-
Anordnung zur Regelung von Antrieben für Aufzüge Die Erfindung bezieht
sich auf Antriebe für Aufzüge und ähnliche Fördereinrichtungen, deren Motoren durch
Änderung der
d. h. in Leonard-Schaltung, geregelt werden. Bei diesen Antrieben muß besonderer
Wert darauf gelegt werden, daß die Motordrehzahl in weiten Grenzen von der Leistung
bzw. dem Strom des Motors, und zwar sowohl der Größe als auch der Richtung der Leistung
nach unabhängig ist. Außerdem ist anzustreben, daß Drehzahländerungen mit möglichster
Beschleunigung herbeigeführt bzw. ausgeglichen werden können, daß also die Trägheit
der magnetischen Felder weitgehend ausgeschaltet ist.
-
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß zum Ausgleich einer
gegebenen Differenz zwischen der wirklichen und einer eingestellten Drehzahl im
Motorstromkreis zwei Steuerspannungskomponenten erzeugt werden, von denen die eine
in einem bestimmten Verhältnis zu der wirklichen Drehzahl, die andere dagegen in
einem größeren Verhältnis zu der auszugleichenden Drehzahldifferenz steht und im
Sinne einer Verringerung der Drehzahldifferenz wirkt. Unter Drehzahldifferenz ist
dabei entweder ein Unterschied zwischen der wirklichen Drehzahl des Motors und einer
im Verlauf eines Regelvorganges beabsichtigten, abweichenden Drehzahl zu verstehen
oder aber eine Abweichung der Drehzahl von einer durch den Regler eingestellten
Drehzahl, welche durch Belastungsänderungen, durch Änderungen der Drehzahl des den
Leonard-Generator antreibenden Motors oder aus anderen Gründen entstehen.
-
Die beiden Steuerspannungsk omponenten, die gemäß der Erfindung in
dem Motorstromkreis erzeugt werden, wirken dabei stets gegeneinander und sind so
bemessen, daß sie sich aufheben, wenn keine Drehzahldifferenz vorhanden ist. Tritt
dagegen eine Drehzahldifferenz auf oder ist bei einem Steuervorgang eine Drehzahländerung
beabsichtigt, so weichen die beiden Steuerspannungskomponenten voneinander ab, und
zwar erfindungsgemäß so, daß stets die der Drehzahldifferenz entsprechende Steuerspannungskomponente
zu dieser Differenz in einem wesentlich größeren Verhältnis steht als die andere
Steuerspannungskomponente zu der jeweils vorhandenen Drehzahl. Zur Erzeugung der
Steuerspannungskomponenten - kann man verschiedene Mittel anwenden; die zweckmäßigste
Anordnung ergibt sich, wenn man eine im Erregerkreis des Leonard-Generators liegende
Hilfssteuerdynamo verwendet.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Der zum Antrieb eines Aufzuges dienende Motor 111
wird von einem
Generator G, dem Leonard-Generator, gespeist. Der Generator G ist mit einer Nebenschlußerregerwicklung
Gf und einer Hauptschlußerregerwicklung Gs ausgerüstet. Zur Regelung der Generatorerregung
dient ein Regelwiderstand r1, der an die Klemmen einer Stromquelle S1 angeschlossen
ist. Vermittels eines Reglers Cr wird die Erregerwicklung Gf je nach der gewünschten
Drehzahl des Leonard-Motors M an verschiedene Anzapfpunkte des Regelwiderstandes
r1 angeschlossen.
-
In dem Stromkreis der Nebenschlußerregerwicklung Gf liegt ein Regler
R, in dem Ausführungsbeispiel eine mit dem Leonard-Generator G direkt gekuppelte
Hilfssteuerdynamo. Zur Erregung dieser Hilfssteuerdynamo dienen drei Erregerwicklungen
R1, R= und R3. Die Wicklungen R= und R3 sind N.ebenschlußerregerwicklungen, während
die Wicklung R1 eine Hauptschlußwicklung ist. Die Erregerwicklung R3 liegt in Reihe
mit einem Regelwiderstand 72 an den Klemmen L1 und L2 der Stromquelle S1. Zur Einstellung
des Regelwiderstandes 72 dient ein Schalthebel C2, der ebenso wie der zum Einstellen
des Widerstandes r1 dienende Schalthebel Cl durch den Regler Cr bewegt wird. Eine
Vergrößerung der der Erregerwicklung Gf zugeführten Spannung entspricht dabei einer
Vergrößerung des in der Wicklung R3 fließenden Erregerstromes.
-
Die zweite Nebenschlußerregerwicklung R2 der Hilf steuerdynamo R liegt
an den Klemmen des Motors 11l. Von den beiden Erregerwicklungen R1 und R2 wird in
der Hilfssteuerdynamo R eine elektromotorische Kraft erzeugt, die in jedem Zeitpunkt
der induzierten Spannung und damit der Drehzahl des Motors !hl proportional ist.
Die Windungszahl der Erregerwicklung R1, welche vom Motorstrom durchflossen wird,
ist im Verhältnis zu der Windungszahl der an den Motorklemmen liegenden Erregerwicklung
R2 derart bemessen, daß sich die von der Wicklung R1 erzeugte elektromotorische
Kraft zu der von der Wicklung R= in der Hilf ssteuerdynamo R erzeugten elektromotorischen
Kraft verhält, wie der C?hmsche Spannungsabfall des Motors M zu dessen Klemmenspannung.
Die Wicklung R1 ist derart geschaltet, daß die von ihr erzeugte elektromotorische
Kraft derjenigen der Wicklung R= entgegenwirkt, -wenn die Leistung in der Richtung
von dem Leonard-Generator G nach dem Leonard-Motor M fließt, während die beiden
Wicklungen R1 und R2 sich unterstützen, wenn umgekehrt der Motor Leistung an den
Generator abgibt. Die von den Wicklungen R1 und R2 erzeugte Erregung ist daher in
jedem Falle und unabhängig von der Richtung der Motorleistung' proportional der
Motordrehzahl. Die Wicklung R3 der Hilfssteuerdynamo R ist derart geschaltet, daß
sie den beiden Erregerwicklungen R1 und R2 entgegenwirkt, und ist dabei so bemessen,
daß sie bei völlig ausgeschaltetem Regelwiderstandr2 die gleiche Erregung bewirkt
wie die Wicklung R2 bei einer Generatorspannung, die dem gleichen Betriebszustand,
d. h. der höchsten Motordrehzahl, entspricht.
-
Wie bereits erwähnt, ist der Leonard-Generator G noch mit einer Compoundwicklung
Gs ausgerüstet. Durch diese Wicklung wird die Drehzahl des Motors unabhängig von
der Belastung etwa auf der gleichen Höhe gehalten. Durch die Wicklung wird jedoch
nur eine grobe Regelung bezweckt, während eine genaue Einstellung der Drehzahl von
den Erregerwicklungen der Hilfssteuerdynamo R abhängt. Die Compoundwicklung kann
daher mit einer den normalen Ausführungen gegenüber verringerten Windungszahl ausgeführt
oder auch ganz entbehrt werden.
-
In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, bei der die beiden Erregerwicklungen
R'= und R3 der Schaltung nach Fig. i zu einer einzigen Wicklung R2-R3 zusammengefaßt
sind. Damit die Wirkung dieser Erregerwicklung die gleiche bleibt, liegt an den
Klemmen des Leonard-Generators G ein Potentiometerwiderstand r4, an den die Erregerwicklung
R2-R3 angeschlossen ist. Außerdem ist eine Verbindung hergestellt zwischen dem Regelwiderstand
r2- und dem Regelwiderstand r4. Bei entsprechender Bemessung der Erregerwicklung
R2-R3 und der in ihrem Stromkreis liegenden Regelwiderstände y2 und 74 läßt sich
mit dieser Schaltung die gleiche Wirkung erzielen wie mit der Schaltung nach Fig.
i.
-
Von der Hilfssteuerdynamo R wird in dem Stromkreis der Erregerwicklung
Gf des Leonard-Generators G eine Steuerspannung erzeugt, welche die Differenz zwischen
der wirklichen Drehzahl des Motors M und der einer bestimmten Einstellung des Reglers
Cr entsprechenden Drehzahl proportional ist. Die prozentuale Änderung der dem Erregerstromkreis
des Leonard-Generators eingeprägten Spannung im Verhältnis zu der Änderung der Motordrehzahl,
welche durch die Regelspannung herbeigeführt werden soll, kann durch entsprechende
Bemessung der Erregerwicklungen R1, R2 und R3 auf einen bestimmten Wert eingestellt
werden. Wählt man beispielsweise das Verhältnis 5 : i, so -wird bei einer Drehzahländerung
von -f- 3 °/o eine Steuerspannung von - 15 °f, und bei einer Drehzahländerung von
+ 2 °1o eine Steuerspannung von - 1o °/o erzeugt. Die Steuerspannung wird o, -wenn
die Drehzahldifferenz Null ist.
Die Hilfssteuerdynamo wird zweckmäßig
derart ausgebildet, daß ihr remanenter Magnetismus möglichst klein ist. Dies kann
durch Lamellierung des Eisens und durch andere bekannte Mittel erreicht werden.
Die von der Hilfssteuerdynamo R erzeugte Steuerspannung wird zweckmäßig so bemessen,
daß sie nur einen Teil der Spannung des Netzes S' beträgt. Man kann auch einen Spaltpolgenerator
verwenden, bei dem die Sättigung bei einer bestimmten Steuerspannung so groß ist,
daß eine weitere Steigerung der Spannung ausgeschlossen ist.
-
Die Wirkungsweise der in den Fig. r und 2 dargestellten Schaltungen
ist folgende: Es sei zunächst angenommen, daß der Antriebsmotor D111 des Leonard-Generators
G, in dem Ausführungsbeispiel ein Drehstrominotor, durch den Schalter 2, mit dem
Drehstromnetz S2 verbunden, und daß auch der Schalter r eingelegt ist. Der Regler
Cr möge sich in der gezeichneten Stellung befinden. Die von dem Generator G erzeugte
Spannung ist zunächst noch gleich Null, der Leonard-Motor M steht still. Bewegt
man nun den Regler Cr auf die erste Schaltstufe, so werden die beiden Erregerwicklungen
Gf und R3 an Spannung gelegt. Die von der Hilfssteuerdynamo R erzeugte Spannung
wirkt in der gleichen Richtung wie die von dem Netz S1 in der Erregerwicklung Gf
erzeugte Erregerspannung -des Generators G. In dieser Erregerwicklung fließt somit
ein verhältnismäßig großer Erregerstrom und die Generatorspannung steigt daher schnell
auf den der Stellung des Reglers Cr entsprechenden Wert an. Der Motor 111 erhält
jetzt Strom und entwickelt ein Drehmoment, durch welches er beschleunigt wird. Gleichzeitig
mit dem Anwachsen der Motordrehzahl wächst auch die induzierte Motorspannung entsprechend
an, und von dieser abhängig steigt die von den Erregerwicklungen Ri und R2 erzeugte
Gegenerregung der Hilfssteuerdynamo R. Dies hat zur Folge, daß mit zunehmender Motordrehzahl
die Erregerwicklungen R3 und R'-, R2 sich mehr und mehr gegenseitig aufheben, bis
die von der Hilfssteuerdynamo R erzeugte Regelspannung gleich Null wird und für
den Erregerstrom in der Wicklung Gf nur noch die an dem Regelwiderstand r1 abgegriffene
Spannung maßgebend bleibt. Der Motor läuft jetzt mit einer der Anfangsstellung des
Reglers Cr entsprechend niedrigen Drehzahl.
-
Während der Beschleunigungsperiode des Motors wirkt die Steuerspannung
der Hilfssteuerdynamo R nicht nur im Sinne einerVerkürzüng der Beschleunigungsperiode
und einer Verkürzung der.für den Aufbau des Generatorfeldes notwendigen Zeit, sondern
diese Spannung hat auch eine erhebliche Vergrößerung des Anfahrdrehmomentes des
Motors 11l zur Folge. Die von der Hilfssteuerdynamo erzeugte Regelspannung wird
so lange aufrechterhalten, wie aus irgendeinem Grunde die Drehzahl des Motors unter
dem gewünschten Wert bleibt. Die Spannung des Leonard-Generators kann dabei kurzzeitig
über ihren endgültigen Wert ansteigen, wenn die Motordrehzahl, beispielsweise wegen
der Trägheit der von dem-Motor angetriebenen Lasten genügend unterhalb des Wertes
bleibt, der dem Anwachsen der Generatorerregung entspricht.
-
Neigt die Motordrehzahl zu einer Änderung infolge Laständerung, so
erzeugt die Regeldynamo in dem Augenblick des Änderungsbeginns eine Steuerspannung
in dem Feldkreis des Leonard-Generators, welche die Drehzahländerung wieder ausgleicht.
Die Steuerspannung der Regeldynamo hat einen solchen Wert, daß sie, falls sie länger
bestehen bleiben würde, eine Änderung der Generatorspannung erzeugen würde, die
über das der lastabhängigen Drehzahländerung entsprechende Maß hinausginge. Dies
hat zur Folge, daß die Generatorklemmenspannung sich außerordentlich schnell ändert,
und daß die Steuerspannung der Hilfssteuerdynamo in dem Sinne fällt, wie die Generatorklemmenspannung
den für die Drehzahländerung notwendigen Wert annimmt.
-
Die gleichen Regelvorgänge spielen sich ab, wenn der Regler Cr auf
weitere Stufen eingestellt wird, die höheren Motordrehzahlen entsprechen. Bei der
Regelschaltung nach der Erfindung wird die Drehzahlregelung des Motors bestimmt
durch das Verhältnis zwischen der Motordrehzahl und der induzierten Motorspannung.
Da dieses Verhältnis nicht von Änderungen der Generatordrehzahl infolge von Belastungsänderungen
oder Änderungen der Generatorspannung infolge der Ankerrückwirkung und des Ohmschen
Spannungsabfalles oder Verminderung der Compoundwirkung bei hohen Drehzahlen wegen
der Sättigung im magnetischen Kreis des Generators oder ähnlichen Faktoren abhängt,
so hat die Erfindung den wesentlichen Vorzug, daß die Drehzahlregelung des Motors
von allen diesen Faktoren in dem in Betracht kommenden Arbeitsbereich unabhängig
ist.
-
Es wurde bereits erwähnt, daß die von der Hilfssteuerdynamo R erzeugte
Steuerspannung verschwindet, wenn der Motor mit der gewünschten Drehzahl läuft;
die prozentuale Änderung der im Erregerstromkreis des Leonard-Generators erzeugten
Spannung im Vergleich zu der Drehzahländerung des Motors kann daher an sich beliebig
groß sein. Je größer das Verhältnis ist, um so schneller werden Generator und Motor
den Änderungen des Betriebes folgen. Besonders günstige
Ergebnisse
erzielt man, wenn das Verhältnis mit 5 : z gewählt wird. Wählt man das Verhältnis
zu groß, so kann sich unter Umständen die Motordrehzahl derart schnell ändern, daß
Beschleunigungs- und Verzögerungkräfte und Stromwerte auftreten, die ein erträgliches
Maß überschreiten. Um dies zu verhindern, wird die von der Hilfsdynamo erzeugte
Regelspannung zweckmäßig so gewählt, daß sie nur einen Bruchteil der die Erregerwicklung
des Generators speisenden Netzspannung beträgt. Bei einer Netzspannung von 24o V
erzielt man mit etwa 6o V Regelspannung besonders günstige Ergebnisse.