-
Feinregelung für elektrische Antriebe, insbesondere für Aufzüge Um
einen großen Regulierbereich elektrisch angetriebener Maschinen, z. B. bei Kranhubwerken,
oder eine selbsttätige Einstellung auf eine kleine Einfahrgeschwindigkeit, z. B.
bei Aufzügen, zu erreichen, hat man teils mechanische, teils elektrische Mittel
angewendet. Die mechanischen Mittel bestehen z. B. darin, daß ein besonderer Motor
für die kleine Geschwindigkeit vorgesehen wird, der mittels einer Übersetzung auf
den großen Motor arbeitet. Diese Einrichtung bedingt eine lösbare mechanische Kupplung
am hinteren Wellenstumpf des großen Motors, die ausgeschaltet sein muß, wenn mit
großer Geschwindigkeit gefahren wird, weil sonst der kleine Motor mit unzulässig
hoher Geschwindigkeit umläuft. Diese lösbare Kupplung ist ein lästiges Zwischenglied.
Eine andere mechanische Lösung besteht aus einem Differentialgetriebe, das mit dem
Hilfsmotor in der Seiltrommel, mit dieser umlaufend, untergebracht ist. Diese Anordnung
macht das Triebwerk verwickelt. Auf rein elektrischem Wege kann man eine Feinregulierung
dadurch erzielen, daß man den Motor in Leonardschaltung anläßt, die bekanntlich
eine Einstellung auf ganz geringe Drehzahl ermöglicht und dabei den Vorteil aufweist,
daß die Geschwindigkeit von der Veränderung der Lastgrößen nur in geringem Maße
beeinflußt wird. Die Leonardschaltung ist aber teuer und erfordert auch noch zusätzliche
Apparate, wenn, wie bei Aufzügen, eine automatische Einstellung der Geschwindigkeit
verlangt wird.
-
Eine weitere Lösung besteht darin, daß nur ein Motor angeordnet ist
und dieser zur Erzielung der niedrigen Geschwindigkeit von seiner Stromquelle getrennt
und an eine andere der gewünschten niedrigen Geschwindigkeit entsprechende Stromquelle
angeschlossen wird. Diese Anordnung ist nur für Gleichstrombetrieb verwendbar. Auch
wird bei den in Frage kommenden Drehzahlunterschieden von etwa io : i die erforderliche
Spannung sehr niedrig, während das Drehmoment und damit der Ankerstrom sowie der
Spannungsabfall im Anker dieselbe Größe behalten wie bei der normalen Drehzahl.
Da aber die Ankerspannung ein Zehntel der ursprünglichen Höhe hat, ist der prozentuale
Anteil des Spannungsabfalles im Anker verzehnfacht. Daher rufen bereits geringe
Belastungsschwankungen erhebliche Drehzahlunterschiede hervor.
-
Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung, bei der ebenfalls ein
zweiter Antriebsmotor verwendet wird, die Nachteile der geschilderten Lösungen jedoch
vermieden sind,
bei der aber trotzdem der Vorteil der Leonardschaltung
- Unabhängigkeit von der Last - ebenfalls erzielt wird. Dies wird dadurch erreicht,
daß die Motoren dauernd niechanisch miteinander gekuppelt sind und daB' die Umschaltung
von dem die große Geschwindigkeit erzeugenden (Haupt-) Motor auf den die kleine
Geschwindigkeit erzeugenden (Hilfs-) Motor nach dem Abbremsen des Hauptmotors auf
die kleine Geschwindigkeit unter selbsttätigem Anschlufi des Hilfsmotors an eine
der kleinen Geschwindigkeit entsprechende Gleichstromspannung erfolgt.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer vollkommen elektrisch
arbeitenden Steuerung dargestellt. Der Drehstrom ist an ein Drehstromnetz R .S T
angeschlossen und möge bei r ooo Umdrehungen in der Minute synchron eine Leistung
von 15 PS aufweisen. Auf den hinteren Wellenstumpf @ dieses Motors arbeitet
mittels einer einfachen Übersetzung e von z. B. z : 3 ein Gleichstromhilfsmotor
b von i ooo Umdrehungen normal bei z. B. 22o Volt, der bei Volldrehzahl des Hauptmotors
(96o Umdrehungen in der Minute) etwa 2 88o Umdrehungen macht. Der Hilfsmotor
b wird von dem Motorgenerator c d
gespeist. Die Wahl der Generatorspannung
richtet sich nach der Einfahrgeschwindigkeit oder der Drehzahl, bei der die Last
von dem Hauptmotor auf den Hilfsmotor übernommen werden soll. Beträgt diese z. B.
to °1a der vollen Drehzahl des Hauptmotors a, also 96 Umdrehungen, so wird der Hilfsmotor
b hierbei 3 X 96 - 288 Umdrehungen in der Minute machen. Da er dauernd von der Dynamo
erregt wird, so wird er bei seiner höchsten Drehzahl von 2 88o eine Spannung von
640 Volt, bei 288 Umdrehungen eine solche von 64 Volt erzeugen. Für diese 64 Volt
ist der Gleichstromgenerator vorzusehen. Da der Hilfsmotor b mit der Hauptantriebswelle
w durch die Übersetzung i : 3 verbunden ist und an dieser das gleiche Drehmoment
wie der Hauptmotor a erzeugen muß, so muß der Hilfsmotor b 33 °4 vom Drehrnoment
des Hauptmotors entwickeln; das ergibt bei i ooo Umdrehungen 5 PS. Bei der kleinen
Drehzahl von z88 Umdrehungen, bei der der Hilfsmotor in Wirksamkeit tritt, beträgt
dann diese Leistung nur noch 1,5 PS. Unter Berücksichtigung der verschiedenen Verluste
in den Maschinen und dem Vorgelege muß der Motor d des Umformers zu etwa 2,5 PS
bemessen werden.
-
Die Schaltung ist nun in der Weise ausgebildet, daß Hauptmotor a nur
eingeschaltet werden kann, wenn der Ankerstromkreis des Hilfsmotors b geöffnet ist,
während bei geschlossenem Ankerstromkreis des Hilfsmotors ein Betrieb des Hauptmotors
a verhindert wird. Während des Arbeitens des Haupt-Motors a erzeugt der Hilfsmotor
b als Generator eine mit wachsender Drehzahl steigende Spannung. Der Motorgenerator
c d wird dauernd in Betrieb gehalten und die Feldwicklung des Hilfsmotors
b dauernd von dem Generator über einen Vorschaltwiderstand h gespeist. Im Ankerstromkreis
liegt ein Schütz g, das durch ein Differentialrelais f und das Steuergerät ia gesteuert
wird. Dieses Differentialrelais f besitzt zwei Spulen f 1 und f2;
f
1 wird vom Generator c, f 2 vom Hilfsmotor b
gespeist. Beide Spulen
sind gegeneinander geschaltet, wobei Spule f l bei Erregung kontaktschließend, Spule
f 2 kontaktöffnend wirkt. Das Schütz g besitzt zwei Kontakte, den Ruhekontakt o
und den Arbeitskontakt p. Solange bei abgefallenem Schütz g der Kontakt o geschlossen
und p geöffnet ist, kann mittels des Steuergerätes n und der Ständerschütze
l
oder m der Hauptmotor a gesteuert werden. Über das Vorgelege e treibt
er den Hilfsmotor als Generator an, da dessen Feld dauernd vom Generator c erregt
wird, und erzeugt dadurch eine mit wachsender Drehzahl steigende Spannung in der
Maschine b. Unterhalb einer bestimmten Drehzahl ist diese Spannung kleiner als die
Generatorspannung; Spule f 1 des Differentialrelais f wirkt stärker
als Spule f2.1 der Anker bleibt .abgefallen und hält den Relaiskontakt geschlossen.
Oberhalb dieser Drehzahl ist die vom Hilfsmotor b erzeugte Spannung größer als die
Generatorspannung, Spule f 2 überwiegt in der Wirkung und hält den Relaisanker angezogen,
wodurch Schütz g stromlos wird, Kontakt p öffnet und o schließt.
-
Bei stillstehendem Hauptmotor a erhält nur die Spule f 1 des
Differentialrelais f Strom; der Relaisanker bleibt abgefallen, und Schütz.
g erhält durch Einschalten des Steuergerätes n auf Stellung l Strom. Das Schütz
g spricht an und schließt über Kontakt p den Ankerstromkreis. Damit wird der Hilfsmotor
b vom Generator c gespeist, läuft an und setzt das Hubwerk in Bewegung. Da die Spannung
des Generators 64 Volt beträgt, so erreicht der Hilfsmotor bei dieser Stellung des
Steuergerätes auf der Feinregulierstellung i nach den obigen Ausführungen die dieser
Spannung entsprechende Drehzahl von 288 Umdrehungen und treibt über das Vorgelege
e die Hauptwelle zur mit etwa l/", der vollen Drehzahl des Hauptmotors a an.. Durch
Weitersehalten des Steuergerätes n auf Stellung 2 für volle Drehzahl wird der Stromkreis
des Schützes c im Steuergerät unterbrochen, Schütz g stromlos, Kontakt p geöffnet
und o geschlossen. Jetzt springt Schütz in an und schaltet den Hauptmotor a ein.
Zusammen mit ihm läuft der
Hilfsmotor auf dreifache Drehzahl hoch
und erzeugt eine die Generatorspannung in der Maschine c übersteigende Spannung;
es überwiegt die im Öffnungssinne wirkende Spule f2 im Differentialrelais f, wodurch
dessen Anker angezogen und der Kontakt im Stromkreis der Schützenspule g unterbrochen
wird.
-
Zum Zwecke des Haltens wird das Steuergerät n auf Stellung i zurückbewegt,
wodurch Ständerschütz na aus- und l eingeschaltet und dadurch Motor
a mit Gegenstrom gebremst wird. Ist die Drehzahl so weit gesunken, daß die vom Hilfsmotor
erzeugte Spannung gleich der Generatorspannung in der Maschine c geworden ist, dann
heben sich die beiden Spulen f 1 und f 2 in ihrer Wirkung auf, der
Anker des Differentialrelais fällt ab und schließt den Stromkreis des Schützes g,
dessen zweite Unterbrechungsstelle im Steuergerät auf Stellung i überbrückt ist.
Schütz g spricht an, öffnet den Kontakt o und schließt den Kontakt p. Hierdurch
wird das Ständerschütz l stromlos und schaltet den Hauptmotor a ab, während über
Kontakt p der Hilfsmotor t> vom Generator c gespeist wird und nun allein weiter
mit seiner kleinen, aber konstanten Drehzahl die Welle w antreibt. Durch Ausschalten
und Einsetzen der Bremse kann dann genau an der gewünschten Stelle gehalten werden.
-
Diese Anordnung besitzt gegenüber den mechanischen Mitteln den Vorteil,
daß die einzustellende Drehzahl je nach den Betriebsverhältnissen in einfachster
Weise geregelt werden kann. Durch Änderung des Vorschaltwiderstandes k läßt sich
die vom Hilfsmotor b
erzeugte Spannung verändern, und dadurch wird' erreicht,
daß diese Gegenspannung bei einer höheren oder niederen Drehzahl gleich der Generatorspannung
wird, wodurch das Ansprechen des Differentialrelais und damit die Lastübernahme
vom Hauptmotor auf den Hilfsmotor bei höherer oder niederer Drehzahl erfolgt.
-
Statt des Differentialrelais f könnte auch ein Umlaufrädergetriebe
benutzt werden, das den Kontakt f schließt, wenn die Geschwindigkeit des Triebwerkes
mit der einzustellenden kleinen Geschwindigkeit übereinstimmt.
-
Der Hilfsmotor b kann in dem Bereich seiner Wirksamkeit als Generator
dazu benutzt werden, die Anlaßwiderstände q des Hauptmotors a kurzzuschließen; die
Spulen der (nicht dargestellten) Steuerschütze werden mit wachsender Anker-EMK des
Motors b nacheinander erregt und dadurch zum Anspringen gebracht.
-
Die Verwendung von Schützen mit Gleichstromerregung hat bei Aufzügen
den Vorteil, daß die Betätigung geräuschloser erfolgt als bei Drehstrom.
-
Der Hauptmotor a ist in dem Bild als Drehstromasynchronmotor dargestellt,
es kann aber auch ein Gleichstrommotor benutzt werden, der durch Feldverstärkung
mittels Anlaß- und Ankerparallelwiderstände oder mittels Kurzschlußbremsung auf
die dem Hilfsmotor entsprechende Drehzahl abgebremst wird.