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Selbsttätige Bremseinrichtung für durch Lasten angetriebene Motoren
zur Verhütung unzulässiger Drehzahlen Es ist bekannt, daß bei Elektromotoren die
Gefahr des Durchgehens dann besteht, wenn, wie z. B. bei Fördermaschinen, Bahnen
u. dgl., der Motor durch die abwärts gehende Last angetrieben werden kann. Dieser
Gefahr des Durchgehens kann in bekannter Weise entweder durch Gegenstrombremsung
oder durch generatorische Bremsung begegnet werden.
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Die Gegenstrombremsung als Hilfsmittel gegen irberschreitung der höchstzulässigen
Drehzahl beim Sinken einer Last weist eine Reihe von Nachteilen auf. Zunächst ist
das Umschalten auf entgegengesetzte Drehrichtung ein " ziemlich gewaltsames Mittel,
das Stromstöße und Stöße auf die mechanische Einrichtung hervorruft, welche schon
beim Heben toter Lasten schädlich, beim Heben lebender Last aber unzulässig sind,
so daß die Gegenstrombremsung nur im Falle der Not beim Versagen anderer Hilfsmittel
verwendet werden sollte. Weiter ist es bei Gegenstrombremsung unmöglich, die durch
die sinkende Last erzeugte Energie nutzbringend in das Netz zurückzuführen. Endlich
liegt die Gefahr vor, daß bei einer Gegenstrombremsung im Lauf der Abwärtsbewegung,
wenn das Motormoment das Lastmoment überwiegt, die Last statt gesenkt gehoben wird.
Um dies selbsttätig zu verhindern, ist eine Einrichtung bekannt, welche im Falle
der Gegenstrombremsung, also wenn bei abwärts gehender Last das Steuerorgan auf
Hub geschaltet wird, die Aufwärtsbewegung dadurch hindert, daß der Motor abgeschaltet
wird. Dies ist aber ein Nachteil, welcher zu den bereits angeführten hinzukommt,.
weil das Aufwärtsbewegen der Last zwar unterbrochen wird, aber ein neuerliches Anlassets
mit der gleichen Gefahr der Überschreitung der Höchstdrehzahl erfordert, so daß
eine absatzweise Bewegung der Last eintritt.
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Das andere Hilfsmittel gegen das Durchgehen der Last, die generatorische
Bremsung, vermeidet alle angeführten Nachteile und besteht darin, daß bei einer
bestimmten Drehzahl des Motors - beim Drehstromasynchronmotor der Synchron-, beim
Gleichstrommotor der Leerlaufgeschwindigkeit - der dem induzierten Teil (Anker)
vorgeschaltete Widerstand kurzgeschlossen und die Maschine dadurch befähigt wird,
als Generator die ihr zugeführte mechanische Energie in elektrischer
Form
an das Netz ,abzugeben und dadurch bremsend zu wirken. Tritt nun der Fall ein, z.
B. bei Förderanlagen infolge Veränderung der abnehmenden, überhängenden Seillänge,
daß der Last nach einem Abschnitt der Energierücklieferung an das Netz wieder Energie
zugeführt werden muß, so ist es, um die leichte Steuerfähigkeit des. elektrischen
Antriebs zu wahren, notwendig, daß der erwähnte Kurzschluß des Widerstandes bei
diesem Energierichtungswechsel selbsttätig wieder aufgehoben wird.
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Das Kurzschließen des Widerstandes wird meist in bekannter Weise durch
einen Fliehkraftschalter bewirkt, welcher bei Erreichung einer eingestellten Drehzahl
ein, elektromagnetisches Schütz zum Kurzschließen des Widerstandes steuert.
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Nun ist aber die Synchron- bzw. Leerlaufdrehzahl kein vorher festlegbarer
eindeutiger Wert, da sich dieselbe mit der Periodenzahl (Wechselstrom) oder mit
der Spannung (Gleichstrom) des speisenden Netzes ändert. Wird also der Widerstandskurzschluß
ohne Rücksicht auf diesen Umstand nur in Abhängigkeit der eingestellten festen Drehzahl
des Fliehkraftschalters vorgenommen, so arbeitet derselbe nur dann richtig, wenn
diese Drehzahl zufällig mit der Synchron- bzw. Leerlaufdrehzahl, die sich aus der
beim Einschalten herrschenden Netzfrequenz oder Spannung ergibt, deckt. In allen
anderen Fällen wird nicht nur die Kurzschlußvorrichtung bedeutende Schaltleistungen
zu bewältigen haben, sondern es werden überdies plötzlich Verzögerungen oder Beschleunigungen
im mechanischen Antrieb und Stöße im elektrischen Netz entstehen.
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Ähnliche Mängel treten beim Energierichtungswechsel dann auf, wenn
die Drehzahlen, bei welchen die Widerstandskurzschlußvorrichtung ein- bzw. ausgeschaltet
wird, nicht möglichst nahe beieinanderliegen. . Eine vollständige Gleichheit läßt
sich naturgemäß nicht erreichen. Aber die Erfahrung zeigt, daß eine hohe Genauigkeit
bei Fliehkraftschaltern kaum oder nur mit verhältnismäßig großen Kosten erreicht
werden kann.
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Die Erfindung, welche diese Mängel beseitigt, beruht grundsätzlich
auf der Verwendung eines an sich bekannten Taktgebers, welcher in dem gezeichneten
Beispiel ein selbstanlaufender kleiner Synchron- oder Asynchronmotor i mit geringem
Schlupf ist, der entweder direkt oder über ein Vorgelege das Differenzgetriebe 2
antreibt. Auf die andere Seite dieses Getriebes 2 arbeitet mittel-oder unmittelbar
der Antriebsmotor q.. Zwecks Einstellung kann eines der beiden Vorgelege zwischen
Taktgeber oder Antriebsmotor einerseits und Differenzgetriebe anderseits - als Kegel
oder Reibrädergetriebe oder ähnliche Vorrichtung ausgebildet sein, welche eine Änderung
des Übersetzungsverhältnisses erlaubt. Auf der Achse der Planetenräder des Differenzgetriebies
2 sitzt ein einpoliger Hilfsumschalter 3, welcher durch Reibungsschluß je nach der
Drehlichtung der Welle nach rechts oder links mitgenommen wird, wobei diese Bewegungen
durch Anschläge 9 und io begrenzt werden. Dieser Schleppschalter schaltet das Kurzschlußschütz
5 direkt oder über ein Zwischenrelais in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung
der Steuerwalze 6. Der Taktgeber i und der Antriebsmotor ¢ besitzen entgegengesetzte
Drehrichtung und werden gemeinsam durch die Steuerwalze 6 oder bei Hochspannung
unter Zwischenschaltung eines Transformators gesteuert.
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Der Schleppschalter 3 kann, je nachdem die Drehzahl des Motors über-
oderuntersynchron ist, den Kontakt 7 oder 8 schließen. Je nach der Drehrichtung
des Motors, also je nach der Rechts- oder Linksstellung des Kontrollers,
ist nun durch entsprechende Hilfsschienen im Kontroller 6 entweder Kontakt 7 oder
8 in Reihe mit der Magnetspule des Schützes 5 gelegt, während der andere Kontakt
unwirksam gemacht wird. Z. B. wird der bei Untersynchronismus in der Rechtslaufrichtung
geschlossene Kontakt 7 durch den Kontroller unwirksam gemacht. Tritt nun statt untersynchronen
Laufes übersynchronismus ein, so wird durch den Schleppschalter der andere Kontakt,
z. B. 8, geschlossen, dadurch das Schütz 5 .eingeschaltet und der dem induzierten
Teil vorgeschaltete Widerstand kurzgeschlossen, wodurch die generatorische Bremsung
durch Rücklieferung von Energie ins Netz ermöglicht ist. Bei Unterschreitung der
synchronen Drehzahl geht der Schalter 3 in seine Ausgangsstellung zurück, das Schütz
5 fällt ab und hebt dadurch den Kurzschluß wieder auf.
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Soll in besonderen Betriebsfällen statt der generatorischen Bremsung
die bekannte Gegenstrombremsung angewendet werden, so ist dies durch die beschriebene
Einrichtung nicht behindert. Bei Gegenstrombremsung wird im Falle der vorherigen
Generatorwirkung des Antriebsmotors durch Umsteuerung des Taktgebers i und des Antriebsmotors
q. mit der Steuerwalze 6 das Kurzschlußschütz 5 ausgeschaltet und durch Einschaltung
von Widerständen im Anker bei entgegengesetzt gerichtetem Drehfeld die gewünschte
Bremswirkung erzielt.
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Eine Verbesserung der beschriebenen Einrichtung kann, beim .Stillsetzer
der Last dadurch erzielt werden, daß gegen Ende der Bewegung, also beim Stillsetzer
der Last, eine mit dem Teufenzeiger in mechanischer
Verbindung stehende
Vorrichtung, eine Kurvenscheibe oder Kurventrommel, in solcher Weise auf das erwähnte
veränderliche Vorgelege :einwirkt, daß bei Ansteigen der Geschwindigkeit über den
durch die Verzögerungseinrichtung festgelegten Wert, ohne Rücksicht- auf die jeweilige
Last, der Schleppschalter eine Bremswirkung auslöst oder das Regelorgan des Motors
in dem Sinn :einer Rückführung auf den vorgeschriebenen Geschwindigkeitswert durch
Vermittlung einer entsprechenden Antriebsvorrichtung bewegt. Dasselbe kann im Anfang
der Bewegung der Last erzielt werden, indem die Einrichtung den Motor zwingt, seine
Beschleunigung nach einem durch die Kurvenscheibe vorbestimmten Gesetz zu verändern.