Treibscheibenantrieb. Bei Treibscheibenantrieben mit einem mehrere
Treibscheiben hintereinander umschlingenden Zugmittel (Seil oder Kette), z. B. für
Drahtseilbahnen, Kettenbahnen, Bergwerksschachtförderungen u. dgl., können bei starrer
Kupplung der einzelnen Treibscheiben durch Z4hnräder oder Kuppelstangen sogenannte
Differentialspannungen, Zerr- oder Zusatzspannungen auftreten, wenn die Treibscheiben
aus irgendeinem Grunde verschiedenen Durchmesser besitzen. Man hat diesem Übelstand
dadurch Abhilfe zu schaffen gesucht, daß zwischen dem Antriebsmotor und den Treibscheiben
Differential- oder Ausgleichgetriebe vorgesehen sind. Es ist auch bereits vorgeschlagen,
jeder Treibscheibe einen besonderen Antriebsmotor zuzuweisen oder die eine Treibscheibe
von dem rotierenden Magnetfeld, die ande-e von dem unabhängig davon rotierenden
Anker eines einzigen Elektromotors anzutreiben. Der letztere Vorschlag, bei einem
einzigen Motor sowohl den Anker als auch das Magnetfeld rotieren zu lasse-), hat,
weil kein feststehender Teil mehr am Motor vorhanden ist, bauliche Nachteile und
wird teuer, weil keine normalen und daher billigen Motoren Verwendung finden können.
Aber auch der erstere Vors-hlag, jeder Treibscheibe je einen besonderen Motor zuzuweisen,
so daß die Elektromotoren vollkommen voneinander getrennt sind, hat sich nicht durchgesetzt
und hat praktisch keine Verwendung finden können, und zwar aus folgendem Grunde:
Um die auftretenden Verhältnisse möglichst anschaulich darzustellen, sei beispielsweise
bei einer Personenseilbahn der einfache Fall angenommen, daß der aufwärts fah-ende
Wagen und der abwärts fahrende Wagen gleich schwer beladen sind, und daß sie sich
in der Mitte der Strecke treffen, so daß auch der Seilzug infolge des Eigengewichtes
des Seiles denselben Betrag hat. Am Antrieb faßt dann am einlaufenden und am ablaufenden
Seiltruro die gleiche Kraft t an (Abb. i), eine Arbeit ist, abgesehen von der hier
vernachlä.ss_gten geringen Lagerreibung, vom Antrieb nicht zu leisten. Haben die
beiden zunächst als durch eine Kuppelstange k starr gekuppelt angenommenen beiden
Treibscheiben genau gleichen Durchmesser, so wird auch die Zwischenspannung des
Seiles zwischen den beiden Treibscheiben i und 2 gleich der Spannung am Ein- und
Auslauf, also = t sein. Ist dagegen die Scheibe :2 größer als die Scheibe i, so
sucht sie das Seil über die Scheibe i herüberzuzerren, die Zwischenspannung wird
Z - t # e-, (Abb. 2). Die Scheibe 2 wirkt also treibend, die Scheibe i bremsend
auf das Seil. Sowohl das Seil zwischen den Scheiben als auch die Kuppelstange evtl.
die an ihrer Stelle zu denkenden, die Scheiben starr kuppelnden Z4hnräder erhalten
also erhebliche Zusatz= oder Zerrbelastungen, obgleich nach außen hin vom Antrieb
immer noch keine Arbeit zu leisten und der Antriebsmotor im Leerlauf befindlich
ist. Zierden nun gemäß dem erwähnten Vorsch:age die be"den Sche"ben unabhängig voneinander
durch getrennte Motoren angetrieben (Abb.3), so würden bei Gleichhe;t der beiden
Scheiben beide Motoren gleich schncl:, und zwar bei Nebenschlußg:eichstrommotoren
mit ihrer Leerlauf- oder kritischen Umlaufzahl laufen, wobei die »Gegenelektromotorische
Ankerspannung« E2 gleich der Netzspannung El ist und daher die von der Differenz
El - E2 abhängige Ankerstromstärke
I = Null ist. Beide - Motoren
leisten keine Arbeit. Das Analoge würde bei zwei asynchronen Drehstrommotoren der
Fall sein, beide würden mit der Umlaufzahl des Drehfeldes leer laufen. Sobald aber
(Abb. 4.) die Scheibe 2 größer ist als die Scheibe i, müssen, wenn die Zusatz- oder
Zerrspannungen, d. h. eine über den Betrag t erhöhte Zwischenspannung Z, vermieden
werden sollen, die beiden Scheiben mit gleicher Um- -fangsgeschwindigkeit, also
die größere Scheibe 2 mit entsprechend kleiner, die kleinere Scheibe i mit entsprechend
großer Umlaufzahl, laufen, und dasselbe gilt von den mit ihnen gekuppelten Motoren.
Der eine mit der größeren Scheibe 2 verbundene Motor muß mit einer kleineren als
der Leerlaufdrehzahl bzw. untersynchron laufen, er wirkt -elektrische Energie aus
dem Netz holend und sie in mechanische Energie verwandelnd -als Motor treibend auf
das Seil, der andere mit der kleineren Scheibe i verbundene Motor inuß sch:ieller
als seinem Leerlauf entspricht oder übersynchron laufen, er wirkt als Dynamo bremsend
auf das Seil und verwandelt die ihm vom Seil zufl_eßende mechanische Energie in
elektrische Energie, diese wieder in das Netz zurücksendend: Bei ungleichen Scheibendurchmessern
tritt also das, was durch den unabhängigen Antrieb mittels zweier Motoren vermieden
werden soll, nämlich die Beeinflussung und Erhöhung der Seilzwischenspannung über
den Betrag t hinaus, doch auf. Die an Stelle der starren mechanischen Verkupplung
durch Kuppelstangen bzw. Zahnräder getrete=ie elektrische Verkupplung wirkt durch
das Netz hindurch und bewirkt, daß bei entsprechend großen Unterschieden in den
Scheibendurchmessern erhebliche Zusatzspannungen im Zwischenseil auftreten. Auch
die Motoren erhalten starke positive bzw. negative Zusatzbelastungen, da ja, wie
aus dem oben angenommenen Fall mit gleichem t am Ein-und Auslauf hervorgeht, der
eine Motor stark als Motor, beispielsweise mit ioo P. S., der andere mit dem gleichen
Betrage, also ioo P. S., als Dynamo beansprucht «-erden kann, trotzdem in dem angenommenen
Falle der Gesamtantrieb nach außen auf die Bahnstrecke überhaupt keine Leistung
abzugeben hat. In dem allgemeineren Falle, daß der Antrieb nach außen auf die Strecke
eine gewisse Leistung, es sei z. B. angenommen So P. S., abzugeben hat, genügt es
d-fher keineswegs, jeden der Motoren etwa für die Hälfte dieser Leistung, also z.
13. für d.o P. S., zu bemessen. sondern der eine kann infolge der ungleichen
Scheibendurchmesser mit vielleicht d.o P. S. zusätzlich jenen ioo P. S., also zusammen
mit 140 P. S., als Motor beansprucht «-erden, %vährend der andere mit .4o - 100
_ - 6o P. S., also mit 6o P. S. als Dynamo laufen muß. -Nach außen an die Strecke
werden dann i .4o - 6o, also 8o P. S., abgegeben. Die Motoren müßten also außerordentlich
reichlich bemessen werden, was die Anlage sehr verteuern würde und zusammen mit
dein Umstand, daß die beabsichtigte schonende Wirkung auf das Seil doch nicht oder
nur ini geringen Grade eintritt, es erklärlich macht, da13 praktisch von jenem Vorschlage
nicht Gebrauch gemacht worden ist.Traction sheave drive. In the case of traction sheave drives with a traction device (rope or chain) wrapping around several traction sheaves one behind the other, e.g. B. for cable cars, chain railways, mine shaft promotions and the like, so-called differential stresses, distortion or additional stresses can occur with rigid coupling of the individual traction sheaves by gearwheels or coupling rods if the traction sheaves have different diameters for whatever reason. One has sought to remedy this deficiency in that differential or differential gears are provided between the drive motor and the traction sheaves. It has also already been proposed to assign a special drive motor to each drive pulley or to drive one drive pulley by the rotating magnetic field and the other by the independently rotating armature of a single electric motor. The latter proposal, to let both the armature and the magnetic field rotate in a single motor, has structural disadvantages because there is no longer a fixed part on the motor and is expensive because normal and therefore cheap motors cannot be used. But even the former suggestion of assigning a special motor to each traction sheave, so that the electric motors are completely separated from each other, has not prevailed and has practically no use, for the following reason: To illustrate the conditions that occur as clearly as possible , for example, assume the simple case of a passenger cable car that the upward traveling car and the downward traveling carriage are equally heavily loaded, and that they meet in the middle of the route, so that the cable pull is the same due to the weight of the cable itself Amount has. At the drive, the same force t is applied to the incoming and outgoing cable truro (Fig. I); apart from the low bearing friction neglected here, the drive cannot do any work. If the two traction sheaves, initially assumed to be rigidly coupled by a coupling rod k, have exactly the same diameter, the intermediate tension of the rope between the two traction sheaves i and 2 will also be equal to the tension at the inlet and outlet, i.e. = t. If, on the other hand, the sheave: 2 is larger than the sheave i, it tries to pull the rope over the sheave i, the intermediate tension becomes Z - t # e-, (Fig. 2). The disk 2 thus has a driving effect, the disk i braking on the rope. Both the rope between the disks and the coupling rod, possibly the gear wheels that are to be thought of in their place and rigidly couple the disks, receive considerable additional or distortion loads, although the drive still has no work to do on the outside and the drive motor is idling is. If, according to the aforementioned proposal, the two disks are driven independently of one another by separate motors (Fig. 3), if the two disks are the same, both motors would be equally fast; No-load or critical number of revolutions run, whereby the "counter-electromotive armature voltage" E2 is equal to the mains voltage El and therefore the armature current strength I = zero, which is dependent on the difference El - E2. Both engines do no work. The same would be the case with two asynchronous three-phase motors, both would idle with the number of revolutions of the rotating field. However, as soon as (Fig. 4.) the disk 2 is larger than the disk i, if the additional or distortion stresses, ie an intermediate stress Z increased above the amount t, are to be avoided, the two disks must have the same circumferential speed , so the larger disk 2 with a correspondingly smaller, the smaller disk i with a correspondingly large number of revolutions, and the same applies to the motors coupled to them. The one motor connected to the larger pulley 2 must run at a lower speed than idle speed or sub-synchronously, it works - fetching electrical energy from the network and converting it into mechanical energy - as a motor driving the rope, the other with the smaller pulley The connected motor must run faster than its idling speed or run over-synchronously, it acts as a dynamo braking the rope and converts the mechanical energy flowing to it from the rope into electrical energy, which is then sent back into the network: With unequal pulley diameters, this occurs which is to be avoided by the independent drive by means of two motors, namely influencing and increasing the intermediate cable tension beyond the amount t. The instead of the rigid mechanical coupling by coupling rods or gearwheels = ie electrical coupling acts through the network and causes considerable additional stresses to occur in the intermediate rope with correspondingly large differences in the pulley diameters. The motors also receive strong positive or negative additional loads, since, as can be seen from the case assumed above with the same t at the inlet and outlet, one motor is powerful as a motor, for example with 100 hp, the other with the same amount, that is 100 HP, as a dynamo, can be claimed, despite the fact that, in the assumed case, the overall drive to the outside of the railway line has no power at all. In the more general case that the drive to the outside on the track has a certain power, it be z. B. Assuming So HP has to deliver, it is d-fher by no means sufficient to each of the engines for about half of this power, so z. 13. for do PS, to be measured. Rather, because of the unequal disc diameter, one of them can claim an additional 100 HP, i.e. together with 140 HP, as a motor, while the other with .4o - 100_ - 6o HP, i.e. with 6o HP as a dynamo must run. -Outward to the track is then i .4o - 6o, i.e. 8o HP. The motors would therefore have to be dimensioned extremely generously, which would make the system very expensive and, together with the fact that the intended gentle effect on the rope does not occur, or only to a small extent, makes it clear that practically no use has been made of that suggestion has been.
Zur Beseitigung der gekennzeichneten t`'belstände wird nun vorgeschlagen,
bei durch besondere Motoren angetriebenen, von ein und demselben Seil hintereinander
umschlungenen Treibscheiben die Motoranker bzw. bei Drehstrommotoren die Rotoren
in Serie hintereinanderzuschalten. Die nun eintretende Wirkung ergibt sich wiederum
am klarsten bei dem oben angenommenen Beispielsfalle der leer laufenden und keine
Arbeit verlangenden Seilbahn mit gleichem Seilspannungsbetrage t am Ein- und Auslauf,
wobei wieder von unwesentlichen Einflüssen, wie Lagerreibungen, abgesehen werden
möge. Bei gleich großen Seiltreibscheiben i und 2 laufen beide Motoren gleich schnell,
die elektromotorische Gegenkraft jedes der beiden hintereinandergeschalteten Anker
ist die Hälfte der Netzspannung El, der durch die Differenz El - a # El
= o bedingte Ankerstrom J ist demnach -Null, und beide Motoren laufen
leer. Sind nun die Scheiben ungleich groß, z. B. wieder (Abb. 5) die Scheibe 2 größer
als die Scheibe i, so muß, damit die Umfanggeschwindigkeiten beider Scheiben gleich
werden, der mit der größeren Scheibe :2 gekuppelte Motor entsprechend langsamer
und der mit der kleineren Scheibe gekuppelte Motor entsprechend schneller laufen
als vorher. Das ist aber jetzt möglich, ohne daß in das Seil Zusatzspannungen hineinkommen,
denn die Motoren verändern sich in ihrem Verhalten nicht mehr in der Weise, daß
der eine Motorleistung, der andere Dynamoleistung aufweist. Die elektromotorische
Gegenspannung des einen Ankers wird infolge der höheren Umlaufzahl größer als
11 # El, diejenige des anderen Ankers entsprechend niedriger als El, und
da beide Anker hintereinandergeschaltet sind, so stellt sich der Zustand ein, daß
die Summe der gegenelektroinotorischen Kräfte wieder = El ist, somit die gesamte
im Schließungskreis tätige und den Ankerstrom bedingende Differenz der Netzspannung
und der Summe der elektromotorischen Gegenspannungen Null wird. Die Ankerströme
sind Null, und keiner der Motoren kann auf die Scheiben ein positives oder negatives
Drehrrioment ausüben, also
auch die Seilspannung nicht beeinflussen.
Ganz -analog wird das Verhalten bei zwei hintereinandergeschalteten Rotoren von
Drehstrommotoren, von denen der eine übersynchron, der andere untersynchron läuft,
dabei beide aber wegen ihrer Hintereinanderschaltung sich im Leerlauf mit dem Rotorstrom
Null befinden, daher auch keine Zugkraft lind kein Drehmoment auf die Scheiben ausüben
können.In order to remove the marked dregs, it is now proposed to connect the motor armature or, in the case of three-phase motors, the rotors in series in the case of traction sheaves driven by special motors and wrapped around one another by one and the same rope. The effect that now occurs is again clearest in the example case of the idle and no work-demanding cable car with the same amount of cable tension t at the inlet and outlet assumed above, whereby again insignificant influences such as bearing friction should be disregarded. If the rope pulleys i and 2 are of the same size, both motors run at the same speed, the counter-electromotive force of each of the two armatures connected in series is half of the mains voltage El, the armature current J caused by the difference El - a # El = o is therefore -zero, and both motors run empty. Are now the disks of unequal size, z. B. again (Fig. 5) the disk 2 is larger than the disk i, so that the peripheral speeds of both disks are the same, the motor coupled with the larger disk: 2 must run correspondingly slower and the motor coupled with the smaller disk correspondingly faster as previously. But this is now possible without additional stresses entering the rope, because the behavior of the motors no longer changes in such a way that one has engine power and the other has dynamo power. The counter electromotive voltage of one armature is greater than 11 # El due to the higher number of revolutions, that of the other armature is correspondingly lower than El, and since both armatures are connected in series, the state arises that the sum of the counter electromotive forces is again = El , thus the total difference between the mains voltage and the sum of the electromotive counter voltages, which is active in the closing circuit and which causes the armature current, becomes zero. The armature currents are zero, and none of the motors can exert a positive or negative torque on the pulleys, i.e. they cannot influence the rope tension. The behavior of two rotors of three-phase motors connected in series, one of which is oversynchronous and the other undersynchronous, is completely analogous, but both are idling with zero rotor current due to being connected in series, and therefore do not exert any tractive force or torque on the disks can.
In dem allgemeineren Falle, daß von dem Antrieb als Ganzem Arbeit
nach außen hin abgegeben werden muß, ist es daher auch nicht erforderlich, die Motoren
reichlicher zu dimensionieren als z. B. bei einer verlangten Maximalleistung des
Antriebs von wieder So P. S. jeden Motor mit der Hälfte, also mit 40 P. S., da ebensowenig
wie in das Seilstück zwischen den beiden Scheiben in die Motoren positive und negative
Zusatzbelastungen hineinkommen können. Jeder Änker bzw. Rotor erhält wegen der IH.intereinanderschaltung
denselben Strom, mögen die Seiltreibscheibendurchmesser voneinander so verschieden
sein, w%e sie wollen, und bei gleicher Erregung im Magnetgestell bzw. bei gleicher
Stärke des vom Netz gespeisten Drehfeldes sind die Zugkräfte und die Drehmomente
beider Motoren gleich. Es wird also höchstens der etwas schneller laufende Motor,
da die Leistung vom Drehmoment und der Umlaufzahl abhängig ist, etwas mehr als die
Hälfte, z. B. q2 P. S., der andere etwas weniger als Sie Hälfte, z. B.
38 P. S., von der verlangten Gesamtleistung von So P. S. übernehmen, niemals
aber der eine als Motor durch das Zwischenseil hindurch den anderen als Dynamo antreiben,
dabei die erhöhte Zwischenspannung erzeugend.In the more general case that work has to be given to the outside by the drive as a whole, it is therefore not necessary to dimension the motors more generously than z. B. with a required maximum power of the drive of again So HP each motor with half, so with 40 HP, because just as little positive and negative additional loads can come into the motors as in the piece of rope between the two pulleys. Each armature or rotor receives the same current because of the interconnection, regardless of whether the cable pulley diameters are as different from each other as they want, and with the same excitation in the magnet frame or with the same strength of the rotating field fed by the network, the tensile forces and the torques are both engines the same. So it will at most the slightly faster running engine, since the power depends on the torque and the number of revolutions, a little more than half, z. B. q2 PS, the other a little less than you half, z. B. 38 HP, take over the required total power of So HP, but never drive one as a motor through the intermediate rope through the other as a dynamo, thereby generating the increased intermediate voltage.
Will man noch kleine in etwa verschiedenen Erwärmungen der Magnetwicklungen
oder der Statorwicklungen bedingte Veränderungen der Magnetfeld- oder Statordrehfeldstärke
ausschalten, so ist es zweckmäßig, außer der Hintereinanderschaltung der rotierenden
Teile auch die Erregerwicklungen bzw. Statorwicklungen hintereinanderzuschalten,
wie dies in Abb. 6 dargestellt ist.If you want to have a smaller one in approximately different heating of the magnet windings
or changes in the magnetic field or stator rotating field strength caused by the stator windings
switch off, so it is useful, except for the series connection of the rotating
Parts also connect the excitation windings or stator windings one behind the other,
as shown in Fig. 6.
Auf der anderen Seite ist es aber auch möglich, wenn man nur die Anker-
bzw. Rotorwicklungen der Motoren hintereinanderschaltet und die Magnetfelder und
Drehfelder der Motoren voneinander verschieden wählt, dem bei Förderantrieben mit
dauernd in gleicher Richtung umlaufenden Seil zuweilen erwünschten Verlangen Rechnung
zu tragen, daß die bekanntlich verschiedenen Treibfähigkeiten oder Seilmitnahmefähigkeiten
beider Scheiben voll ausgenutzt werden. Läuft beispielsweise das Seil aus der Strecke
mit q-ooo kg Spannung ein, so kann die erste Scheibe bei einem Treibfaktor von z.
B. e- - 2 diese Spannung auf 2000, die zweite Scheibe jene 2ooo leg auf iooo kg
heruntersetzen. Die extrem mögliche Mitnahme= Umfangskraft ist dann auf der ersten
Scheibe, q-000 - 2000 - 2ooo kg-und auf der zweiten 2ooo - iooo - iooo kg. Bei der
vorgeschlagenen Hintereinanderschaltung der rotierenden Motorteile, wobei die Anker-
bzw. Rotorströme in jedem Moment unter allen Umständen gleich sind, braucht man
dann nur die Erregung des einen Motors bzw. sein Drehfeld von vornherein doppelt
so kräftig zu bemessen, um auch die Motorleistung auf beide Scheiben im Verhältnis
i ::2 aufzuteilen, so daß also der eine Motor bei der oben beispielsweise angenommenen
Gesamtleistung von So P. S. et;vi 21, # So - rd. 53 und der andere Motor etwa So
= 27 P. S. zu leisten hätte.On the other hand, it is also possible if you only use the anchor
or rotor windings of the motors connected in series and the magnetic fields and
Selects the rotating fields of the motors different from each other, which is also the case with conveyor drives
rope running in the same direction, sometimes desired requests
to carry that the known different driving abilities or rope entrainment abilities
both disks are fully utilized. For example, if the rope runs out of line
with a tension of q-ooo kg, the first disk can with a driving factor of z.
B. e- - 2 this tension to 2000, the second disc that 2ooo leg to 100o kg
reduce. The extremely possible entrainment = circumferential force is then on the first
Disc, q-000 - 2000 - 2ooo kg - and on the second 2ooo - iooo - iooo kg. In the
proposed series connection of the rotating engine parts, the armature
or rotor currents are the same at every moment under all circumstances, one needs
then only the excitation of one motor or its rotating field doubles from the start
so powerful to measure the engine power to both discs in proportion
i :: 2 to be divided, so that the one engine in the example assumed above
Total output of So P. S. et; vi 21, # So - around 53 and the other engine about So
= 27 p. P.
Durch die vorgeschlagene Hintereinanderschaltung der beiden rotierenden
Motorteile werden aber auch im letzteren Falle bei von vornherein ungleicher Aufteilung
der Gesamtleistung die Motoren und auch das Seil davon bewahrt, daß ungewollte Zusatzbeanspruchungen
bei ungleichen Treibscheibendurchmessern auftreten. Die Verhältnisse bleiben statisch
bestimmt und mit Sicherheit in jedem Falle voraus berechenbar,The proposed series connection of the two rotating
However, even in the latter case, engine parts are distributed unequal from the outset
the overall performance of the motors and also the rope prevents unwanted additional stresses
occur with unequal traction sheave diameters. The relationships remain static
determined and with certainty predictable in every case,