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Einrichtung zur Regelung elektrischer Antriebe für Arbeitsmaschinen
mit großen Schwungmassen Bei Arbeitsmaschinen, die betriebsmäßig oft angelassen
und stillgesetzt werden müssen, ist es erwünscht, die dazu nötigen Zeiten möglichst
kurz zu halten. Handelt es sich um Maschinen mit großen Schwungmassen, wie Zentrifugen
o. dgl., so lassen sich kurze Anlaufzeiten nur mit ensprechemd reichlich bemessenen
Motoren erreichen, d. h. mit Motoren, die nach Beendigung des Anlaufes, wo nur noch
ein verhältnismäßig geringes Drehmoment zur Aufrechterhaltung des Beharrungszustandes
aufzubringen ist, nur mit einem kleinen Teil ihrer vollen Leistung und daher sehr
wirtschaftlich arbeiten.
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Man hat zum Antrieb von Arbeitsmaschinen mit hohem Trägheitsmoment
die Verwendung von zwei Motoren mit Reihenschlußcharakteristik vorgeschlagen, deren
elektrische Bedingungen durch Veränderung ihrer elektrischen Kupplung oder Verbindung,
z. B. durch Reihen- oder Parallelschaltung, entsprechend der erforderlichen Leistung
geändert werden können. Es ergibt sich hierbei aber immer eine ungünstige Ausnutzung
der Maschinen, da ihre Leistungsfähigkeit für den Anlauf ausreichend und daher für
den Normalbetrieb zu groß bemessen sein :muß.
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Andererseits hat man für den Antrieb von Arbeitsmaschinen mit in weiten
Grenzen schwankender Leistungsabgabe mehrere Motoren benutzt, die zusammen die volle
Leistung, einzeln aber nur einen Teil der vollen Leistungsaufnahme der Arbeitsmaschine
zu decken vermögen, um dann j e nach der jeweiligen Belastungshöhe die Zahl der
eingeschalteten Antriebsmotoren verändern zu können. Man kann mit einer derartigen
Anordnung den Wirkungsgrad bei in weiten Grenzen wechselnder Höhe der Belastung
verbessern; zur Beschleunigung der Anlaufzeiten ist aber eine solche Anordnung nicht
geeignet. Insbesondere, wenn es sich um den Antrieb von Arbeitsmaschinen mit im
wesentlichen -konstantem Betriebsdrehmoment, z. B. Zentrifugen o. dgl., handelt,
tritt bei der Notwendigkeit oftmaligen Anlasseis die erwähnte Schwierigkeit auf.
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Erfindungsgemäß wird dieser Übelstand dadurch vermieden, daß zum Antrieb
derartiger Maschinen zwei oder mehr Motoren verwendet werden, deren Leistungen so
bemessen sind, daß jeder von ihnen das zur Aufrechterhaltung des Beharrungszustandes
nötige-Drehmoment aufbringen kann. Beim Anlassen werden zur Erzielung einer möglichst
großen Beschleunigung alle Motoren eingeschaltet, dagegen nach Erreichung der vollen
Betriebsdrehzahl alle bis auf einen wieder ausgeschaltet. Die elektrisch abgeschalteten
Motoren können entweder mechanisch mit der Arbeitsmaschine gekuppelt bleiben und
stromlos mitlaufen oder auch mittels Kupplungen bekannter Art während des Betriebes
abgekuppelt und stillgesetzt werden. Z"veckmäßig wird die Einrichtung so getroffen,
daß die Motoren abwechselnd zur Aufrechterhaltung
des Beharrungszustandes
herangezogen werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß allen Motoren abwechselnd
während der verschiedenen Arbeitsspiele Pausen zum Abkühlen gegeben werden, wodurch
sie beim Anlauf um so stärker beansprucht werden können. Durch diese Einrichtung
ist weiterhin möglich, Motoren für aussetzenden Betrieb zu verwenden.
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Die im Betrieb erforderlichen Schaltmanöver können entweder von Hand
oder durch elektromechanische Einrichtungen, wie Schützen, Fliehkraftschalter usw.,
ganz oder teil-«"eise selbsttätig bewerkstelligt werden.
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Mit besonderem Vorteil läßt sich die Erfindung verwenden bei Zentrifugen
oder ähnlichen Maschinen, die durch Motoren mit Reihenschlußcharakteristik angetrieben
werden. Derartige Motoren sind an sich für diese Betriebe sehr beliebt, da sie ein
großes Anlaufmoment besitzen und daher bei hinreichender Bemessung die Arbeitsmaschine
schnell auf die gewünschte Betriebsdrehzahl bringen. Sie haben aber den Nachteil,
daß sie nicht bei dieser Drehzahl verharren, sondern eben gemäß ihrer Charakteristik
sich weiterhin beschleunigen. Um das zu verhindern, müßte man den Motoren Widerstände
vorschalten oder ähnliche Mittel anwenden, wodurch die infolge der geringen Ausnutzung
der Motoren im Beharrungszustand an sich schon ungünstige Wirtschaftlichkeit der
Anlage noch weiterhin verschlechtert wird. Durch die erfindungsgemäße Verwendung
mehrerer Motoren und Abschaltung derselben bis auf einen bei Erreichung der Betriebsdrehzahl,
kann man bei richtiger Bemessung der Motoren erreichen, daß der im Beharrungszustand
verbleibende Motor voll ausgenutzt ist und ohne Widerstandsvorschaltung gerade die
Betriebsdrehzahl aufrechterhält, also mit bestem Wirkungsgrad arbeitet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt.
Als Antriebsmaschinen sind zwei Wechselstromkommutatormotoren gewählt, die nach
dem Repulsionsprinzip arbeiten, also 1#eihenschlußcharakter haben und durch. Verschiebung
der Bürsten gesteuert werden. Durch Verwendung dieser Motoren wird für die fraglichen
Betriebe der weitere Vorteil erzielt, daß der Anlauf ohne zusätzliche Verluste in
Anlaßwiderständen erfolgt und daß beim Abbremsen der Arbeitsmaschine die in letzterer
aufgespeicherte kinetische Energie wenigstens teilweise wieder in elektrische Energie
umgeformt und an das Netz zurückgeliefert wird. Die Anordnung ist so getroffen,,
daß das Ausschalten eines der beiden Motoren zyal und m". bei Erreichung der Betriebsdrehzahl
selbsttätig durch den Fliehkraftschalter z bewerkstelligt wird, der bei Öffnung
seines Kontaktes je nach der Stellung des Umschalters u einen der beiden Motoren
mittels des betreffenden Schützen s1 oder s2 abschaltet.
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Beim Anlassen wird der Steuerhebel h nach - links ausgelegt, dabei
werden durch das Gestänge g die Bürsten der beiden Motoren in der Betriebsdrehrichtung
verschoben. Gleichzeitig werden durch den Hilfsschalter i, über den Umschalter zc
und den noch geschlossenen Fliehkraftschalter z die beulen Schützen s1 und s2 betätigt
und die beiden Motoren in, und kn, ans Netz geschaltet. Wenn nach dem Anlauf die
gewünschte Betriebsdrehzahl erreicht ist, öffnet der entsprechend eingestellt Fliehkraftschalter
seinen Kontakt, wodurch je nach der Stellung des Umschalters u der Steuerstromkreis
eines der beiden Schützen (in der gezeichneten Stellung s,) unterbrochen und der
entsprechende Motor ml abgeschaltet wird. Der andere Motor, m., hält hei richtiger
Bemessung gerade die Betriebsdrehzahl aufrecht, wobei kleine Abweichungen nötigenfalls
durch entsprechendes Verstellen des Steuerhebels h ausgeglichen werden können.
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Beim Stillsetzen wird der Steuerhebel h nach der entgegengesetzten
Seite ausgelegt, der angeschlossene Motor m2 arbeitet dadurch als Generator auf
das Netz und verringert die Drehzahl schnell. Wenn die Drehzahl etwas gesunken:
ist,. schließt. der Fliehkraftschalter z seinen Kontakt wieder. Es wird dadurch
auch der zweite Motor, ml, wieder eingeschaltet und dadurch die Bremswirkung verdoppelt.
Gegebenenfalls kann man durch einen zweiten (punktiert gezeichneten) Hilfsschalter
i., der parallel zum Fliehkraftschalter z liegt und nur beim Bremsen geschlossen
wird, auch erreichen, daß beim Auslegen des Steuerhebels- h im Bremssinn sofort
der zweite Motor, ml, wieder eingeschaltet wird, so daß schon vom Beginn des Bremsvorgangs
an die volle Bremswirkung vorhanden ist.
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Wird beim nächsten Arbeitsspiel der Um_ schalter u umgelegt- (um 9o°
gedreht), so wird-bei Erreichung der vollen Betriebsdrehzahl der andere Motor, m2,
ausgeschaltet. Zweckmäßig kann man die Anordnung so treffen, daß durch irgendeine
Vorrichtung bekannter Art der Umschalter u selbsttätig bei jedem Arbeitsspiel einmal
umgeschaltet wird, so daß zwangläufig die Motoren abwechselnd im Beharrungsbetrieb
eingeschaltet sind.
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Die Anordnung kann natürlich in vieler Hinsicht geändert werden. Z.
B. kann man statt des Fliehkraftschalters eine sogenannte T'achometerdynamo in entsprechender
Anordnung verwenden. Man kann noch Einrichtungen
vorsetzen, die
etwa ein Anlaufen der Motoren im falschen Sinn verhindern, wenn der Steuerhebel
zu lange in der Bremsstellung belassen wird. Entsprechend einfachere Anordnungen
ergeben sich, wenn man auf die selbsttätige Abschaltung bei Erreichung der Betriebsdrehzahl
oder auf die selbsttätige Umschaltung nach jedem Arbeitsspiel oder auf beides verzichtet.
Sinngemäß lassen sich die neuen Einrichtungen auch für andere Motortypen oder für
mehr als zwei Motoren ver-@venden.