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Steuereinrichtung für elektrische Maschinen. Bei elektrischen Maschinen,
deren Tourenzahl entweder bei konstanter Spannung durch Änderung des Feldes oder
bei konstantem Feld durch Veränderung der Spannung geregelt wird, bedarf es nur
einer geringen Bewegung des Steuerorgans, um von der Anlaßperiode in die Bremsperiode
überzugehen. Hierin liegt ein großer Vorteil derartiger Steuereinrichtungen. Die
bekannteste Art ist die Leonardschaltung. Bewegt der Maschinist den Steuerhebel
von der Nullstellung nach einer der Endlagen hin, so wird der Motor beschleunigt;
er befindet sich in der Anlaßperiode. Hält der Maschinist den Steuerhebel still,
so fährt der Motor mit konstanter oder annähernd konstanter Geschwindigkeit. Zieht
der Maschinist aus einer solchen Auslagestellung den Steuerhebel um einen nur geringen
Betrag zurück, so tritt augenblickliche Bremsung des Motors ein, er befindet sich
in der Bremsperiode. Anlaßperiode und Bremsperiode sind also bei Umkehr der Steuerhebelbewegung
unmittelbar aneinandergereiht.
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Ganz anders liegen die Verhältnisse, wenn der Motor mit Widerständen
im Hauptstromkreis geregelt wird. Bei Auslage des Steuerhebels aus der Nullstellung
findet auch hier die Beschleunigung des Motors statt entsprechend der Ausschaltung
der Widerstände. Wird der Bremshebel in einer Auslagestellung festgehalten, so läuft
der Motor im allgemeinen nicht mit konstanter Tourenzahl weiter, sondern stellt
sich auf eine Tourenzahl ein, die von der Größe der Last und den noch eingeschalteten
Anläßwiderständen abhängig ist. Zieht der Maschinist den Steuerhebel jetzt zurück
und schaltet dadurch wieder mehr Widerstände ein, so entsteht noch keine Bremswirkung.
Die Tourenzahl des Motors kann abnehmen, sie braucht es aber nicht. Sie kann vielmehr
noch weiter anwachsen, insbesondere wenn die Last negativ geworden ist, also den
Motor antreibt. Eine Bremsung wird erst dann erzwungen, wenn der Steuerhebel ganz
auf Null zurückgezogen und über die Nullage hinaus in die Anlaßstellung für die
umgekehrte Drehrichtung zurückgeführt wird, also mit Gegenstrom gebremst wird. Anlaßperiode
des Motors und Bremsperiode sind also nicht unmittelbar bei Vorwärts- und Rückwärtsbewegung
des Steuerhebels aneinandergereiht, sie sind vielmehr durch einen Zwischenraum getrennt,
der gegeben ist durch die Größe des Ausschlages des Steuerhebels von der Nullstellung
aus, bei der die Rückführung des Steuerhebels beginnt.
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In diesem Zwischenraum hat der Maschinist den Motor nicht mit Hilfe
der Steuerung in der Gewalt. Dies ist ein großer Nachteil. Die Zeit, die verfließt,
bis der Steuerhebel über die Nullstellung hinaus in die Bremslage umgelegt ist,
kann genügen, z. B. bei Fördermaschinen, eine unzulässige Tourenerhöhung oder ein
Übertreiben und damit Unglücksfälle herbeizuführen.
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Gemäß der Erfindung soll auch für elektrische Maschinen mit Widerstandsschaltung
im Hauptstromkreis
eine unmittelbare Aneinanderreihung der Anfahrperiode
und Bremsperiode so erfolgen, daß bei Zurückziehen des Steuerhebels unmittelbar
die Bremsperiode einsetzt. 7_u diesem Zweck wird die an sich bekannte Bremsschaltung
verwendet, bei. der der Motor vom Netz abgrtrennt und auf besondere Bremswiderstände
geschaltet wird. Die Umschaltung auf die Bremswiderstände erfolgt durch Schalterorgane,
die für sich oder in Abhängigkeit von d(r Bewegung des Steuerhebels betätigt werden
und die Umschaltung vornehmen. Erfindungsgemäß werden dabei die Bremswiderstände
für jede Auslagestellung des Steuerhebels durch diesen gleich miteingestellt, so
daß sie beim Umschalten sofort die richtige oder annähernd richtige Größe besitzen,
so daß auch bis zu einem gewissen Grade eine Eindeutigkeit der Steuerung bzw. der
Abhängigkeit der Motorgeschwindigkeit von der Steuerhebelausschaltung erzielt wird.
Diese Einstellung geschieht erfindungsgemäß in der Weise, daß vom Steuerhebel nicht
nur die Regelorgane für die Anlaßwiderstände, sondern gleichzeitig, aber im entgegengesetzten
Sinne, die Regelorgane für die Bremswiderstände eingestellt werden. Dabei können
die Anlaßwiderstände und Bremswiderstände getrennt ausgeführt sein, es kann aber
auch der Anlaßwiderstand selbst als Bremswiderstand benutzt iderden. Auch ist die
Steuereinrichtung sowohl für direkte Betätigung der Widerstände wie für indirekte
Betätigung mit Hilfe von Schützen anwendbar.
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In den Abbildungen sind Beispiele der Erfindung dargestellt, und zwar
beziehen sich die Abb. i bis 3 auf Gleichstrommaschinen, während die Abb. 4 ein
Ausführungsbeispiel für einen asynchronen Wechselstrommotor darstellt.
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In Abb. i ist i der Anker des Motors, der mit Hilfe des Widerstandes
2 geregelt werden soll. Der Widerstand wird sowohl in der Anlaßperiode wie in der
Bremsperiode benutzt. In der Anlaßperiode ist der doppelpolige Umschalter 3 nach
oben gelegt und dadurch der Regelkontakt 4 am Anlaßwiderstand an die Netzleitung
5 angeschlossen. Beim Bremsen «ird der Umschalter 3 nach unten gelegt, wie in der
Abbildung strichpunktiert dargestellt ist. Dadurch wird der Regelkontakt 4 aus-
und der Regelkontakt 6 eingeschaltet. In beiden Fahrperioden ist die Erregung 7
des Motors dauernd an die Netzleitungen 5 und 8 angeschlossen. Erfindungsgemäß werden
die beiden Regelkontakte 4 und 6 durch den Steuerhebel gleichzeitig, aber in entgegengesetzter
Richtung bewegt, beim Anlassen, wie es die ausgezogenen Pfeile, beim Bremsen, wie
es die punktierten Pfeile angeben. Befindet sich also der Anlaßkontakt 4 in der
äußersten Rechtsstellung, so befindet sich der Regelkontakt 6 in der äußersten Linksstellung.
Dies ist die Stellung der Kontakte beim Beginn einer Fahrt. Ist der Motor vollständig
ange:assen, so befindet sich der Kontakt 4 in der äußersten Linksstellung, der Kontakt
6 in der äußersten Rechtsstellung. Wird jetzt der Schalter 3 von oben nach unten
umgelegt, so setzt unmittelbar die Bremsperiode des Motors ein, wobei zunächst der
gesamte Widerstandswert des Widerstandes 2 in den Bremsstromkreis eingeschaltet
ist. Wird jetzt der Steuerhebel zurückgelegt, so bewegt sich der Kontakt 6 in Richtung
des gestrichelten Pfeiles und schaltet allmählich den Bremsm@iderstand aus, der
Motor bremst sich also auf den Widerstand ab und kommt zum Stillstand, wenn der
Kontakt 6 in die äußerste Linksstellung gebracht ist. Die Bremsenergie wird hierbei
im Widerstande verzehrt.
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Die Betätigung der beiden Regelkontakte 4 und 6 durch den Steuerhebel
io ist aus Abb. 2 ersichtlich. Der eine Kontakt ist oberhalb, der andere unterhalb
des Drehpunktes angeschlossen, so daß ihre Bewegungen entgegengesetzt sind. Die
Abb. 2 entspricht im übrigen der Abb. i mit dem Unterschiede, daß zum Anlassen und
Bremsen getrennte Widerstände, nämlich der Anlaßwiderstand 2 und der Bremswiderstand
9, benutzt werden. Der Schalter 3 ist dementsprechend dreipolig ausgebildet. Bei
r i sind die Umschalter für den Ankerstromkreis des Motors angedeutet, die in an
sich bekannter Weise mit dem Steuerhebel verbunden sein können.
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Abb. 3 zeigt eine Schützensteuerung, bei der ebenfalls Ein gemeinsamer
Anlaß- und Bremswiderstand 2 verwendet wird.- Die Schützen 12 werden durch die Kontakte
15 und 4 zum Ansprechen gebracht. Beide Kontakte werden in entgegengesetztem Sinne
von einem Hebel i3 betätigt, den die Kurbel 14 mit dem Steuerhebel io in an sich
bekannter "'eise verbindet. Die Umschaltung auf Bremsen oder Anfahren geschieht
durch den Umschalter 3, der sowohl die beiden Kontakte 15 und 4 ein- und ausschaltet,
wie auch den Ankerstromkreis des Motors entweder ans Netz legt oder an sich kurzschließt.
Da in der Abbildung ein Hauptstrommotor angenommen ist, so bedeutet das Insichkurzschließen
des Motors die Einleitung der Bremsperiode. Mit ii ist wieder der Drehrichtungsschalter
und mit 7 das Feld des Motors bezeichnet. Der Schalter 3 ist also das Schaltorgan
zum Umschalten von Anfahren auf Bremsen. Soll er vom Steuerhebel betätigt werden,
so kann das in an sich bekannter Weise, z. B. durch eine Schleppbremse, geschehen,
die bei Bewegungsumkehr des Steuerhebels den Schalter umlegt.
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Abb. 4 zeigt die Erfindung in Anwendung auf einen asynchronen Drehstrommotor
i, der durch einen Flüssigkeitsanlasser mit feststehenden
Elektroden
und bewegtem Elektrolyt, wie sie für größere Anlagen fast ausschließlich in Frage
kommen, gesteuert wird. 2 sind die Elektroden zum Anlassen, 9 die Elektroden zum
Bremsen. Diese sind in dem Rücklaufgefäß 16 des Anlaßwiderstandes untergebracht,
während das Hauptgefäß mit 17 bezeichnet ist. Die Bewegung des Elektrolyten zwischen
den beiden Gefäßen besorgt eine Pumpe 35, die durch einen Motor 34 angetrieben wird.
' Mit 36 ist ein Ventil bezeichnet, das über das Gestänge 37 und das Zahnrad 1q.
vom Steuerhebel io aus verstellt wird. Der Übergang von Brems- auf Anfahrperiode
wird bei diesem Beispiel durch besondere Ausbildung des Steuerhebels erreicht. Dabei
ist der Handgriff 25 des Steuerhebels um eine Achse drehbar in der Weise, daß heim
Auslegen des Steuerhebels in der einen oder anderen Richtung durch den Druck der
Hand auf den Handgriff dieser uni seine Achse 46 geknickt wird, ehe eine Bewegung
des Steuerhebels io stattfinden kann. In der Ruhestellung ist der Handgriff 25 nach
beiden Seiten hin umzulegen, beim Zurücklegen aus einer Knickstellung wird er jedoch
in der Mittellage festgehalten, so daß nicht etwa ein Umknicken von einer Endlage
durch die Mittelstellung in die andere Endlage möglich ist. Durch die einer Bewegung
des Steuerhebels io zwangläufig in der gleichen Bewegungsrichtung vorausgehende
Drehbewegung des Handgriffes bis zu einem Anschlag werden die verschiedenen Steuerkreise
derartig geschaltet, daß beim Schließen des Statorschalters 47, was erst durch eine
Bewegung des Steuerhebels io selbst erfolgt, alle Umschaltungen in der Strombahn
des Fördermotors bereits ausgeführt vorliegen. Zu diesem Zwecke schließt je nach
der Auslage des Handgriffes dessen über den Drehzapfen hinausgehende Verlängerung
verschiedene Kontakte (26, 27, 28) für die Steuerstromkreise. In der Mittelstellung
(28) ist die Einschaltung des Schützes 42 für Rotorumschaltung auf die Gleichstrombatterie
ioo vorbereitet. In den Endlagen 26 und 27 ist der Kontakt 28 unterbrochen, dagegen
i. der Steuerkreis für das Minimalrelais 29 des Fahrtrichtungsumschalters 47 (Statorhauptschalter
oder Netzschalter) eingeschaltet, 2. das Schütz 41 für Rotorumschaltung auf Anfahrwiderstände
eingeschaltet und 3. der Drehrichtungsumschalter33 des Pumpenmotors 34 geschlossen.
Es entspricht also die Mittelstellung 28 des Handgriffes 25 einer Einschaltung der
Steuerkreise für elektrische Verzögerungsbremsung, dagegen jede Knickstellung in
gleicher Weise einer Einschaltung der Steuerkreise für Fahren. Hierbei wird aber
die Verzögerungsbremsung nur dann wirksam, wenn der Steuerhebel nicht in der Nullage,
sondern in einer Ausschlagstellung sich befindet, da nur dann der mit Kontakt 28
in Reihe liegende Kontakt 30 geschlossen ist, so daß nur in solchem Falle
das Schütz 42 anspringt und die Gleichstrombatterie ioo auf den Motor schaltet.
`'rill man also zu einem beliebigen Zeitpunkt dei Anfahr- oder Fahrperiode die Fördcrmascliine
stillsetzen, so hat man nur nötig, den Steuerhebel wieder langsam nach der Nullstellung
zurückzuführen. Sobald die Rückführung eingeleitet wird, muß - ehe eine Widerstandsänderung
durch Bewegung des Steuerherels io eintreten kann -zunächst der Handgriff 25 des
Steuerhebels aus der Knickstellung in die Strecklage gebracht werden. Damit wird
der Steuerkreis für das Minimalreleis 29 unterbrochen, d. h. der Stator wird vom
Netz abgeschaltet und durch den Fahrtrichtungsumschalter47 in dessen Nullstellung
an die Bremswiderstände 9 gelegt, weiter wird das Schütz ,1i (Rotorumschalter auf
Anfahrwiderstände) unterbrochen und der Umschalter 33 für den Pumpenmotor umgeschaltet,
so daß jetzt die Pumpe das Anlassergefäß wieder zu entleeren beginnt. Beim Erreichen
der Strecklage wird Kontakt 28 geschlossen und damit der Rotor an Gleichstrom gelegt.
Sobald also der Handgriff in die Strecklage gebracht worden ist, setzt die elektrische
Verzögerungsbremsung ein. Das Maß der Verzögerung wird durch Änderung der Steuerhebelauslage
geändert. Alle Starkstromumschalter haben zweckmäßig Vorkontakte mit passend bemessenen
Widerständen, so daß auch während des Umschaltens keine Unterbrechung der Stromkreise
eintritt. Bewegt man bei der Bremsung den Steuerhebel, der sich ja beim Zurückziehen
in der Strecklage befindet, weiter rückwärts über die Mittelstellung hinaus, so
knickt dabei der Handgriff von selbst um, d. h. man erhält Gegenstrombremsung, ohne
irgendwelche besondere Schaltungen vornehmen zu müssen.
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Für Revisionsfahrten oder beim lzngsamen Einhängebetrieb sperriger
Güter wäre es also möglich, mit Gegenstrom zu fahren. Statt dessen ist es aber viel
empfehlenswerter, mit Rotorerregung und Widerständen im Statorkreis zu arbeiten,
man kann dabei jede Senkgeschwindigkeit sehr genau innehalten, braucht keine zusätzlichen
Bremswiderstände und vergeudet keinerlei Energie aus dein Netz. Um das in einfacher
Weise vom Steuerhebel durch die genau gleichen Handgriffe wie beim Fördern oder
Einhängen vom Netz aus zu ermöglichen, wird vor einem solchen Zuge nur der Steuerkreisumschalter
5o umgelegt. Infolgedessen kann kein Steuerstrom zum Minimalrelais 29 des Statorumschalters
oder in das Rotorschütz 41 für Anfahrwiderstände gelangen, dagegen wird bereits
in der Nullstellung des Steuerhebels beim Umknicken des Handgriffes dieses Hebels
der Rotor an Gleichstrom gelegt. Auch beim Auslegen des Steuerhebels
bleibt
der Anschluß des Rotors an Gleichstrom bestehen. Er wird in der Knicklage des Handgriffes
durch den Schalter 5o erhalten, in der gestreckten Lage des Griffes wie bisher durch
den Kontakt 30 vermittelt. Je mehr ausgelegt wird, um so größer wird der
Bremswiderstand, d. h. um so größer wird die Senkgeschwindigkeit. Zum Stillsetzen
ist auch hier der Steuerhebel einfach zurückzuziehen. In der Fahrtstellung bleibt
auch in Strecklage die Rotorerregung eingeschaltet, so daß man durch Zurückziehen
des Steuerhebels den Bremswiderstand wieder verringert, d. h. die Bremsung verstärkt,
die Senkgeschwindigkeit erniedrigt. Bei Heißwasseranlagen mit Pumpenmotor ist dasselbe
Verhalten vorhanden, da beim Übergang in die Strecklage der Pumpenmotor stets umgesteuert
wird. Die Einschaltung des Pumpenmotors 34 erfolgt bei Auslage des Steuerhebels
io und der Mittelstellung über die Kontakte 31 und das Relais 32. Der Motor
ist in Abb. q. beim Bremsen auf eine Gleichstrombatterie ioo geschaltet. Es kann
statt einer Gleichstromquelle aber auch eine Wechselstromquelle verwendet werden,
beispielsweise indem der Motor beim Bremsen über einen Frequenzwandler erregt wird.
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Die neue Steuerung ist auch in Verbindung mit Sicherheitsvorrichtungen,
insbesondere Retardierapparaten, verwendbar. Es wird dann die Einrichtung so getroffen,
daß beim Einsetzen der Retardierung die Schaltorgane (Umschalter 3 in den Abb. i
bis 3 oder ein dem Handgriff 25 in Verbindung mit den Kontakten 26, 27, 28 in Abb.
q. entsprechendes Schaltorgan) durch die Retardiervorrichtung auf die Bremsstellung
selbständig umgestellt werden vor oder bei Rückführung der Steuereinrichtung durch
die Retardiervorrichtung. Die Mittel hierzu können als bekannt vorausgesetzt werden.