DE2931930C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum raschen Abbremsen einer schnellaufenden Strecke in den Stillstand und eine schnellaufende Strecke zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf sogenannte Baumwoll-Strecken, welche zum Verziehen von aus Baumwolle oder aus sonstigen Fasern ähnlicher Längen bestehenden Faserbänder Walzenstreckwerke haben.

Schnellaufende Strecken für Spinnereien müssen sehr rasch in den Stillstand abgebremst werden können, damit ein durch einen Bandbruch entstandenes oder durch Leerwerden einer Kanne dem Streckwerk zulaufendes Faserbandende nicht in das Streckwerk einläuft, denn sonst wäre das Ansetzen eines neuen Faserbandes an dieses Faserbandende zu zeitaufwendig.

Bei einer bekannten Strecke der vorgenannten Art (DE-Z. die elektrische ausrüstung - Nr. 3-16. Juni 1965, S. 86 bis 88) erfolgt das Abbremsen der Strecke in den Stillstand durch Gleichstrombremsung, wobei, um zwischen Abschalten des Motors und Einsetzen der Gleichstrombremsung kein Zeitintervall zu benötigen, um die Erregung der betreffenden Wicklung abklingen zu lassen, die Gleichspannung der leerlaufenden Wicklung der vorhandenen beiden getrennten Wicklungen aufgedrückt wird. Für sehr schnell laufende Strecken ergibt dieses bekannte Verfahren noch zu lange Bremszeiten. Man hat deshalb in der Vergangenheit als Antriebsmotoren für schnellaufende Strecken Bremsmotoren verwendet, die also eine integrierte mechanische Bremse haben, welche beim Abschalten des Motors selbsttätig eingeschaltet wird und den Motor rasch in den Stillstand abbremst.

Diese mechanischen Bremsen sind bei der der hier erforder­ lichen hohen Bremsleistung aufwendig, benötigen viel Platz und haben auch den Nachteil, daß sie Verschleiß unterliegen und daher von Zeit zu Zeit nachgestellt werden müssen. Auch müssen ihre Bremsbeläge von Zeit zu Zeit erneuert werden. Werden solche Arbeiten nicht rechtzeitig vorgenommen, besteht die Gefahr des zu langsamen Abbremsens der Strecke in den Stillstand. Auch sind diese Arbeiten zeitaufwendig und teuer. Auch befriedigen die Bremsmomente solcher Bremsmotoren oft noch nicht.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, das ein schnelleres Abbremsen der Strecke in den Stillstand als bei reiner Gleichstrombremsung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Eine schnellaufende Strecke zur Durchführung dieses Verfahrens ist in Anspruch 5 beschrieben.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren ergibt auch bei sehr schnellaufenden Strecken ausreichend kurze Bremszeiten für das Abbremsen in den Stillstand. Es benötigt ebenso wie das vorerwähnte bekannte Verfahren mit der reinen Gleichstrombremsung keine mechanische Bremse, ergibt jedoch erheblich stärkeres Bremsen als reine Gleichstrombremsung. Zwar ist es bereits bekannt (US 26 77 087), daß für einen Bremsvor­ gang eines Asynchronmotors eine übersynchrone Senkbremsung mit einer Gleichstrombremsung kombiniert werden kann. Dort ist jedoch beschrieben, daß der höherpolige Motorteil auch nach Erreichen von dessen Sychrondrehzahl an die Wechselstromquelle angeschlossen bleibt, so daß ein Drehmoment erzeugt wird, das dem durch die Gleichstrom­ bremsung hervorgerufenen Bremsmoment entgegenwirkt. Dadurch wird eine verzögerte Abbremsung erreicht, durch welche eine exakte Positionierung möglich wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das sehr rasche Abbremsen der Strecke in den Stillstand ohne Gefahr für die den Strom für die Gleichstrombremsung gleich­ richtenden Gleichrichter. Auch arbeitet es verschleißfrei und bedarf keiner Nachstellung. Die dynamische Senkbremsung überbrückt dabei zum einen den Zeitraum, der notwendig ist, um die niederpolige Wicklung ausreichend weit zu entregen, damit keine Gefahr mehr für die Gleichrichter beim Ein­ schalten der Gleichstrombremsung besteht und zum anderen liefert die dynamische Senkbremsung stärkere Bremsmomente als die Gleichstrombremsung.

Das Bremsmoment der übersynchronen Senkbremsung steigt während des Abbremsens mit abnehmender Drehzahl bis kurz vor der Synchrondrehzahl des höherpoligen Motorteiles an und sinkt dann mit weiter abnehmender Drehzahl steil ab und wird bei Nenndrehzahl des höherpoligen Motorteils zu Null.

Der Asynchronmotor kann einen Käfigläufer aufweisen, doch kann er, wenn man den höheren Aufwand in Kauf nimmt, auch einen Schleifringläufer aufweisen.

Damit während der übersynchronen Senkbremsung sich die niederpolige Wicklung rasch entregt, ist es aus­ reichend, sie vom Netz vollkommen abzuschalten. Die Entregung dieser niederpoligen Wicklung läßt sich noch beschleunigen, wenn man ihre Wicklungsstränge über Widerstände kurzschließt. Diese Verhältnisse lassen sich ggfs. auch unter Einschluß geeigneter Wahl des Polzahlverhältnisses des Asynchronmotors unschwer so treffen, daß, wenn die Drehzahl des Asynchronmotors durch die übersynchrone Senkbremsung in die Nähe der Synchron- oder Nenndrehzahl des höher­ poligen Motorteiles abgesunken ist, man ohne Gefahr für die Gleichrichter nunmehr auf Gleichstrombremsung des niederpoligen Motorteils umschalten kann. Geeignete Ständerschaltungen für Gleichstrombremsung von Drehstrom- Asynchronmotoren sind dem Fachmann bekannt, ebenfalls die zweckmäßig anwendbaren Gleichstromstärken und Gleich­ spannungen, so daß an sich hierzu keine weiteren Ausfüh­ rungen notwendig sind. Es sei nur erwähnt, daß man bei einer in Stern geschalteten Drehstromwicklung für die Gleich­ strombremsung zweckmäßig zwei Wicklungsstränge parallel­ schalten und die Gleichspannung an diese beiden Wicklungs­ stränge und den dritten Wicklungsstrang anlegen kann. Man kann dann vorsehen, daß der Gleichstrom ca. dem 1,5fachen Motor-Nennstrom bei niederpoligem Betrieb entspricht. Man kann jedoch ggfs. auch andere Schaltungen für die Gleichstrombremsung vorsehen, doch ist die vor­ genannte Schaltung wegen des hohen Bremsmomentes besonders vorteilhaft.

Da bei einer Strecke die Last nur in verhältnismäßig geringen Grenzen schwankt, ist es ausreichend und normaler­ weise äußerst vorteilhaft, vorzusehen, daß die Umschaltung auf Gleichstrombremsung eine vorbestimmte Zeitdauer nach Beginn des Bremsens erfolgt. Diese Zeitdauer kann im allgemeinen in der Größenordnung von vorzugs­ weise nur wenigen Zehntelsekunden liegen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Strecke in ausschnittsweiser schematischer Seitenansicht,

Fig. 2 eine Steuerschaltung zum Einschalten und Abbremsen der Strecke nach Fig. 1.

Unter schnellaufenden Strecken versteht man in der Praxis normalerweise Strecken, die mit Liefergeschwindigkeiten von mindestens 350 m/min arbeiten, vorzugsweise mit noch höheren Liefergeschwindigkeiten von derzeit insbesondere 500 bis 600 m/min. Eine mit dem neuartigen Bremsverfahren abbremsbare Strecke ist schematisch in Fig. 1 in Seiten­ ansicht dargestellt. Diese Strecke 10 hat eine senkrecht zur Bildebene verlaufende Reihe von Zuführwalzenpaaren 11, von denen nur eines zu sehen ist. Jedes Zuführwalzen­ paar 11 dient dem Zuführen eines aus einer Kanne 12 abgezogenen Faserbandes 9 zum Walzenstreck­ werk 13. Der Faserbandlauf ist nur bis kurz nach dem Streckwerk 13 schematisch dargestellt und dann abgebrochen. Auch ist die Einspeisung des Streckenbandes in eine Kanne nicht dargestellt. Jedes Zuführwalzenpaar 11 bildet ein Kontaktwalzenpaar, welchem im Abstand von ca. 1 m das Streckwerk 13 nachgeschaltet ist. Wenn zwischen einem Zuführwalzenpaar 11 plötzlich das Faserband fehlt, wird durch Inkontaktkommen dieser Zuführwalzen ein elektrischer Stromkreis 14 (Fig. 2) geschlossen. Bei dem obigen Abstand von 1 m und ferner bei einer angenommenen Liefergeschwindig­ keit des Streckwerkes 13 von 500 m/min und bei 6fachem Verzug stehen für das Abbremsen der durch einen zwei getrennte Wicklungen aufweisenden, polumschaltbaren Asynchronmotor 22 angetriebenen Strecke 10 in diesem Beispiel bis zum Stillstand ca. 0,72 sek zur Verfügung, wenn man verhindern will, daß ein das betreffende Zuführwalzen­ paar 11 verlassendes Faserbandende noch bis in das Streckwerk 13 gelangen kann. Das erfindungsgemäße Brems­ verfahren läßt die hierfür erforderlichen kurzen Brems­ zeiten der Strecke in den Stillstand und auch noch kürzere Bremszeiten problemlos und verschleißfrei erreichen.

Damit das durch den generatorischen Betrieb der höher­ poligen Wicklung des Motors 22 erzeugte hohe Bremsmoment, das höher als das durch Gleichstrombremsung der niederpoligen Wicklung erzielbare Bremsmoment ist, über einen großen Drehzahlbereich ausgenutzt wird und auch wegen der Entregung der niederpoligen Wicklung während der übersynchronen Senkbremsung ist es zweckmäßig, wenn das Polzahlver­ hältnis der beiden Wicklungen des Asynchronmotors 22 minde­ stens 3 : 1, z. Bsp. 4 : 1 beträgt. Der Asynchronmotor 22 kann ein ²/₆- oder ²/₈poliger Asynchron­ motor sein. Sein Läufer kann ein Käfigläufer (Kurzschlußläufer) sein, da dadurch sich u. a. die Bauart des Asynchronmotors besonders einfach gestaltet. In einer Schaltvorrichtung 15 der Strecke 10 sind drei Ein-Aus-Schalter 16 bis 18 angeordnet, von denen der Schalter 18 ein nur von Hand durch Drücken betätigbarer Tip-Schalter ist, der sofort, wenn sein Druckknopf 19 von Hand losgelassen wird, wieder in seine Offenstellung zurückgeht. Der von Hand mittels des Druckknopfes 24 einschaltbare Schalter 16 dient dem Ein- und Ausschalten des niederpoligen Motorteiles des polumschaltbaren Asynchron­ motors 22, der hier ein ²/₈-poliger, mit Drehstrom ge­ speister Asynchronmotor mit Käfigläufer und getrennten Wicklungen für die beiden Polzahlen ist. Der Schalter 17 dient nur dem Ausschalten der Strecke 10 und kann sowohl von Hand mittels des Druckknopfes 21 als auch selbsttätig bei fehlendem Faserband durch Inkontaktkommen der als Kontaktwalzen ausgebildeten Zuführwalzen 11 geschlossen werden, welch letzteres durch die Wirkungslinie 23 angedeutet ist.

Im Stillstand der Strecke sind alle dargestellten Schalter 15 bis 17 und auch die Schalter 30 bis 32 geöffnet.

Um die Strecke 10 aus dem Stillstand auf Betriebsdrehzahl hochlaufen zu lassen, wird der Schalter 16 durch Betätigen des Druckknopfes 24 von Hand geschlossen. Dieser Schalter 16 ist über die Leitung 25 an ein Zeit­ relais 26 angeschlossen, das zwei Ausgangsleitungen 27, 28 hat. Die Ausgangsleitung 27 wird durch das Schließen des Schalters 16 sofort ohne Zeitverzögerung erregt und bewirkt hierdurch Betätigung des Stellgliedes 35 des die höherpolige Wicklung des Motors 22 an das eine Wechselstromquelle bildende Drehstrom­ netz 36 über die Leitung 37 anschließenden Schalters 31, so daß zunächst der höherpolige Motorteil des Motors 22 die Strecke 10 mit niedriger Drehzahl antreibt. Nach einer am Zeitrelais 26 eingestellten kurzen Zeitspanne schaltet das Zeitrelais 26 die Leitung 27 aus, so daß der Schalter 31 mittels des Stellgliedes 35 wieder geöffnet wird und gleichzeitig wird durch Erregen der Leitung 28 das Stell­ glied 34 zum Schließen des Schalters 30 geschlossen, welcher den niederpoligen Motorteil des Motors 22 an das Drehstromnetz 36 anschließt, so daß nunmehr die Strecke 10 durch den niederpoligen Motorteil des Motors 22 mit ihrer Betriebsgeschwindigkeit angetrieben wird.

Wenn man von Hand die Strecke anhalten will oder wenn eines der Kontaktwalzenpaare 11 plötzliches Fehlen des Faser­ bandes zwischen seinen beiden Kontaktwalzen durch Inkontaktkommen dieser Kontaktwalzen 11 fühlt, wird der Schalter 17 durch Drücken des Druckknopfes 21 bzw. selbst­ tätig durch das Relais 14′ im Gefolge des Schließens des Stromkreises 14 durch eines der Zuführwalzenpaare 11 ge­ schlossen und gleichzeitig der Schalter 16 über die Wirkungs­ linie 39 geöffnet. Durch Öffnen des Schalters 16 wird sofort der niederpolige Motorteil des Motors 22 durch Öffnen des Schalters 30 ausgeschaltet, indem durch die durch das Zeitverzögerungsglied 26 nicht zeitverzögerte Enterregung der Leitung 28 das Stellglied 34 den Schalter 30 öffnet und gleichzeitig wird infolge des Schließens des Schalters 17 ein Zeitrelais 40 über die Leitung 38 angesteuert, das zwei Ausgangsleitungen 41, 42 hat. Die Ausgangsleitung 41 wird hierdurch sofort ohne Zeitverzögerung erregt und betätigt das Stellglied 35 des Schalters 31 zum sofortigen Schließen dieses Schalters 31, so daß der höherpolige Motorteil des Motors 22 sofort eingeschaltet wird und so mittels über­ synchroner Senkbremsung die Strecke 10 stark bremst, da die Last den Motor 22 in den generatorischen Bereich zieht und so Leistung in das Netz 36 zurückgeliefert wird. Das Zeit­ relais 40 ist so eingestellt, daß es nach einer einstellbaren kurzen Zeitdauer die Leitung 41 ausschaltet und damit soforti­ ges Öffnen des Schalters 31 mittels des Stellgliedes 35 bewirkt und gleichzeitig wird durch das Zeitrelais 40 seine zweite Ausgangsleitung 42 erregt, die sofort ein Stellglied 45 zum Schließen des Schalters 32 erregt, durch den ein Dioden aufweisender Vollweg-Gleichrichter 46 an das Netz 36 angeschlossen wird, dessen Gleichstromausgangs­ leitung 47 an die Wicklung des niederpoligen Motorteiles des Motors 22 zur Gleichstrombremsung angeschlossen ist.

Die Zeitdauer, welche nach Einschalten der übersynchronen Senkbremsung des höherpoligen Motorteils des Motors 22 bis zum beschriebenen Umschalten auf die Gleichstrom­ bremsung des niederpoligen Motorteils vergeht, ist so getroffen, daß zum einen sich die niederpolige Wicklung während der übersynchronen Senkbremsung des höherpoligen Motorteils bereits so weit entregt hat, daß für die Dioden des Gleichrichters 46 keine Gefahr ihrer Zerstörung oder Beschädigung mehr besteht und ferner so, daß die übersynchrone Senkbremsung die Drehzahl des Motors 22 bereits bis zur oder in die Nähe der Synchrondrehzahl oder Nenndrehzahl des niederpoligen Motorteils abgebremst hat. Infolge des angenommenen Polzahlverhältnisses von 8 : 2 = 4 : 1 ist folglich zum Zeitpunkt des Umschaltens auf die Gleichstrombremsung die Drehzahl des Motors 22 bereits etwa auf das 0,25fache der Synchrondrehzahl seines nieder­ poligen Motorteils abgesunken, so daß die starke übersynchrone Senkbremsung die Hauptarbeit des Bremsens durchführt und die Gleichstrombremsung nur noch einen kleineren Bremsanteil durchzuführen hat, der zum Stillstand der Strecke 10 führt.

Der Tip-Schalter 18 kann dazu benutzt werden, um die Strecke 10 kurzzeitig mit der niedrigen Drehzahl des höherpoligen Motorteils des Motors 22 laufen zu lassen, bspw. um nach Behebung eines Bandbruches zu kontrollieren, ob die Strecke 10 wieder einwandfrei arbeitet. Wenn man die Maschine mit Betriebsdrehzahlen wieder laufen lassen will, schaltet man, wie vorbeschrieben, den Schalter 16 wieder ein.

Das Zeitrelais 40 kann so ausgebildet sein, daß der Schalter 17 sofort nach Erregung des Zeitrelais 40 über die Leitung 41 wieder geöffnet werden kann, wobei das beschriebene Abbremsen der Strecke 10 in den Stillstand dann selbsttätig abläuft.

Anstatt der durch die Zeitverzögerung des Zeitrelais 40 bewirkten Umschaltung von übersynchroner Senkbremsung auf Gleichstrombremsung kann auch vorgesehen sein, daß diese Umschaltung drehzahlabhängig erfolgt, insbesondere dann, wenn dem Asynchronmotor 22 bereits ein Drehzahlfühler zum Fühlen seiner Drehzahl, z. Bsp. ein Tachogenerator zuge­ ordnet ist. Dies ist dann der Fall, wenn die Drehzahl dieses Asynchronmotors 22 geregelt wird. In Fig. 2 ist ein solcher, durch den Asynchronmotor 22 angetriebener Tachogenerator 50 strichpunktiert einge­ zeichnet. Wenn man drehzahlabhängige Umschaltung auf Gleichstrombremsung vorsehen will, kann man dann vor­ sehen, daß die zur Drehzahl proportionale Gleichspannung des Tachogenerators 50 einem Detektor 51 aufgedrückt wird, der fühlt, wenn diese Gleichspannung und damit die Drehzahl auf einen vorbestimmten Wert abgesunken ist, der nahe der Synchron- oder Nenndrehzahl des höherpoligen Motorteiles des Motors 22 liegen kann, und liefert dann über die Wirkungslinien 52, 53 Stellsignale zu den Stellgliedern 35, 45 um die beiden Schalter 31, 32 gleichzeitig umzuschalten, nämlich den Schalter 31 zu öffnen und den Schalter 32 zu schließen, so daß auf Gleichstrombremsung umgeschaltet wird.

Anstatt, wie dargestellt, beim Einschalten der über­ synchronen Senkbremsung den niederpoligen Motorteil des Motors 22 mittels des Schalters 30 völlig abzuschalten, kann auch vorgesehen sein, daß gleich­ zeitig mit der Einschaltung der übersynchronen Bremsschaltung dieser Schalter 30 in eine nicht dargestellte Schalt­ stellung geschaltet wird, in der er die drei Wicklungs­ stränge des niederpoligen Motorteils des Motors 22 über Widerstände zum raschen Entregen kurzschließt. Bei den Widerständen kann es sich vorzugsweise um ohmsche Widerstände und/oder Kondensatoren handeln.

Claims (8)

1. Verfahren zum raschen Abbremsen einer schnellaufenden Strecke für Spinnereien in den Stillstand mit einem auf zwei unterschiedliche Polzahlen umschaltbaren Asynchronmotor, der für die beiden Polzahlen gesonderte Wicklungen hat und dessen niederpoliger Motorteil dem Antrieb der Strecke mit Betriebsdrehzahlen dient, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbremsen der Strecke in den Stillstand zuerst die Wechselstromquelle vom niederpoligen Motorteil getrennt und auf den höher­ poligen Motorteil dieses Asynchronmotors umgeschaltet wird, so daß dieser hierdurch mittels übersynchroner Senkbremsung im generatorischen Betrieb rasch abgebremst wird, daß nach einer für eine notwendige Entregung aus­ reichenden, kurzen Zeit auf Gleichstrombremsung des niederpoligen Motorteils umgeschaltet wird, durch welche die Strecke vollends bis zum Stillstand abgebremst wird, und daß die Wechselstromquelle vor Erreichen der Synchrondrehzahl des höherpoligen Motorteiles von diesem getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Asynchronmotors gefühlt und die Umschaltung auf Gleichstrombremsung bei Erreichen einer vorbestimmten niedrigen Drehzahl vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf Gleichstrombremsung umgeschaltet wird, wenn die Motordrehzahl ungefähr auf die Synchrondrehzahl des höherpoligen Motorteiles abgesunken ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung auf Gleichstrombremsung eine vorbestimmte Zeitdauer nach Abschalten des niederpoligen Motorteiles von der Wechselstromquelle erfolgt.

5. Schnellaufende Strecke für Spinnereien, mit einem ihrem Antrieb dienenden, von einer Wechselstromquelle speisbaren, polumschaltbaren Asynchronmotor, dessen beiden unter­ schiedlichen Polzahlen getrennte Wicklungen zugeordnet sind, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Asynchronmotor zugeordnete Steuerschaltung seinem Abbremsen in den Stillstand dienende Schaltmittel (17, 30, 31, 32) aufweist, durch die im Gefolge des Schließens eines das Bremsen auslösenden ersten Schalters (17) ein dem Trennen der niederpoligen Wicklung von der Wechselstromquelle (36) dienender zweiter Schalter (30) geöffnet und ein dem Anlegen der Wechselstrom­ quelle (36) an die höherpolige Wicklung dienender dritter Schalter (31) geschlossen wird, und daß diese Steuer­ schaltung Schaltmittel (40, 32) aufweist, die dann nach kurzer Zeit selbsttätig auf Gleichstrombremsung des niederpoligen Motorteiles mittels von einer Gleichstrom­ quelle (46) lieferbaren Gleichstromes umschalten.

6. Strecke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitrelais (40) zum Auslösen des Trennens des höherpoligen Motorteiles von der Wechselstromquelle (36) und Anlegen des niederpoligen Motorteiles an eine Gleichstromquelle (46) eine vorbestimmte Zeitdauer nach Anlegen der höherpoligen Motorteiles an die Wechsel­ stromquelle vorgesehen ist.

7. Strecke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Asynchronmotors durch einen Tacho­ generator (51) gefühlt und das Trennen des höherpoligen Motorteiles von der Wechselstromquelle (36) und das Anlegen des niederpoligen Motorteiles an die Gleichstrom­ quelle (46) bei Erreichen einer vorbestimmten, gefühlten Motordrehzahl auslösbar ist.

8. Strecke nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß, solange während des Bremsvorganges die höherpolige Wicklung eingeschaltet ist, die nieder­ polige Wicklung über Widerstände zur raschen Entregung kurzgeschlossen wird.