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Einrichtung zum Steuern eines Elektromotors, dessen Drehzahl durch
Feldregelung eines ihn speisenden, elektromotorisch angetriebenen Generators verändert
wird Zum Steuern eines Elektromotors bedient man sich vielfach eines den Motor speisenden
Generators, dessen Ankerspannung durch Feldregelung verändert wird. Wird dieser
Generator elektromotorisch angetrieben, so ist neben dem Feldregler des Generators
noch ein Anlasser für den Motor notwendig. Dabei mußte, um die Möglichkeit .falscher
Schaltungen auszuschließen, eine mechanische Verriegelung zwischen dem Feldregler
und dem Anlasser vorgesehen werden derart, daß der Feldregler während des Anlassens
sich in der Nullstellung befindet. Ferner mußte sowohl der Anlasser als auch der
Feldregler in die Nullstellung gebracht werden, wenn der Antriebsmotor des den Motor
speisenden Generators spannungslos wurde. Die zuletzt erwähnte Forderung war aber
keineswegs leicht zu erfüllen. Denn wenn es auch möglich war, den Ardaßwiderstand
mittels eines beim Ausbleiben der Spannung des Antriebsmotors ansprechenden Anlassers
mit Minimalauslösung wieder in den Ankerstromkreis des Antriebsmotors einzuschalten,
so mußte doch gleichzeitig der Anlasser mit dem Feldregler so verblockt sein, daß
der Anlasser nur in der Nullstellung des Feldreglers wieder eingeschaltet werden
konnte, während seine Ausschaltung bei irgendeiner Stellung des Feldreglers nicht
behindert sein durfte. Die Erfindung bezweckt, bei elektromotorischen Antrieben
der erwähnten Art eine Steuereinrichtung zu schaffen, welche die angegebenen Nachteile
nicht aufweist, dabei einfach und in der Wirkung zuverlässig ist, wobei fehlerhafte
Schaltungen nicht vorkommen können. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht,
daß der Feldregler des Generators, der den zu steuernden Motor speist, und ein Schalter,
der zum Kurzschließen eines den Antriebsmotor des Generators nur zeitweise vorgeschaltetenWiderstandes
dient, in solche Abhängigkeit voneinander gebracht sind, daß der Widerstand nur
eingeschaltet werden kann, wenn der Anker des zu steuernden Motors stromlos ist.
Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man den zum Kurzschließen
des Widerstands bestimmten Schalter (Kurzschließer) und den Feldregler zwangsläufig
miteinander verbindet, so daß der Vorschaltwiderstand in der Nullstellung des Feldreglers
eingeschaltet, in dessen Betriebsstellungen aber kurzgeschlossen ist. Bedient man
sich eines Elektromagneten zum Steuern des Kurzschließers, so läßt sich gemäß der
weiteren Erfindung die Steuereinrichtung auch so ausführen, daß der Kurzschließer
und ein mit ihm gekuppelter Schalter, durch den der Ankerstromkreis des zu steuernden
Motors stromlos
gemacht werden kann, unter der Wirkung des Elektromagneten
dann in ihre Einschaltstellung übergehen, wenn der Feldregler sich in der Nullstellung
befindet und gleichzeitig die Drehzahl des Generatorantriebsmotors einen, vorausbestimmten
Mindestwert überschreitet, daß aber die beiden gekuppelten Schalter sich öffnen,
sobald die Stromstärke im Ankerstromkreis des zu steuernden Motors einen festgesetzten
Höchstwert überschreitet oder die Spannung an den Klemmen des Generatorantriebsmotors
einen festgesetzten Mindestwert unterschreitet.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
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In Fig. i bezeichnet i einen im Nebenschluß erregten Antriebsmotor
für einen Gleichstromgenerator 2, der dazu dient, in Zu- und Gegenschaltung zur
Spannung des Netzes P-N die Drehzahl eines fremderregten Motors 5, 6 in weiten Grenzen
zu verändern. Im Ankerstromkreis des Antriebsmotors i liegt ein Anlaßwiderstand
q., der kurzgeschlossen werden kann. Zum Steuern des Motors 5, 6 dient ein von Hand
zu bewegender Steuerschalter 7, der aus einem Polwender 8, g für den Anker 5 des
zu steuernden Motors, einem Kurzschließer 18 für den Anlaßwiderstand q., -einem
Polwender io, 1z für den Erregerstromkreis des Generators 2 und einem Feldregler
12 bis 17 zur Regelung der Erregerstromstärke in der Feldwicklung 3 des Generators
2 besteht. Durch einen Ausschalter ig, der in der Verbindungsleitung zwischen dem
Netzpol P und dem Antriebsmotor i angeordnet ist, kann die ganze Einrichtung stromlos
gemacht werden..
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Diese Steuereinrichtung wirkt wie folgt: Befindet sich der Steuerhebel
des Steuerschalters 7 in der gezeichneten Nullstellung und ist der Ausschalter ig
geöffnet, so ist der zu steuernde Motoranker 5 stromlos. Der Motor i und der L e
o n ar d- Generator 2 stehen still, und die Feldwicklung 3 des Generators 2 ist
ebenfalls stromlos. Wird der Schalter ig geschlossen, so läuft der Motor i bis zu
der durch die Größe des Vorschaltwiderstandes q. bestimmten Drehzahl an. Der Generator
2 gibt dabei noch keine Spannung, da sein Feld in der Nullstellung des Steuerhebels
7 unerregt ist. Wird jetzt der Steuerhebel ? im Uhrzeigersinne so weit ausgelegt,
daß der Feldreglerkontakt 12 auf die erste Stufe desWiderstandes 16 gelangt, so
überbrücken die Kontakte 8 und g des Polwenders die zugehörigen Stromschienen 8'
bzw. g' und gleichzeitig der Kurzschließerkontakt 18 die Stromschienen 18', so daß
der Vorschaltwiderstand q. kurzgeschlossen wird. Infolgedessen beschleunigt sich
der Antriebsmotor i weiter auf seine normale Drehzahl, und der Generator 2 erzeugt
eine Ankerspannung, die der Netzspannung P-N entgegengerichtet und an Größe gleich
ist. Im Ankerstromkreis P, ig, 2, 8', 8, g", Motor 5, 8", g', g, 18', N fließt daher
zunächst noch kein Strom. Ein solcher entsteht erst, wenn der Feldregelwiderstand
16 allmählich vergrößert und dadurch die Spannung am Generatoranker 2 verkleinert
wird. Der Motoranker 5 läuft dann in einem bestimmten Drehsinne an. Legt man den
Steuerhebel 7 in dem angegebenen Sinne weiter aus, so beschleunigt sich der Motoranker
5 entsprechend der weiter sinkenden Klemmenspannung des Generators 2. Ist diese
Null geworden, so befindet sich der Steuerhebel ,7 -in der Mitte zwischen den Feldregelwiderständen
16 und 17. Hierbei findet eine Unterbrechung des im Erregerkreis des Generators
2 liegenden Polwenders io, io", ix, ii" statt. Bei noch weiterem Auslegen des Steuerhebels
7 wird der Feldregelwiderstand 17 eingeschaltet und allmählich verkleinert. Die
Ankerspannung des Generators 2 hat sich inzwischen umgekehrt und wächst allmählich
bis auf einen Wert, der der Netzspannung P-N gleich ist. Der Motoranker 5 beschleunigt
sich im gleichen Sinne wie vorher weiter und erreicht seine volle Drehzahl.
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Wird der Steuerhebel ? wieder in seine Nulllage gebracht, so spielen
sich die erwähnten Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab, und der Motor 5 kommt
zum Stillstand. Beim Auslegen des Steuerhebels 7 entgegen dem Uhrzeigersinne läuft
der Motoranker 5 mit entgegengesetzter Drehrichtung. Im übrigen sind die Vorgänge
wie die bereits beschriebenen.
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Da der Vorschaltwiderstand q. in den Ankerstromkreis des Antriebsmotors
i nur eingeschaltet ist, wenn dieser Motor leer läuft, so ist die Strombelastung
des _ Vorschaltwiderstandes sehr gering.
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Der Ausschalter 1g kann natürlich auch als selbsttätiger Schalter
ausgebildet werden. In diesem Falle kann man durch einen Verriegelungskontakt am
Steuerschalter 7 dafür sorgen, daß nur in der Nullstellung des Steuerschalters 7
der Schalter ig geschlossen wird. Dadurch, daß der Schalter ig vor der Stromverzweigung
liegt, die einerseits zum Motoranker i, ändererseits zum Generatoranker 2 führt,
wird eine Verriegelung der ganzen Anlage in der Nullstellung des Steuerhebels erreicht.
Der selbsttätige Schalter ig kann auch mit Maximalauslösung versehen sein.
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Die Einrichtung nach Fig.2 unterscheidet sich von der beschriebenen
in der Hauptsache nur dadurch, daß der Kurzschließer 29 für den Vorschaltwiderstand
2q. elektromagnetisch gesteuert wird und daß außerdem mit dem Kurzschließer 29 ein
Schalter a8 gekuppelt ist, durch den der Ankerstromkreis des zu steuernden Motors
25 stromlos gemacht werden kann. Die durch eine Kupplungsstange 30 miteinander
verbundenen Schalter 28 und 29 steuert der Elektromagnet 31, dessen Wicklung 32
einerseits
hinter dem Schalter 29 an die Netzleitung P, andererseits
an die Netzleitung N angeschlossen ist. Im Erregerstromkreis der Magnetwicklung
32 liegt ein Schaltschütz 33, welches die gekuppelten Schalter 28 und 29 zur Ausschaltung
veranlaßt, sobald die Stromstärke im Ankerstromkreis des Generators 22 und des zu
steuernden Motors 25 sowie in der Hauptstromwicklung 34 des Schaltschützes 33 einen
festgesetzten Höchstwert überschreitet. Die gleiche Wirkung tritt ein, wenn an einer
Spannungswicklung 35, die bei geschlossenem Schalter 29 an die Klemmen des Generatorantriebsmotors
21 angeschlossen ist, die Spannung (z. B. beim Senkbremsen) einen festgesetzten
Höchstwert überschreitet. Das Schaltschütz 31, 32 ist noch mit einem Abhängigkeitskontakt
36 versehen, zu welchem ein Schalter 37 mittels der Leitungen 38 parallel geschaltet
ist, der mit dem (nicht dargestellten) Steuerschalter des Generators 22 verbunden
und so angeordnet ist, daß er nur in der Nullstellung des Steuerschalters geschlossen
ist.
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Wird bei geöffneten Schaltern 28, 29, 36 und geschlossenem Schaltschütz
33 sowie bei geöffnetem Kontakt 37 der Hauptschalter 27 geschlossen, so fließt ein
Strom von P über Schalter 27, Vorschaltwiderstand 24, Antriebsmotoranker 2z nach
N, und der Motorgenerator 21, 22 läuft an. Wird nun der nicht gezeichnete Steuerschalter
in seine Nullstellung gebracht, so wird durch den Kontakt 37 die Magnetwicklung
32 stromführend, und die Schalter 28 und 29 schließen sich. Dabei wird durch den
Schalter 29 der Vorschaltwiderstand 24 kurzgeschlossen. Durch den Feldregler, der
mit dem genannten Steuerschalter wie in Fig. z verbunden ist, wird nun die Erregerstromstärke
in der Feldwicklung 23 des Generators 22 wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
so verändert, daß die Ankerspannung des Generators 22 zunächst der Netzspannung
entgegen- und dann zur Netzspannung hinzugeschaltet ist, wodurch der Arbeitsmotor
25 nach und nach auf seine volle Drehzahl kommt.
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Tritt eine unzulässig hohe Stromstärke im Ankerkreis des 'Generators
22 auf, so bewirkt die Überstromwicklung 34 die Ausschaltung des Schützes 33. Die
Magnetwicklung 32 wird dadurch stromlos, und der selbsttätige Schalter 28, 29, 30,
31 gelangt unter der Wirkung eines (nicht dargestellten) Kraftspeichers in, seine
Ausschaltstellung. Dieselbe Wirkung tritt ein, wenn aus irgendeinem Grunde beim
Heben der Last die den Antriebsmotor 21 speisende Spannung ausbleibt oder unter
einen vorausbestimmten Mindestwert sinkt. Bleibt die Netzspannung beim Sinken der
Last weg, so wirkt der Motor 25 als Generator, der über den Anker 22 hinweg die
Spulen 32 und 35 speist. Steigt dabei die Drehzahl des als Generator zurückarbeitenden
Motors 25 und infolgedessen die Spannung am Anker 21 über einen vorausbestimmten
Wert, so bewirkt, wie bereits erwähnt, die Spule 35 die Ausschaltung des Schaltschützes
33 und damit auch des selbsttätigen Schalters 28, 29, 30, 3z.
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Bei Wiederkehr der weggebliebenen Spannung kann, der Antriebsmotor
21 nicht von neuem angelassen werden, ehe der Steuerschalter in die Nullstellung
gebracht und dadurch der Kontakt 37 geschlossen ist. Die Anwendung einer solchen
Schaltung kommt vor allem in Frage bei Senkbremsschaltungen des zu steuernden Motors,
der dabei mindestens in einer Bremsstufe auf die ihn speisende Stromquelle zurückarbeitet.
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Die beschriebenen Schaltungen können auch mit einem Generator ausgeführt
werden, der nicht in Zu- und Gegenschaltung zu einer vorhandenen Stromquelle arbeitet,
sondern in der bekannten Leonard-Schaltung unmittelbar mit dem zu steuernden Motor
verbunden ist. Auch in diesem Falle besteht das Wesen der Erfindung darin, daß der
Ankervorschaltwiderstand des Antriebsmotors für den Generator durch einen Schalter
kurzgeschlossen werden kann, der mit dem Feldregler des den Arbeitsmotor speisenden
Generators in der angegebenen Weise verbunden ist.