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Einstellbare Geschwindigkeitshemmung für Einzelantrieb der Elemente
von Papiermaschinen u. dgl. durch Elektromotoren. Die Erfindung betrifft eine einstellbare
Geschwind,igkeitshemmung für Einzelantrieb der Elemente von Papiermaschinen u. dgl.
durch Elektromotoren derjenigen bekannten Art, bei welcher die Motoren mittels Hilfsleitungen
für den abwechselnden Strotnumlauf zwischen den Motoren elektrischmiteinander verbunden
sind, und besteht darin, daß ein einstellbarer Frequenzwechsler zwischen wenigstens
einem dieser Motoren und diesen Hilfsleitungen eingeschaltet
ist.
Hierdurch wird gegenüber den bekannten Einrichtungen der Vorteil erreicht, daß in
dem Hauptantrieb das mechanische Wechselgetriebe erspart wird.
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Es ist ersichtlich, daß es im allgemeinen nicht nötig ist, jeden Anker
mit einem Frequenzwechsler auszustatten, da einer oder mehrere von jenen unmittelbar
an die Hilfsleitungen, z. B. durch Stromabnehmer und Schleifringe, angeschlossen
werden können, und diese Maschine oder - Maschinen laufen dann in genau synchroner
Beziehung zu der Stromfrequenz in den Leitungen, während die verbleibenden Motoren
ihre eingestellte Geschwindigkeit in bezug auf diese Frequenz beibehalten.
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Gewöhnlich ist eine solche Anordnung erwünscht, daß der zwischen den
Maschinen umlaufende Strom mehrphasig ist, obgleich auch ein einph-asiger verwendet
werden kann.
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Der hier vorgeschlagene Frequenzwechslertyp besteht aus einem Kollektor
und Bürsten; die relative Umlaufgeschwindigkeit zwischen beiden wird durch die Drehung
des -.Motors hervorgerufen, welcher mit dein Frequenzwechsler ausgestattet ist,
kann aber auch innerhalb gewünschter Grenzen eingestellt werden.
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Die Anordnung ist anwendbar sowohl auf Gleichstrom- wie auch auf Wechselstromniotoren,
da aber die ersteren häufiger verwenriet werden, so behandelt die Beschreibung hauptsächlich
Gleichstrommaschinen mit dein üblichen Drehanker und Kollektor. Der Frequenzwechsler
kann angebracht werden, indem man entweder Zusatzbürsten dem bestehenden Kollektor
anpaßt oder, was vorzuziehen ist, einen zweiten Kollektor an dein anderen Ende des
Ankers anordnet, auf welchem die Bürsten cles abwechselnd zugeführten Stromes arbeiten
können. Diese Bürsten werden durch ein gewöhnliches inechanisches Wechselgetriebe
von der Nlotorwelle aus angetrieben, und zwar ni:it einer solchen Übersetzung, daß
die Geschwindigkeit der Bürsten entweder größer oder kleiner gemacht werden kann
als die Geschwindigkeit des Kollektors unter Einstellung innerhalb der notwendigen
Grenzen.
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Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Zeichnungen.
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Abb. i zeigt schematisch zwei Gleichstrommotoren und ihre Leitungen,
jederMotor treibt ein Element einer Papierniaschine an, und ihre Anker sind mittels
Dreiphasenwechselstronileitungen verbunden; jeder Anker ist mit einem Frequenzwechsler
ausgestattet, um eine unabhängige Geschwindigkeitsregelung für jedes Element der
Maschine zu erhalten.
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Abb. 2 zeigt schematisch die Vereinigung eines Frequenzwechslers mit
jedem Motor. Gemäß Abb. i ist das Element der Papiermaschine unmittelbar mit dein
Anker 2 eines Gleichstrommotors -verbunden, der eine Nebenschlußwicklung hat. Die
Gleichstrornbürsten 4 des Motors sind über einen Anlaßwiderstand 5 mit der
Speiseleitung 6 für Gleichstrom mit veränderlicher Spannung verbunden. Ein
weiterer Satz Bürsten 7 ist um den Kollektor so angeordnet, daß Dreiphasenströme
aus dem Anker durch Schleifringe abgenommen werden. Ein weiterer Satz von festen
Bürsten, die auf den Schleifringen (nicht dargestellt) anliegen, sowie Leitungen
23 und ein Schalterg für die Dreiphasenhauptleitungen8 sind vorhanden. Während
die Gleichstrombürsten4 fest sind, drehen sich die Dreiphasenbürsten7 gewöhnlich
mit derselben Geschwindigkeit wie der Anker; sie können aber mittels eines Wechselgetriebes
langsamer oder schneller als der Anker umlaufen, je nach Bedarf.
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Es ist klar, daß sowohl Gleichstrom- als auch Wechselstrombürstensätze
auf einem Kollektor arbeiten können; es werden aber zwei Kollektoren an jedem Ende
des Ankers vorgezogen; derjenige, welcher dem angetriebenen Element der Papiermaschine
am nächsten liegt, arbeitet zweckmäßig mit dem umlaufenden Dreiphasenbürstensatz
7 so zusanirnen, wie Abb. 2 im Schaubild zeigt.
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Das aus dein Gehäuse 16 des Gleichstrommotors herausragende Ende des
Ankers2 ist unmittelbar mit der Welle io gekuppelt, welche das Element der Papiertnaschine
antreibt. Der Anker, der noch einen Kollektor für die Gleichstrombürsten4 an dein
anderen in Al),1). 2 niCht sichtbaren Ende des Gehäuses trägt, nimmt den Kollektor
i i auf, an welchem ein Satz von drei Bürsten ;7 anliegt (eine Bürste wird
durch die Welle verdeckt). Diese Bürsten sind in isolierten Haltern an den äußeren
Enden der Radialarine 12 gelagert., deren innere Enden auf einer Buchse 13 befestigt
sind. Die Buchse und die Bürsten 1.z(*3nneii sich auf der Welle io frei drehen,
ebenso wie drei isolierte Schleifringe 14 und ein Zahnrad 15, die aber fest auf
der Buelise sitzen. Die Bürsten 7 sind mit den Schleifring n 14 elektrisch
verbunden, diese sind mit einem weiteren Satz fester Bürsten ausgestattet, die an
die Leitungen23 so angeselilos- sen sind, daß Dreiphasenströme von den festen Bürsten
abgenommen werden können, was keiner weiteren Erläuterung bedarf.
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Das Zahnrad 15, mit ihm die Schleifringe 14 und Bürsten
7, werden von der Welle io durch ein Wecliselgetriebe antgetrieben, hestehend
aus einem auf der Welle io festen Zahnrad 17 und zwei festen, durch Riemen 20 verbundenen
Kegeltrommeln ig, ig. Die Kegeltrommel 18 wird von einem Zahnrad 2 1 in Eingriff
mit Zahnrad 17 an-
,getrieben, die Kegeltrommel 19 voln Zahnrad
15 und Uie Bürsten und Schleifringe durch Zahnrad 22.
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Die Dreiphasenleitungen 2-3 sind in bekannter Weise an einen
Wattmesser in einem Gehäuse 24 angeschlossen, welcher je nach der Stromrichtung
der abwechselnden elektrischen Kraft auf den Anker 2 zu oder von ihm fort einen
Kontakt in dem Gehäuse 24 entweder zwischen den Leitungen 25 und :26 oder
zwischen den Leitungen 27 Ühd- 26 herstellt, und so aus den Gleichstromhauptspeiseleitungen30
und 33 Stromkreise geschlossen werden, die entweder aus der Serienfeldwick-Iling:28
und Anker31 eines angetriebenen Motors oder aus der Serienfeldwicklung:29 und dem
genannten Anker31 bestehen. Die Feldwicklungen 28, 2,9 sind
je mit einem Ende aneinander angeschlossen und, je nachdem, in welcher
Richtung das Drehfeld umläuft, wird eine der Feldwicklungen 28, 29 nebst dem Motoranker
31 mit Strom beschickt, so daß das Schneckengetriebe 35 einen Widerstand
mittels des Widerstaedschalters 32 in solcher Weise regelt, daß der Strom
in der Feldwicklung 3 des Antriebniotors, welche in Reihe mit dein Widerstandsregler
3:2 an die Gleichstromjeitungen 30 und 34 angeschlossen ist, auf einem
Wert erhalten wird, der dem Zustand entspricht, in welchem in den Dreiphasenleitungen
23 kein Strom fließt. Wenn der Zustand hergestellt ist, nimmt der Kontakt
in dem Gehäuse 2,4 die Mittelstellung ein, in welcher der Strom in den Feldwicklungen
28,
-q und dem Anker 31 unterbrochen ist. Die Stellung des Kontaktes
kann außen am Gehäuse 24 durch einen Zeiger 37 angezeigt werden.
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Gemäß Abb. i wird ein zweites Element 38
der Papiermaschine
durch einen zweiten Satz von Apparaten, ähnlich dem soeben zum Antriel) des
E letnentes i beschriebenen, angetriehen, und andere Elemente können in ähnlicher
Weise angetrieben werden, wobei die Hauptleitungen 6, 8 sowie 30 und
34 gemeinschaftlich durch jeden Satz von Apparaten betrieben werden können. Besondere
Gleichstromquellen können benutzt werden, um die Hauptleitungen 6 wie die
Hauptleitungen 30 und 34 zu erregen, und ein besonderer, nicht gezeichneter
Widerstand kann noch zwischen den Hauptleitungen 30 und 34 eingeschaltet
werden, um die Ströme in allen Feldwick-11111gen 3 gleichzeitig von Hand
oder sonstwie el einzustellen. Auf diese Weise ist ein Mittel geschaffen, uni die
Geschwindigkeit aller Elemente der Papiermaschinen gleichzeitig t' kn
nach
Wunsch zu steigern oder zu verlangsainen, obwohl die gleichzeitige Einstellung
k5
der Geschwindigkeit über eine weite Grenze hinaus, welche gefordert werden
kann, zum größten Teil ausgeführt werden kann, indem man die Spannung der Gleichstron-ihauptleitungen
6 verändert, die z. B. von dem Generator eines Motorgeneratorsatzes aus,
geeignet für Leonard#Schaltung, gespeist werden können.
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Die _Wirkungsweiseist folgende: Solange der Riemen 2o des Wechselgetriebes
in der Mittelstellung der Kegeltrommeln 18 und ig bleibt, drehen sich die Bürsten
7 mit .derselben Geschwindigkeit wie Anker:2, da die Geschwindigkeit des
Ankers 2, und die Periodizität der Dreiphasenströme an den Schleifringen 14 von
der Geschwindigkeit des Ankers abhängen. Wenn alle Sätze unter diesen Bedingungen
laufen, so laufen sie mit derselben-Geschwindigkeit, und bei richtiger Einstellung
"vird kein Austausch von Dreiphasenkraft zwischen ihnen eintreten. Wenn aber einer
der Sätze sein Element mit einer gegenüber den anderen Elementen verschiedenen Geschwindigkeit
antreiben soll, wird der Rieinen 2o dieses Satzes durch eine geeignete Vorrichtung
verstellt, so daß er auf der einen oder -anderen Seite zu der Mittellage auf den
Kegeltrommeln läuft. Die Folge davon ist, daß die Bürsten 7 des Satzes entweder
schneller oder langsamer laufen alsihrAnker2, und ihr Anker wird seinen Schleifringen
14 eine höhere oder niedrigere elektrische Periodizität aufzuerlegen suchen. Dieses
wird in bekannter Weise die synchronisierenden Ströme zwischen den Sätzen aufheben,
welche den Anker:2 zwingen, seine Geschwindigkeit entsprechend zu ändern. Nach jeder
Einstellung der Geschwindigkeitwird dieNtigung zu einem unerwünschtenKraftumlauf
zwischen den Sätzen so-wohl in den Dreiphasen- als auch in den Gleichstromleitungen
vorhanden sein, was, wie erläutert, schon bei ihrem Auftreten mittels des Wattmessers
in dem Gehäuse 24 selbsttätig korrigiert wird, der zu diesem Zweck eine entsprechende
Regelung des Stromes in der Feldwicklung 3 herbeiführt.
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Die in der Zeichnung dargestellte Anlage ist nur als 2#usführungsbeispiel
gegeben, und die Erfindung kann in mannigfacher Form abgeändert werden. Anstatt
z. B. die Stromabnehmer des Ankers2 an #die Segmente des Köllektors i i, der auf
der Ankerwelle gelagert #st, anzuschließen, können diese Stromabnehmer auch an mehrere
Schleifringe angeschlossen werden, die auf der Ankerwelle "elagert sind lind über
Bürsten auf diesen Schleifringen zu den Bürsten auf anderen Schleifringen auf einem
besonderen Apparatteil, der durch ein Wechselgetriebe von der Ankerwelle angetrieben
wird, und außer den Schleifringen und ihren Bürsten -noch einen kreisenden Kollektor,
dessen Segmente an die Schleifringe angeschlossen sind, sowie mehrphasige
Bürsten
enthält, deren Phase, wenn sie dreiphasig ist, an die Leitungen 23
(Abb. i)
angeschlossen werden könnte. Diese Anordnung sieht die Möglichkeit vor, daß alle
Bürstensätze ortsfest sind.
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Außerdem können besondere Wicklungen zum Antrieb und zur Geschwindigkeitsbemmung
auf den Antriebsmotoren verwendet werden, und z. B. in dem Falle der Motoranker
2 können die Wicklungen in Verbindung mit den Bürsten 4 gewöhnliche Wicklungen sein,
welcheden Bedingungen der Gleichstromspeisung über die Hauptleitungen
6 angepaßt sind, und die Wicklungen in Verbindung mit den Bürsten
7 können weniger Windungen 'haben als die anderenWicklungen, was die Leitungen
vereinfacht, ohne aber die Hemmung der Geschwindigkeiten der verschiedenen Sätze
zu beeinträchtigen.
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Um das Kommutieren des wechselnden Stromes zu erleichtern, können
Widerstandsleitungen zwischen dem Anker und den Segmenten des Kollektors ii eingeschaltet
-werden, und andere bereits bekannte Mittel, wieAnkerwicklungen mit Halbwindung,
welche das Kommutieren der wechselnden Ströme bei veränderlicher Frequenz erleichtern,
können angewendet werden.
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Bei der Erläuterung der Abb. i und :2 ist erwähnt worden, daß alle
Sätze mit derselben Geschwindigkeit umlaufen, wenn die Bürsten 7
s,ch mit
derselben Geschwindigkeit drehen, wie der Anker 2 -, aber es ist klar, daß die Sätze
auch mit gleichen - Geschwindigkeiten umlaufen, wenn sich die Bürsten
7 schneller oder langsamer als der Anker:2 drehen, vorausgesetzt, daß der
prozentuale Geschwindigkeitsunterscliied zwischen diesen Elementen so eingestellt
wird, daß er für jeden Satz derselbe ist. Die Normalgeschwindigkeit eines jeden
Satzes kann so gewählt werden, daß sie den Bedingungen entspricht, unter welchen
die Bürsten 7 entweder schneller oder langsamer uml-aufen als der Anker
?- oder bei derselben Geschwindigkeit, und je-de Geschwindigkeitsregelung
wird daher nach Wunsch nach jeder Seite der Normalgeschwindigkeit hin eintreten.