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Vorrichtung zum Einzelantrieb von Spindeln mit I?rehstrommotoren.
Die Überlegenheit des Einzelantriebes von Spindeln jeder Art in der Textilindustrie
wird von spinntechnischer Seite durchweg anerkannt. Durch den zentralen Antrieb
ist der Seitenzug, welchen die Spindelbänder sosst zum Schaden des ruhigen Ganges,
ausüben, beseitigt. Es kann jede Spindel einzeln für sich bedient werden, ohne die
Nachbarspindeln zu Leeinflussen, und es kann die Drehzahl und datnit die stündliche
Erzeugung wesentlich gesteigert
werden. Die Schwierigkeiten, die
sich der Einführung des Spindelantriebes mit Hilfe von kleinen Elektromotoren entgegenstellen,
lagen bisher mehr auf der elektrotechnischen Seite. Einerseits erfordert nämlich
das Spinnen ein kräftiges Anlaufmoment, anderseits erfordern die Elektromotoren
selbst, wenn sie vom elektrischen Standpunkte aus günstig ausfallen sollen, eine
geringe Spannung und müssen daher hintereinandergeschaltet werfen. Die Hintereinanderschaltung
hat sich aber wegen des dadurch verringerten Anlaufmomentes nicht bewährt, wohingegen
die Parallelschaltung bei geringer Spannung infolge des dadurch erforderlichen großen
Transformators sowie der auftretenden sehr starken Str@inie sich als günstig erweist.
Eine weitere Forlerung der Spinntechnik ist es, daß möglichst für jede Garnnummer
die Drehzahl besonders eingestellt werden kann, wobei gleichzeitig Sie Geschwindigkeit
des Lieferzylinders, welcher die Lieferung des Rohfadens zu be-.;;)rgen hat, sich
im gleichen Sinne und selbsttätig ändern soll.
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Die Forderungen sind also die folgenden: i. Kräftiges Anlaufmoment
der Spindelmotoren.
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2. Regelbarkeit der Drehzahl in möglichst weiten Grenzen und in möglichst
stetiger Abstufung.
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3. Geringe Spannung an den Spindelinotoren. d. Hintereinanderschaltung
möglichst vieler Spindelmotoren.
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5. Einfache Regelung der Drehzahl in rnt'iglichst feiner Abstufung.
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c@. Ausschließliche Verwendung von Drehstrommotoren mit Kurzschlußanker
zur Verineidung von Kollektoren und Schleifringen.
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Alle diese Aufforderungen wer,len durch die nachstehend beschriebene
und durch :die Abbil,luiig dargestellte Anorlnting erfüllt.
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Es werden zunächst sämtliche Spindeln einer Spinnseite oder Spinnbank
finit kleinen Drehstrommotoren ausgerüstet, die auf der Welle der Spindeln selbst
aufgekeilt sind, derart, daß Spindel- und 'Motorachse aus einem Stück bestehen,
so daß sich vollkointnen zentraler Antrieb ergibt. Diese Spindelmotoren. in der
Abbildung mit _d bezeichnet, können in beliebiger Zahl hintereinanlergeschaltet
werden, so daß die sämtlichen Motoren einer Spinnmaschine bzw. mehrerer Spinnmaschinen
ia einer Anzahl parallel geschalteter Gruppen eingeteilt und die Motoren einer Gruppe
hintereinander geschaltet werden. Die Zahl der 'lotoren einer Gruppe wird zweckmäßig
so gewählt, daß beim Stillbremsen eines Motors, wie dies während des Spinnens zur
Anknüpfung gerissener Fäden u. dgl. vorkommt, die übrigen Motoren keine zu große
Spamiting erhalten. Jeder der kleinen Motoren kann mit zwei Wicklungssystemen versehen
sein, welche beim Betriebe parallel, beim Anlauf hintereinander geschaltet wer:len,
um ein beim Anlauf erhöhtes Drehmoment entwickeln zu können.
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Was die Frage der anbetrifft, so besteht gerade bei Drehstrom die
grun:llegende Schwierigkeit, daß bei der üblichen Wechselzahl ioo entweder nur 3
000 oder i 5oo Umdrehungen erzielbar sind. Zwischenliegende Drehzahlen sind ohne
besondere Vorkehrungen nicht möglich. Im allgemeinen liegt die Drehzahl 3
000 dem Gebrauchsgebiete der Spinntechnik am nächsten, so daß die Motoren
durchweg mit zwei Polen entsprechend 3 oooUmdrehungen ausgeführt werden dürften.
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Natürlich ist auf möglichste Vereinfachung im Bau tinrl Betrieb derartiger
Motoren, die in so außerordentlichen Mengen '"erivendung finden müssen, in erster
Linie Rücksicht zu nehmen, so daß etwa der Gedanke, zwei "'ickhingen auf den 'Motoren
zu verwenden, von denen die eine für zwei Pole, die andere für vier Pole ausgeführt
ist, um je nach Bedarf 3 ooo bzw. i 5oo Umdrehungen zur Verfügung zu haben, kaum
zu erörtern wäre, abgesehen davon, daß dann immer noch die Zwischenstufen fehlen
würden.
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Nun liegt hier aber ein Fall vor, der insofern ganz eigenartig für
alle in der Praxis vorkommenden Antriebe ist, als eine große Anzahl von Motoren
gleichzeitig und in demselben Sinne in der Drehzahl zu regeln ist. Hier ist also
die 'Möglichkeit gegeben, Vorkehrungen zu treffen, welche beim Regeln .der Drehzahl
eines einzigen :Motors viel zu umständlich und kostspielig sein wurden, daher bei
all den vielen Fällen, wo es auf Geschwindigkeitsänderung in weiten Grenzen ankommt,
wie Walzenstraßen, Fördermaschinen u. il-I., nie verwendet werden konnten.
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Diesen Umstand, rlaß eine einzige Vorkehrung zur Drehzahländerung
für eine große Anzahl von Motoren gleichzeitig in Verwendung tritt, nutzt die vorliegende
Anordnung insofern aus, als die Spindelinotoren A nicht urmittelbar oder etwa durch
Transformator hindurch von: Netz NI gespeist werden, sondern durch einen asynchronen
Wechselza'hlumformer 1% hindurch, .cler aus einem asynchronen Motor mit Schleifringen
besteht. Der Läufer dieses Motors wird entweder unmittelbar oder ,furch irgendein
mechanisches Vorgelege von einem anderen Drehstrommotor D mit Käfig anker angetrieben.
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Von den Schleifringen des Umformers LT :itis wird das Sekundärnetz
X" gespeist, an welches die Spindeltnotoren angeschlossen sind. Der `Vechselzahlumformer
L' erfüllt hierbei lie doppelte Ralle des gewöhnlichen Spannungstransformators einerseits
und des Wechselzahlumformers
anderseits. Natürlich kann auch umgekehrt
das Netz i an die Schleifringe und das Netz z an den Ständer des Umformers U angeschlossen
werden, was unter anderem bei starken Sekundärströmen von Vorteil sein kann.
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Die Verwendung des Umformers U geschieht folgendermaßen: Steht -der
Umformer U still, d. h. verhindert man durch Festbremsen an der Riemenscheibe, daß
er sich dreht, so kann man von seinen Schleifringen aus Ströme .derselben Wechselzahl
wie die des Netzes N', d. h. im allgemeinen ioo Wechsel, bei einer beliebig passenden
Spannung entnehmen. Der Umformer :dient also zunächst als reiner Spannungswandler.
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Treibt man nun diesen Umformer U von einem anderen Motor D, am besten
einen Asynchronmotor, mit zunächst geringer Geschwindigkeit an, so ändert sich die
Relativgeschwindigkeit des vom Ständer des Umformers LT erzeugten Drehfeldes gegenüber
der Ankergeschwindigkeit in der Weise, daß sich die Wechselzahl an den Schleifringen
entsprechend der Differenz der beiden Drehzahlen ändert: Ist z. B. die Drehzahl
des Schleifringankers 5öo Umdrehungen, so ist die Relativgeschwindigkeit zwischen
Drehfeld und Anker 3 000 - 500 - 2,500 U. p. M., wenn der Umformer
U zweipolig ausgeführt ist. Dies wird jetzt auch die Drehzahl der Spindelmotoren
werden, da sie ebenfalls zweinofig vorausgesetzt sind: auch sie werden sich also
mit 2 5oo U. p. M. drehen. Läßt man den Schleifringanker sich entgegengesetzt drehen,
so addieren sich die Geschwindigkeit des Drehfeldes und die des Ankers, und man
erhält die Summe 3 000 -f- 500 = 3 500 U. p. M., welches gleichzeitig
wieder die Geschwindigkeit der Spindelmotoren sein wird. Man erhält also in diesem
Beispiel eine Umdrehungsschwankung zwischen 25oo und 3 5oo bei sämtlichen Spindelmotoren
gleichzeitig. Natürlich kann die Grenze beliebig weit hinausgeschoben werden, j
e nach den Bedürfnissen des Spinnens.
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Um nun Zwischengeschwindigkeiten zu erhalten, braucht bloß das Übersetzungsverhältnis
zwischen Antriebsmotor D und Umformer U
durch Austausch der Riemenscheiben
u. dgl. geändert werden. Will man eine stetige Regelung der Geschwindigkeit ausführen,
so wird ein Stufenvorgelege oder auch zwei Kegelriemenscheiben K' bzw. K2 verwendet
werden müssen, bzw. jede Art Getriebe für Geschwindigkeitsänderung.
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Besonders wichtig ist es, daß der Wechselzahlumformer U mit möglichst
geringer Polzahl, am besten mit zwei Polen, ausgeführt wird, während der Antriebsmotor
D besser für langsame Geschwindigkeit, mindestens aber mit vier Polen, also i 5oo
Umdrehungen, gebaut wird. Sind .dann die Verhältnisse den oben beschriebenen entsprechend,
derart, daß 500 Umdrehungen die Grenzen der Drehzahlregelung sein sollen,
.d. h. von 2 50o auf 3 500, so wird das Übersetzungsverhältnis zwischen. den beidenMaschinen
von 1500 : 5oo, d: h. 3 : r werden und somit günstige Bedingungen gegeben sein.
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Der Antriebsmotor für den Wechselzahlumformer U wird nur sehr kleine
Abmessungen zu haben brauchen, da er nur die geringe mechanische Energie, welche
der geringen Drehzahl von 5oo im Verhältnis zu 3 ooo entspricht, abzugeben bzw.
a'bzune'hmen hat. In demselben Verhältnis wie 500 zu 3 000 steht,
verhält sich nämlich die von dem kleinen Antriebsmotor D zu übertragende Energie,
d. h. er wird nur für etwa 15 bis 25 Prozent der Leistung .des Umformers U bzw.
der Leistung aller Spindelmotoren zu bemessen sein.
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Somit wird die Gruppe von Maschinen, welche zum Zwecke der Drehzahländerung
zu jeder Spinnmaschine bzw. gleichartigen Gruppe vors Spinnmaschinen hinzuzufügen,
bestehen aus einem Wechselzahlumformer U von der Größe eines Drehstrommotors, der
die Arbeit sämtlicher Spindelmotoren zu leisten imstande sein muß, und einen AntriebsdrehstrommotorD,
welcher mit U mechanisch verbunden ist, wobei die Kraftübertragung aus einem Stufen-oder
Kegelscheibenvorgelege oder einem Rädervorgelege bestehen kann.
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Die Anwendung einer solchen Maschinengruppe zur Drehzahlregelung auf
eine oder mehrere Gruppen von Motoren, die alle in gleicher Weise in ihrer Drehzahl
beeinflußt werden sollen, ist ein völlig neuartiges Anwendungsgebiet von ganz besonderer
technischer Bedeutung, da es die Möglichkeit der Verwendung von Drehstrommotoren
mit Käfiganker in Verbindung mit einfacher Drehzahlregelung ermöglicht, ohne welche
der sonst so wünschenswerte Einzelantrieb von Spindeln nur sehr unvollkommen und
in der Spinnpraxis ungeeignet wäre.
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Während somit durch diese Neuerung die Frage der Geschwindigkeitsregelung
von Spindelmotoren in den erforderlichen Grenzen ohne Benutzung von Gleichstromumformern,
Kollektoren, Gleichstromerregung u. dgl. gelöst ist, bleibt nun noch die Frage des
Antriebes des Lieferzylinders B übrig; Bedingung ist, daß dessen Drehzahl sich genau
im Verhältnis der Drehzahl der Spindeln ändert. Dies kann in ähnlicher Weise, wie
es jetzt beim mechanischen Antrieb geschieht, auch hier geschehen, indem, der jeweiligen
Geschwindigkeit der Spindeln entsprechend, geeignete Wechselräder
zwischen
Lieferzylinder und Antrieb eingesetzt werden. Es liegt ferner nahe, den Antriebsmotor
D, welcher den Umformer U bedient, für den Antrieb des Lieferzylinders auszunutzen
und ihn ebenfalls mit einer Kegelscheibe zu versehen, welche zwangläufig mit dem
kegeligen Vorgelege K1, K2 bedient wird, z. B. durch eine gemeinsame Riemengabel.
Dies wäre eine durchaus einwandfreie Lösung der Aufgabe. Der Antriebsmotor D würde
im allgemeinen nicht größer bemessen zu werden brauchen, als ohne den Antrieb der
Verzugswelle, da die Mehrarbeit, die er zu leisten hat, von dem Umformer U an das
Netz zurückgegeben wird und auf diese Weise eine Vergrößerung der Leistung des Antriebsmotors
nicht stattfindet. Außerdem würde diese Anordnung den Vorzug haben, daß ein weiterer
Motor erspart werden kann.
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Eine andere Lösung, welche weder eine zwangläufige Bedienung zweier
Riemenvorgelege erfordern würde, noch auch das Einsetzen von Wechselrädern von Hand
notwendig macht, besteht darin, daß auch der Steuermotor von derselben Stromquelle,
d. h. von derselben Wechselzahl betrieben wird, wie die Spindelmotoren selbst. Dies
bedingt, daß der Umformer U um die Größe des Steuermotors C', welcher den Lieferzylinder
B antreibt, vergrößert wird, d. h. um etwa '/4 PS. Hierdurch würde aber der große
Vorteil erreicht werden, daß ohne besondere mechanische Vorrichtungen zwangläufig
und selbsttätig :die Steuerwelle B durch ein Vorgelege R1, R2 in ,lenisel.ben Maße
beeinflußt wird, wie die Spindelmotoren selbst und hierdurch jede Überlegung des
Spinnmeisters bzw. der Spinnerin überflüssig gemacht wird.
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Dementsprechend ist in der Zeichnung die Schaltung so angegeben, daß
der Motor C zum Antrieb des LieferzylindersB aus dem Sekundärnetz N2 des Umformers
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