DE564141C - Einrichtung zur Steuerung von Elektromotoren, die am Ende ihres Arbeitsganges ein erhoehtes Drehmoment entwickeln - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 14. NOVEMBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. April 1929 ab

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb mit selbsttätiger Stillsetzung bei erhöhtem Drehmoment. Gewisse Arbeitsmaschinen entwickeln zu Ende ihres Arbeitsganges ein erhöhtes Drehmoment. Dieses ist beispielsweise bei Packpressen infolge des hohen Endwiderstandes des gepreßten Gutes ein Nutzdrehmoment. Es kann aber auch ein nicht in nutzbare Arbeit umgesetztes Enddrehmoment sein, wie z. B. bei großen Werkzeugmaschinen, wo der Reitstock mit einem selbständigen elektrischen Antrieb ausgerüstet ist. In der Gleitbahn des Reitstockes ist ein Endanschlag angebracht, bei dessen Erreichung der Antrieb des Reitstockes festgebremst wird. Sein Drehmoment steigt dann sehr steil an.

Bei derartigen Antrieben wird die hohe Stromaufnahme zufolge des am Ende des Arbeitsganges entwickelten hohen Drehmomentes zur selbsttätigen Abschaltung des Elektromotors benutzt. Die Bedingungen, welche 'Schaltungen, die diesem Zwecke dienen, erfüllen müssen, sind folgende:

Die oft sehr hohen Anlaßstromspitzen dürfen eine Abschaltung nicht herbeiführen. Nach der Überstromauslösung in der Endstellung darf der Antrieb nur auf Rückwärtsgang wieder einschaltbar sein. Auf Arbeitsgang darf der Antrieb erst dann wieder eingeschaltet werden können, wenn der Motor zuvor auf Rückwärtsgang angelaufen war, damit eine dauernde Überlastung des Motors in der Endstellung nicht stattfinden kann. Ferner muß das Kommando für Rückwärtsgang sofort nach der Endüberstromauslösung gegeben werden können, sonst ist eine wirtschaftliche Ausnutzung der Arbeitsmaschine nicht möglich.

Um das Ansprechen der Endüberstromauslösung infolge hoher Anlaufströme zu vermeiden, hat man bisher meist Schalter mit Wärmeauslösern verwendet, welche auf kurzzeitige hohe Ströme nicht ansprechen. Diese haben jedoch stets den Nachteil einer großen Rückstellträgheit, so daß die letztgenannte Forderung nach sofortiger Einleitung des Rückwärtsganges nach dem Stillsetzen des Antriebes nicht erfüllt ist.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Schaltung, welche allen obengenannten Forderungen gerecht wird. Zu diesem Zwecke wird die selbsttätige Abschaltung des Motors bei Erreichung des erhöhten Enddrehmomentes durch ein elektromagnetisches Überstromrelais herbeigeführt, das außer einer Erregung durch den Motorstrom noch eine Zusatzerregung hat, die zu Beginn des Anlaßvorganges nicht eingeschaltet ist. Durch die Verwendung eines elektromagnetischen Relais wird eine möglichst geringe Rückstellträgheit erreicht. Durch die Zusatzerregung,

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Peter Heck in Köln a. Rh.

welche so bemessen ist, daß ohne sie das Relai auch bei den höchsten betriebsmäßigen Überströmen nicht anspricht, erreicht man, daß die hohen Anlaufströme auf das Relais ohne Wirkung bleiben. Man hat es nun in der Hand, die Zusatzerregung während eines beliebigen Teiles de: Arbeitsganges unwirksam zu machen. Nach der Erfindung wird die Zusatzerregung durch ein in Abhängigkeit vom Anlaufvorgang gesteuertes ίο Element eingeschaltet. Insbesondere kann man hierzu ein von der Ankerspannung gesteuertes Spannungsrelais oder einen Fliehkraftschalter verwenden. Diese Hilfsapparate schalten die Zusatzerregung also erst nach Erreichen einer gewissen Drehzahl des Antriebes ein.

Damit der Elektromotor nach der Abschaltung durch das Überstromrelais zu Ende des Arbeitsganges erst dann in der Vorwärtsdrehrichtung wieder eingeschaltet werden kann, nachdem er auf Rückwärtsgang angelaufen war, bedient man sich erfindungsgemäß mit Vorteil folgender Schaltung:

Der Kontakt des Überstromrelais wird nur in die Steuerleitung für Vorwärtsgang eingeschaltet und hält diese mit Hilfe der Zusatzerregung allein über einen Selbsthaltekontakt so lange unterbrochen, als diese voll wirksam ist. Die Zusatzerregung wird erst nach dem Anlauf des Antriebs auf Rückwärtsgang unwirksam gemacht, beispielsweise durch Kurzschließen einer Zusatzwicklung am Relais durch einen Kontakt am Hauptschütz für Rückwärtsgang. Um die Gewähr zu haben, daß der Antrieb auf Rückwärtsgang angelaufen war, schaltet man mit diesem Kontakt noch einen zweiten Kontakt an dem in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors gesteuerten Element in Reihe.

Die Zusatzerregung darf für sich allein nicht so groß sein, daß sie das Relais zum Ansprechen bringt, sie muß aber nach Fortfall der Hauptstromamperewindungen allein imstande sein, das Relais in der angezogenen Stellung festzuhalten. Um dies zu erreichen, ohne dadurch in der Bemessung der Relaisspulen zu stark beschränkt zu sein, werden erfindungsgemäß durch das Ansprechen des Überstromrelais die Amperewindungen der Zusatzerregung vergrößert, soweit hierdurch die fortfallenden Hauptstromamperewindungen ersetzt werden. Sie kann durch teilweises Kurzschließen eines Vorschaltwiderstandes der Zusatzspule oder durch Zuschalten von Windungen durch das ansprechende Überstromrelais erfolgen.

In der Zeichnung ist das Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung dargestellt.

Es bedeuten P N die positive und die negative

Sammelschiene eines Gleichstromnetzes, 10 ist ein Gleichstrommotor mit Nebenschlußerregung 12 undKompoundwicklungii. 13 ist das Hauptschaltschütz des Motors für Arbeitsgang und 14 das Hauptschaltschütz für Rückwärtsgange Diese Schützen sind mit Hauptkontakten 15, 16 und Hilfskontakten 17, 18 und 19, 20 ausgerüstet. 21 ist das elektromagnetische Überstromrelais, welches das Stillsetzen des Antriebes 6g am Ende des Arbeitsganges bewirkt. Es besitzt zwei Erregerwicklungen, die im gleichen Sinne wirken, nämlich die vom Motorstrom durchflossene Erregerwicklung 22 und eine Zusatzerregerwicklung 23, die an der Netzspannung liegt. Zur Wicklung 22 liegt der Regelwiderstand 34 parallel. Je nach seiner Einstellung werden verschieden große, vom Motor aufgenommene Überströme die Endauslösung bewirken. Das Relais 21 zieht nur an, wenn die Wicklung 22 den Überstrom führt und die Zusatzwicklung 23 gleichzeitig über die Vorschaltwiderstände 32, 33 an Spannung liegt. Die Zusatzerregung 23 mit dem Teilvorschaltwiderstand 33 allein genügt jedoch zum Festhalten des Relais in der angezogenen Stellung.

25 ist das von der Drehzahl des Motors gesteuerte Element, hier ein von der Ankerspannung des Motors erregtes Relais, welches bei Stillstand und kleineren Drehzahlen des Motors offen ist, und wenn der Motor eine bestimmte Tourenzahl erreicht hat, infolge der im Anker entwickelten gegenelektromotorischen Kraft seine Kontakte 26, 27 schließt. Mit Hilfe des Vorschaltwiderstandes 28 hat man es in der go Hand, die Drehzahl, bei welcher geschlossen werden soll, einzustellen. Die Erregung des Spannungsrelais 25 ist über die Hilfskontakte 17, 18 an den Hauptschützen geführt, um das Relais gleichzeitig mit der Abschaltung des Motors zu öffnen. 29 ist ein Anlaßwiderstand, der ständig eingeschaltet bleibt, um die Anlaßstromspitzen zu begrenzen. 30, 31, 32 und 33 sind Vorschaltwiderstände. E ist ein Endausschalter, der in der Steuerleitung für Rückwärtsgang liegt. H ist ein Haitedruckknopf, V ein Druckknopf für Vorwärtsgang, R ein Druckknopf für den Rückwärtsgang des Antriebes.

Die Steuereinrichtung wirkt wie folgt:

Nach Drücken des Knopfes »Vorwärts« zieht das Hauptschütz 13 an und legt den Motor über den festen Ankerwiderstand 29 und die Überstromspule 22 an Spannung. Die Zusatz- und Haltespule 23 wird über das Ankerspannungsrelais 25 erst nach Hochlaufen des Motors an Spannung gelegt. Das Schütz 13 hält sich über seinen Selbsthaltekontakt 19. Nimmt nun der Motor Überstrom auf, so spricht Relais 21 an, hält sich mit Hilfe seiner Zusatz- und Haltespule 23 und unterbricht den Einschalt- und 11g Haltestromkreis des Vorwärtsschützes 13, so daß der Antrieb abgeschaltet wird und ein Wiedereinschalten in derselben Richtung unmöglich ist.

Hierbei setzen sich die Amperewindungen, die für das Ansprechen des Relais nötig sind, aus den Hauptstromamperewindungen der Wick-

lung 22 und denen der Zusatzwicklung 23 zu sammen, deren Erregerstrom durch die beiden Vorschaltwiderstände 32 und 33 begrenzt ist. Nach dem Anziehen des Relais fallen nun die Hauptstromamperewindungen fort, aber gleichzeitig verstärken sich die Zusatzamperewindungen, da das Relais dann über seinen Hilfskontakt den Vorschaltwiderstand 32 kurzschließt, so daß sich der Erregerstrom der Zusatzspule vergrößert. Mit den so verstärkten Zusatzamperewindungen hält sich das Relais fest.

Der Druckknopf »Rückwärts« legt den Anker 10 mit Hilfe des Rückwärtsschützes 14, 16 an Spannung. In diesem Steuerstromkreis ist der Kontakt des Relais 21 nicht eingeschaltet. Zieht nach Hochlaufen des Motors das Spannungsrelais 25 an, so schließt es über seinen Kontakt 27 und den Arbeitskontakt 20 am Rückwärtsschütz 14 die Spule 23 kurz und bringt damit das Überstromrelais 21 zum Abfallen, so daß nunmehr nach Drücken von »Halt« wieder auf Arbeitsgang eingeschaltet werden kann. Andernfalls begrenzt ein Endschalter den Rücklauf. Mit Hilfe des Reglers 34 läßt sich der Überstrom, bei welchem sich der Antrieb stillsetzen soll, nach Wunsch einstellen.

Das Überstromrelais 21 kann an das Schütz 13 angebaut werden. Die beiden Wicklungen des Überstromrelais 21 können auch auf zwei getrennte Kerne gewickelt werden. Diese können entweder übereinander angeordnet sein oder an den beiden Enden eines Waagebalkens.

In dem Schaltbild ist ein fester Vorschaltwiderstand 29 vor den Anker geschaltet, an dessen Stelle ohne weiteres eine Selbstanlaßvorrichtung treten kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Steuerung von Elektromotoren, die am Ende ihres Arbeitsganges ein erhöhtes Drehmoment entwickeln, mit einem Überstromrelais, welches durch ein von der Motordrehzahl abhängiges Spannungsrelais o. dgl. wirksam gemacht wird und dann bei Überstrom die Steuerleitung für Vorwärtsgang· unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß, um diese Unterbrechung aufrechtzuerhalten, ein Festhaltestromkreis von demselben Motorspannungsrelais (25)

o. dgl. einerseits und dem Rückwärtsschütz (14) des Motors andererseits derart gesteuert wird, daß die Unterbrechung erst nach dem Rückwärtsanlauf des Motors unwirksam wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festhaltestromkreis durch Hilfskontakte am Spannungsrelais und am Rückwärtsschütz kurzgeschlossen wird, welche sich beim Anziehen dieser Elektromagnete schließen.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überstromrelais (21) eine Festhaltewicklung (23) trägt, welche auch die für das Ansprechen des Relais auf den Überstrom notwendige Zusatzerregung liefert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen