DE3418286A1

DE3418286A1 - Vorrichtung zum aufwickeln textiler faeden mit einer direkt angetriebenen spulspindel

Info

Publication number: DE3418286A1
Application number: DE19843418286
Authority: DE
Inventors: Hans 5630 Remscheid Lohest
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1983-05-21
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1984-12-20

Description

Vorrichtung zum Aufwickeln textiler Fäden mit einer direkt
angetriebenen Spulspindel Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln textiler Fäden mit gleichbleibender Aufwickelgeschwindigkeit mit einer direkt angetriebenen, eine oder mehrere Aufwickelspulen aufnehmenden Spulspindel, die durch einen Drehstrom-Asynchronmotor mit einer mit dem größer werdenden Wickeldurchmesser kleiner werdenden Drehzahl angetrieben ist, wobei die Drehzahländerung durch Veränderung der Umlaufgeschwindigkeit des Drehfeldes vermittels eines abhängig von der Wickelumfangsgeschwindigkeit arbeitenden Frequenzumformers erfolgt.
Es ist bekannt, insbesondere dann, wenn sehr hohe Aufwickelgeschwindigkeiten erwünscht sind, Aufwickelaggregate mit Direktantrieb der Spulspindel zu verwenden. Sie werden üblicherweise durch Drehstrom-Asynchronmotoren angetrieben, wobei die mit dicker werdendem Wickel erforderliche Veränderung der Motordrehzahl durch Veränderung der Frequenz des dem Netz entnommenen Drehstromes mit Hilfe eines Frequenzumformers oder Umrichters erfolgt. In der Regel wird hierzu der dem Netz entnommene Drehstrom gleichgerichtet, soweit erforderlich geglättet und anschließend in einem mechanischen oder elektronischen Frequenzgenerator in einen Drehstrom der erforderlichen Frequenz umgeformt.
Der Direktantrieb der Spulspindel bringt es mit sich, dß bei während der SPulreise etwa gleichbleibender Fadenspannung die Drehzahl abnimmt, was zu einem Ansteigen des vom Motor aufzubringenden Drehmoments etwa umgekehrt proportional der Durchmesseränderung führt. Hinzu kommt, daß ,ich mit steigendem Spulendurchmesser vor allem dann, wenn ctie Spulspindel mit mehreren Wickeln besetzt ist, der Luftwiderstand mit einem kräftigen Anstieg der erforderlichen Antriebsleistung bemerkbar macht. Außerdem nimmt die am Motor anliegende Spannung proportional zur kleiner werdenden Drehzahl ab, was eine starke, mit dicker werdendem Wickel entsprechend ansteigende Belastung des Umrichters und vor allem der Thyristoren des Dreiphasen-Gleichrichters ur Folge hat. Da der wesentliche Bemessungsfaktor für die Thyristoren die maximale Stromstärke ist, bedeutet dies in cer Regel eine starke Uberdimensionierung der Umrichterbauteile und insbesondere der Thyristoren oder aber eine Begrenzung der maximalen Durchmesserverhältnisse zwischen 1leerhülse und Vollspule.
Iia der allgemeine Trend jedoch zu immer größeren Durchmescerverhältnissen führt, ist es technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Möglichkeit zu einem beliebig wähltarnen und möglichst großen maximalen Durchmesserverhältnis ;u schaffen, ohne dabei den nötigen Aufwand für den umrichter bzw. den Gleichrichter vor allem zu erhöhen.
Jrfindungsgemäß wird dies bei einer Aufwickelvorrichtung .er eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß wischen Frequenzumformer oder Umrichter und Drehstrom-.synchronmotor ein mindestens zwei unterschiedliche ';pannungen liefernder Transformator angeordnet ist und der eie Spulspindel antreibende Drehstrom-Asynchronmotor zunächst mit dem Anschluß für die hohe Spannung verbunden i.nd im Verlauf der Spulreise (der Reihe nach) auf die r.iedrigere Spannung(en) liefernde(n) Stufe(n) umschaltbar jst. Die Umschaltung auf die jeweils nächstniedere pannungsstufe erfolgt dabei durch Relais, die auf eine rorwählbare Frequenz, Stromstärke oder auf vorwählbare Durchmesserwerte ansprechen.
In einer besonderen Ausführungsform kann ein Spartransformator Verwendung finden, der beispielsweise mit einer Mittenanzapfung zur Lieferung der reduzierten Spannungsstufe ausgestattet ist. In einer besonders vorteilhaften Ausbildungsform ist der Transformator in seinem Ubersetzungsverhältnis beliebig veränderbar und beispielsweise als kontaktloser Drehtransformator ausgebildet, dessen Verstellung abhängig von der Antriebsfrequenz erfolgt.
Insbesondere dann, wenn der Wickelmotor in nur zwei Spannungsbereichen während einer Spulreise betrieben wird, kann es von Vorteil sein, ihn mit je einer Wicklung für jeden der beiden Bereiche auszustatten, wobei dann die mit der Umschaltung in die zweite Spannungsstufe gleichzeitig beaufschlagte zweite Wicklung angepaßt an die größere Stromstärke einen größeren Drahtquerschnitt aufweist.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß im Motorstromkreis die Herabsetzung der vom Umrichter gelieferten Spannung ohne zusätzliche Belastung des letzteren eine proportional hierzu ansteigende Stromstärke zur Verfügung steht. Der Umrichter braucht also unabhängig vom Durchmesserverhältnis zwischen Voll- und Leerspule nur mehr auf die unter Berücksichtigung der Transformierung maximale Stromstärke abgestimmt zu werden, da bekanntlich - ohne Berücksichtigung des Wirkungsgrades - das Produkt aus Spannung und Stromstärke im Primärkreis und im Sekundärkreis gleich ist.
An Hand der beigegebenen Zeichnung wird die Erfindung und insbesondere ihre veränderte Funktionsweise näher erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 Stromlaufplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit vierstufigem Transformator; Fig. 2 Kurven für Leistung, Spannung und Stromstärke über der Frequenz bei zwei Sekundärspannungen; Fig. 3 Verlauf der Umrichter-Scheinleistung bei einer Ausführung entsprechend Fig. 2.
3er aus dem Drehstromnetz entnommene Strom wird im Frequenzumformer oder Umrichter 1 zunächst gleichgerichtet und, soweit erforderlich, geglättet. Ein Frequenzgenerator liefert dann den zum Antrieb des Wickelmotors 11 benötigten )rehstrom kontinuierlich veränderbarer Frequenz und ist mit lem Transformator 2 verbunden, der auf seiner Sekundärseite ien Abgriff von mindestens zwei unterschiedlichen spannungen zuläßt; in der dargestellten Ausführungsform ;ind vier Transformatorausgänge 3 bis 6 vorgesehn.
)er Wickelmotor 11 kann mit Hilfe der Relais 7 bis 10 mit jeweils einem der Transformatorausgänge 3 bis 6 verbunden werden, wobei es zur Verhinderung von Ungleichförmigkeiten im Motorlauf vorteilhaft sein kann, den jeweils bestehenden kontakt erst zu lösen, wenn die neue Verbindung hergestellt ist. Die Zeit der Uberdeckung soll dabei jedoch möglichst .<urz und so bemessen sein, daß eine Stromunterbrechung mit Sicherheit vermieden wird. Der Zeitpunkt der Umschaltung kann dabei auf verschiedene Weise gesteuert werden. In der Darstellung der Fig. 1 ist hierfür ein Taster 12 vorgesehn, er beispielsweise der Dicke oder - als Tachogenerator -aer Drehzahl des Wickels 13 folgt und bei dem jeweils iorgegebenen Wert über einen geeigneten Impulsgeber 14 die 3ie Umschaltung des Motoranschlusses in die nächstniedere Jpannungsstufe veranlaßt.
In Fig. 2 sind für einen Transformator 2 mit zwei Ausgangs- spannungen die Verlaufskurven für Leistung (17), Spannung (18; 19) und Stromstärke (20; 21) in Abhängigkeit von der auf der Abszisse 15 aufgetragenen Antriebsfrequenz und damit der Drehzahl eingetragen. Dabei ist auf der Ordinate 16 als Maß für die verschiedenen Werte.die Relativangabe in Prozent ebenso wie für die Abszisse 15 gewählt. Der Verlauf der Spannungen 18; 19 ist ebenso wie der der Stromstärken 20; 21 für Motor (18; 20) und Umrichter (19; 21) ab der Umschaltung (Markierung 22) unterschiedlich. Der jeweils für den Umrichter 1 geltende Verlauf ist strichpunktiert eingezeichnet.
Aus diesem Schaubild, das die Wirkung der einfachsten Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht, ist zu erkennen, daß die Verhältnisse gegenüber dem Stand der Technik nur nur für den Umrichter oder Frequenz generator 1 und seine Bemessung geändert sind,für den Motorstromkreis aber sich nicht ändern müssen. Dies wird in der Fig. 3 nocheinmal besonders deutlich, in der der Verlauf der für den Umrichter 1 geltenden Scheinleistung 25, 26 gemäß der Erfindung (ausgezogene Linie) und nach dem Stand der Technik (gestrichelte Linie 27) eingetragen ist, wobei auf der Abszisse 23 die Frequenz und auf der Ordinate 24 die Scheinleistung, beide Werte in Prozent der maximalen Werte, angegeben sind.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die in der Fig. 2 eingetragenen Werte den Verlauf wiedergeben, der bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch Messung ermittelt wurde. Sie haben insoweit allgemeine Gültigkeit allenfalls in der zu beobachtenden Tendenz. Wesentlich ist, daß die Bemessung des Frequenzumformers bzw. Umrichtern 1 von dem jeweils gewählten Durchmesserverhältnis zwischen Voll- und Leerspule oder dem Drehzahlverhältnis zwischen Beginn und Ende der Aufwicklung weitgehend unabhängig gemacht werden kann. Eine besonders einfache und wenig aufwendige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dann möglich, wenn als zwischen Umrichter und Drehstrom-Asynchronmotor 11 angeordneter Transformator ein ãpartransformator Verwendung findet, während ein stufenlos nerstellbarer Transformator, beispielsweise ein kontakt-Loser Drehtransformator die Möglichkeit bietet, die Strombelastung des Umrichters oder Frequenz generators und nsbesondere des Gleichrichters praktisch auf einem günstigen konstanten Wert zu halten.
BEZUGSZEICHENAUF-ZLLG 1 Frequenzumformer, Umrichter 2 Transformator 3 erster 4 zweiter Transformatorausgang 5 dritter Transformatorausgar 6 vierter 7 Relais 1 8 Relais 2 9 Relais 3 10 Relais 4 11 Drehstrom-Asynchronmotor, Wickelmotor, Motor 12 Abtastung der Wickeldicke oder Drehzahl 13 Wickel 14 Impulsgeber 15 Abszisse (Frequenz in %) 16 Ordinate 17 Leistungskurve 18 Spannungskurve Motor 19 Spannungskurve Umrichter 20 Stromkurve Motor 21 Stromkurve Umrichter 22 Umschaltpunkt 23 Abszisse (Frequenz in %) 2L Ordinate 25 Scheinleistungskurve Umrichter, vor Umschaltung 26 Scheinleistungskurve Umrichter, nach Umschaltung 27 Scheinleistungskurve Umrichter em. Stand der Technik

Claims

Ansprüche Vorrichtung zum Aufwickeln textiler Fäden mit gleichbleibender Aufwickelgeschwindigkeit mit einer direkt angetriebenen, eine oder mehrere Aufwickelspilen aufnehmenden Spulspindel, die durch einen Drehstrom-Asynchronmotor mit einer mit dem größer werdenden Wickeldurchmesser kleiner werdenden Drehzahl angetrleben ist, wobei die Drehzahländerung durch Veränderung der Umlaufgeschwindigkeit des Drehfeldes vermittels einEs abhängig von der Wickelumfangsgeschwindigkeit arbeitenden Frequenzumformers erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Frequenzumformer oder Umrichter (1) und Drehstrom-Asynchronmotor (11) ein mindestens zwei unterschiedliche Spannungen (3 - 6) liefernder Transformator (2) angeordnet ist und der die Spulspinde' antreibende Drehstrom-Asynchronmotor (11) zunächst ;it dem Anschluß (3) für die hohe Spannung verbunden und im Verlauf der Spulreise (der Reihe nach) auf die niedrigere Spannung(en) liefernde(n) Stufe(n) (4 - Kj umschaltbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umschalten auf die jeweils nächstniedere Spannungsstufe Umschaltrelais (7 - 10) vorgesehen sind, die jeweils auf eine vorwählbare Frequenz ansprechen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umschalten auf die nächstniedere Spannungsstufe (4-6) Umschaltrelais (7-10) vorgesehen sind, die auf eine vorwählbare Stromstärke ansprechen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlicher Abgriff des Wickeldurchmessers vorgesehen und die Umschaltung zur jeweils nächsten Spannungsstufe (4-6) bei vorgewählten Durchmesserwerten durchführbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spartransformator mit Mittenanzapfung als zwischengeschalteter Transformator (2) dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (2) ein in seinem Ubersetzungsverhältnis kontinuierlich veränderbarer Transformator, etwa ein kontaktloser Drehtransformator, und seine Verstellung abhängig von der Antriebsfrequenz durchführbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (2) eine Umschaltung zuläßt und der Motor (11) für jede der beiden Spannungen eine getrennte Feldwicklung aufweist.