DE317983C - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Steuerung von asynchronen Dreh-. Strommotoren mit Kurzschlußanker. Mit dieser Einrichtung wird gegenüber den bekannten Steuerungen anderer Ausführung besondere Zuverlässigkeit, Einfachheit des Steuerapparates erhalten werden, weniger Verbindungsleitungen zwischen der Steuerstelle und der gesteuerten Maschine benötigt

ίο und elektrische Maschinen von bekannter Zuverlässigkeit verwendet.

Die Steuerung von Maschinen, z. B. von Steuerrudern auf Schiffen, von Panzerturmdrehwerken auf Kriegsschiffen und andere stellt oft besonders hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der der Steuerung dienenden elektrischen Maschinen und Apparate. ■ Das Verstellen eines Steuerruders z. B. kann innerhalb eines bestimmten Zeitabschnittes außerordentlich häufig erfolgen, das sichere Arbeiten desselben ist unter Umständen geradezu eine Lebensfrage für das Schiff. Die

■ Verwendung zuverlässiger elektrischer Steuermaschinen sowie von einfachen Apparaten mit wenig Verbindungsleitungen und Übersichtlichkeit der letzteren sind für die Betriebssicherheit der Anlage in der Hauptsache maßgebend.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein Einankerumformer oder Motorgenerator Gleichstrom in Drehstrom umformt. Der Drehstrom wird über den Steuerapparat zu einem Drehstrommotor mit Kurzschlußanker geführt, welcher die zu steuernde Ma-

schine, z. B. Steuerruder, Panzerturm ο. dgl., antreibt. Der Umformer ändert seine Drehrichtung nicht; er läuft dauernd, solange die zu steuernde Maschine gesteuert werden soll, also abwechselnd leer und belastet, kann daher große Umdrehungszahl haben und an beliebiger Stelle, am besten in der Nähe des Steuerapparates, aufgestellt sein. Der Drehstrommotor, welcher die zu steuernde Maschine antreibt, ist für Umkehrung der Drehrichtung vorgesehen. Diese erfolgt durch Vertauschen der Phasen mittels des Steuerapparates. Die Umdrehungszahl kann verhältnismäßig gering bemessen sein, um schnelles Anhalten zu befördern. Außerdem wird plötzliches Anhalten des Drehstrommotors durch Wirbelstrombremsung bewirkt, indem durch den Steuerapparat in der jeweiligen Stellung der zu steuernden Maschine der Ständer desselben an Gleichstrom angeschlossen wird, wodurch im Läufer Bremsströme induziert werden.

Die Fernsteuerung arbeitet verschieden schnell. Bei geringen Verstellungen soll diese langsam, bei großen schnell erfolgen. Es wird dies durch eine Nebenschlußregelung des Umformers durch den Steuerapparat bewirkt, indem bei geringer Auslegung des Steuergriffs das Feld in voller Stärke erregt, bei großer Auslegung dagegen geschwächt wird, und zwar ungefähr proportional mit der Auslegung. Dadurch wird bei kleinerer oder größerer Auslegung des Steuergriffes eine geringere oder größere Geschwindigkeit' im Nachfolgen der zu steuernden Maschine erzielt bzw. der Drehstrommotor weniger oder mehr Umdrehungen in der Zeiteinheit machen, bis er die, durch die Auslage des Steuergriffes gegebenen Gesamtdrehungen gemacht hat,

vom Steuerapparat ausgeschaltet und durch Wirßelstrombremsung angehalten wird.

Der Umformer wird durch unmittelbares Anschalten an das Gleichstromnetz mittels Anlaßwicklung angelassen und läuft solange, j als gesteuert werden soll. Die Anlaßwicklung \ kann ohne Überbrückung dauernd einge- ■ schaltet bleiben, da der Umformer während I der Zeiten, wo nicht gesteuert wird, leer j

ίο läuft. Beim Einschalten des Drehstrommotors j durch den Steuerapparat fallen die Um- ^! drehungen des Umformers infolge der vorgeschalteten Anlaßwicklung ab, wodurch die j Einschaltströme des Drehstrommotors auf ein j zulässiges Maß herabgesetzt werden können; I die Anlaßwicklung des Umformers dient so ! zugleich zum Anlassen des Drehstrommotors, j wobei die Überbrückung der Anlaßwicklung· ■ während des Steuerns durch einen Kurzschluß oder beliebigen Widerstand durch den Steuer- j apparat erfolgt, um den Umformer und den Drehstrommotor auf volle Umdrehungen zu bringen.

Die nachfolgende Beschreibung zeigt das Beispiel einer Ausführung; sie dient nur zur Veranschaulichung der Erfindung, wobei vorausgeschickt sei, daß die mechanischen .und elektrischen Funktionen des Erfindungsgedankens auch mit bekannten anderen Mitteln zu erreichen sind.

In der Zeichnung ist U der Umformer, als Einankerumformer dargestellt, D der Drehstrommotor, welcher die zu steuernde Maschine mittels der Welle α antreibt. 5 ist der Steuerapparat, welcher mittels des Steuergriffes b betätigt wird. Am Umformer U sind die Spulen c die Anlaßwicklung, die Spulen d die Nebenschlußwicklung, e ist der Anker,./ ist die Welle, auf welcher der Kommutator g und die Schleifringe h sitzen, i sind die Gleichstrom-, k die Drehstrombürsten. Bei dem Drehstrommotor D ist I der Läufer mit Kurzschlußwicklung, m die Ständerwicklung. Am Steuerapparat 6¹ ist b der Steuergriff, η ein konisches Zahnrad, an welchem der Steuergriff b befestigt ist, 0 sind zwei konische Zahnräder, die sich freilaufend auf der AVelle p drehen und in die Zahnräder η und q eingreifen, q ist ein gleiches Zahnrad wie n; es ist mit dem Schneckenrad r fest verbunden. Das Schneckenrad?' wird-durch die Spindeln angetrieben und diese durch einen kleinen Drehstrommotor H mit Kurzschlußanker t in Umdrehungen versetzt. Die Spulen u sind die Ständerwicklungen desselben, ν ist die Achse des' Steuerapparates, mit welcher die Welle p starr verbunden ist und durch diese angetrieben wird, w sind auf der Achse ν isoliert angebrachte Schalter, die die Kontakte x, x¹.

und y bestreichen, s ist ein Kontakthebel des Nebenschlußreglers R, der mit dem betreffenden Schalter w isoliert in Verbindung steht, und der die festen Kontakte 1,2 und'3 bestreicht, 4 ist der Nebenschlußregelwiderstand. 5 ist ein außerhalb oder innerhalb des Steuerapparates S befindlicher Hauptschalter für den Gleichstromkreis, der auch zweipolig ausgeführt sein kann.

Der Strom fließt beim Einschalten des Netzes über den Schalter 5 zur Anlaßwicklung c in den Anker g und von dort zum Netz zurück. Hinter dem Schalter 5 zweigt ein Stromkreis zum Kontakt 1 ab, der über dem Kontakt ζ nach Schiene 3, von dort über die Neben Schluß wicklung d zur Kommutatorbürrtc i führt. Der Umformer läuft dadurch mit unüberbrückter Anlaßwicklung c und voll erregtem Nebenschlußfeld rf an; er erreicht nahezu die volle Umdrehungszahl, da Leerlauf vorhanden ist. An den Bürsten k wird eine entsprechende Drehstromspannung· erzeugt. Drehstrom kann zunächst noch nicht auftreten, da die Schalter w nicht auf den Kontakten χ aufliegen, sondern auf den Kontakten y. Durch diese Stellung ist jedoch der Ständer η des Drehstrommotors D an Gleichstromspannung gelegt, wodurch ein feststehendes EeId in diesen erzeugt und jede Läuferbewegung gebremst wird. . Der Ständer m des Drehstrommotors D kann nach Bedarf auch an eine Gleichstromspannung ande- ■ rer Größe, z. B. an eine Teilspannung einer Akkumulatorenbatterie angeschlossen werden, oder es kann ein Widerstand vor denselben . geschaltet werden, um die Erregerstromstärke auf den zulässigen AVert zu bringen; auch kann die Schaltung der Ständerspulen m in jeder änderen beliebigen Weise erfolgen.

Bei Bewegung des Steuergriffes b, hier als Kurbel dargestellt, nach der einen oder ande^: ren Seite wird die Achse ν nicht unmittelbar gedreht, da derselbe freilaufend auf der Achse ν sitzt. Es wird vielmehr durch' Abwälzung des Kegelrades η auf ' den',Kegel-' rädern 0 und dieser auf dem Kegelrad q die Achse ρ den halben Drehwinkel des Steuergriffes b zurücklegen, und da p mit ν fest verbunden ist, letztere sich um diesen Betrag drehen. Damit laufen die Schalter w auf die Kontakte χ auf, die Gleichstromerregung· des Ständers m wird unterbrochen und derselbe an die Drehstromspannung· angeschlossen. Im gleichen Augenblick fällt die Drehstromspannung infolge der Stromaufnahme des Drehstrommotors D und Umformers U ab und ebenfalls die Periodenzahl. Der Drehstrommotor läuft an, und zwar infolge des Umdrehungsabfalls des Umformers mit relativ geringer Stromaufnahme. Eine genügend große Drehung des Steuergriffes b bewirkt ferner Auflaufen des Schalters w¹ auf Kontakt x¹, wodurch die Anlaßwicklung c über-

brückt und der Umformer U und damit der Drehstrommotor D auf volle Umdrehung gebracht wird. Es kann an Stelle der Anlaßwicklung c auch ein außerhalb des Umformers liegender AViderstand verwendet werden, oder außer der Anlaßwicklung noch ein vorgeschalteter Widerstand.

In dem Augenblick, wo die Schalter w die Kontakte χ berühren, werden außer den Ständerwicklungen m auch die Wicklungen u des kleinen Hilfsmotors H, welcher einen Kurzschlußläufer t besitzt, eingeschaltet. Durch die Übertragung der Drehung von 6" auf r und q werden die Kegelräder ο und damit die Achse p und die Schalter w in rückläufigem Sinne gedreht, so daß sich der Steuerapparat von selbst wieder ausschaltet, ohne daß der Steuergriff b seine einmal eingenommene Stellung verändert. Da sowohl der Drehstrommotor D als auch H an derselben Spannung und gleichen Periodenzahl liegen, stehen die Umdrehungen beider Drehstrommotoren bis auf einen kleinen, evtl. durch Schlüpfungsverschiedenheiten bedingten Betrag, in einem bestimmten Verhältnis zueinander. Einem bestimmten Drehwinkel des Steuergriffes b entspricht also ein bestimmter Drehwinkel bzw. eine bestimmte Anzahl der Umdrehungen der Welle a. Irgendeine .Bewegung des Steuergriffes b ruft also eine .gleichwertige bzw. proportionale Bewegung der Welle a hervor. Ist der Drehwinkel von b sehr groß, so wird noch der Nebenschlußregler R, welcher aus den.Teilen 1, 2, 3, 4 und ζ besteht, eingeschaltet, wodurch sich die Umdrehungen des Umformers U weiter erhöhen und ein schnelleres Laufen beider Drehstrommotoren D und H bewirken. Eine große Anzahl von Umdrehungen von α wird entsprechend schneller durchlaufen als eine kleinere; eine ganz kleine Anzahl Umdrehungen wird noch langsamer ■ durchlaufen, weil der Umformer mit unüberbrückter Anlaßwicklung geringere als normale Umdrehungszahl macht.

Es ist selbstverständlich, daß das aus den Teilen n, 0, -p, q bestehende sogenannte Planeten- oder Wendegetriebe auch durch irgendeine andere mechanische Konstruktion "ersetzt werden kann, ohne daß damit etwas an dem Prinzip der Steuerung geändert wird.

Der Ständer u des Hilfsdrehstrommotors H kann anstatt parallel zum Motor D auch in Reihe zum Ständer des letzteren geschaltet sein.

Außer den bereits genannten Vorteilen dieser Steuerung besteht auch der, daß die Anlaufverluste geringer sind als bei bekannten anderen Steuerungen, bei denen z. B. das Anlassen des Steuermotors, als Gleichstrommotor ausgeführt, mit Hilfe von Anläßwiderständen geschieht.

Die Schalter des Steuerapparates 6" haben in der Hauptsache Drehstrom bzw. Wechselstrom zu schalten; sie funken daher weniger, werden weniger angegriffen und sind · einfächer, ζ. B. ohne Funkenlöschung auszuführen.

Claims (3)

1. Patent-An Sprüche:

   ι. Einrichtung zur elektrischen Steuerung von asynchronen Drehstrommotoren mit Kurzschlußanker durch Änderung der Ständerspannung mit Hilfe eines dauernd laufenden Gleichstrom - Drehstromumforniers, dadurch gekennzeichnet,, daß während des Anlassens des Drehstrommotors (D) eine Hauptstromwicklung (c) des Umformers (U) oder ein in dessen Gleichstromkreis liegender A^orschaltwiderstand ausgeschaltet, und danach die Nebenschlußerregung des Umformers (U) geschwächt wird, zum Zweck mit wachsender Verstellung des Steuerhebels die Drehzahl des Umformers entsprechend zu steigern und dadurch die Steuerung .zu immer rascherem Nachkommen zu veranlassen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur raschen ' Stillsetzung des Drehstrommotors (D) seine Ständerwicklung (ni) in bekannter Weise durch Anlegen an die Gleichstromseite des Umformers (U) mit Gleichstrom · erregt wird.
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (v) einerseits durch den Steuerhebel (b) in einem Sinne, andererseits durch einen mit diesem über ein Differentialgetriebe (n, 0, q) o. dgL gekuppelten Hilfsdrehstrommotor (Ii) in entgegengesetztem Sinne angetrieben wird, dessen Ständerwicklung (u) parallel oder in Reihe zur Ständerwicklung (m) des Haupt drehstrommotor (D) liegt, zum Zweck, eine durch den Steüergriff ausgeführte Schaltbewegung durch den Hilfsmotor (H) selbsttätig rückgängig zu machen, wobei infolge der fast vollständigen ■ Proportionalität der Umdrehungen der beiden Drehstrommotoren das Abschalten und Bremsen derselben im Augenblick der Übereinstimmung der Bewegungswege des Steuergriffes und der Welle des zu steuernden Hauptmotors erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.