich bei allen Anordnungen gegenseitig ersetzen. Paten τ-Ansprüche:

1. Senkbremsschaltung für elektrische Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß eine unzulässige Geschwindigkeitssteigerung beim Senken schwerer Lasten auf Kontrollerstellungen, welche für leichtere Lasten bestimmt sind, durch eine selbsttätige Schaltvorrichtung stoßfrei verhindert wird, indem beim Eintritt einer Bewegung auf den Senkstellungen für schwerere Lasten durch diese Schaltvorrichtung vorbeugend eine die Geschwindigkeit vermindernde Schaltungsänderung (Umschaltung des Zwei- oder Dreiphasenankers in Einphasenschaltung bei Drehstrommotoren, Parallelschaltung von Widerstand zum Anker bei Hauptstrommotoren, Kurzschließen eines Teiles des Anlaßwiderstandes bei Nebenschluß- und Kompoundmotoren) für die Stellungen für leichtere Lasten vorbereitet wird.

2. Drehstrom-Senkbremsschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als selbsttätige Schaltvorrichtung ein.von der Trommelwelle mittels Schleppwalze gesteuerter Schalter dient und dieser bei Lasten, welche sich auf der Kontrollergrenzstellung für schwere Lasten in Bewegung gesetzt haben, eine weitere Schwächung des Gegenmomentes auf der folgenden, vorzugsweise durch eine Hilfswalze herbeigeführten Kontrollerstellung wirkungslos macht. ■

Hierzu 2 Blau Zeichnungen.