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Einrichtung zuni Anlassen, -insbesondere durch Induktionsmotoren angetriebener
Arbeitsmaschinen über lösbare Kupplungen Bei- belastetem Anlauf von Induktionsmotoren,
insbesondere beim Hochfahren von Schwungmassen, hat der Läuferstromkreis dieser
Motoren erhebliche Wärmemengen abzuführen. Während bei Schleifringläufermotoren
die Abgabe dieser Wärme durch besondere feststehende Widerstände leicht möglich
ist, verbleibt bei Kurzschlußläufermotoren die gesamte Wärme im Läufer und zwingt
zu einer erheblichen Vergrößerung dieser Maschinen. Man ist bestrebt, den Anlauf
:der -Motoren zu entlasten, indem Kupplungen, insbesondere Fliehkraftkupplungen,
verwendet werden, die den Motor erst bei höheren Drehzahlen zur Abgabe eines Drehmomentes
zwingen, so daß das beim Anlaufen des Motors erzeugte Drehmoment zu dessen Beschleunigung
ausgenutzt werden kann. Besonders bei Fliehkraftkupplungen besteht nun die Schwierigkeit,
.daß die- Fliehkräft bereits bei niederen Drehzahlen auftritt, die Entlastung des
Motors daher nicht in der geforderten Weise gewährleistet ist,. um, zu erreichen,
daß die eigentliche Anlaufbelastung den Motor erst trifft, wenn -er infolge _ seiner
hohen Drehzahl nennenswerte Energien in den Läuferkreis nicht mehr abgibt. So.hat
man bereits vorgeschlagen, die Fliehkraftkupplungen mit -besonderen Federn auszurüsten,
die ein späteres Eingreifen der Kupplung bewirken, doch sind derartige Kupplungen
sehr kompliziert und kostspielig, ohne eine genügende Gewähr dafür zu geben, daß
nicht bei zu niederen Drehzahlen gekuppelt wird,. und dadurch wieder die Motoren
zu sehr erwärmt werden.
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Diese Nachteile können dadurch vermieden werden, daß die beim Anlauf
der Elektromotoren, . beispielsweise Induktionsmotoren, auftretenden elektrischen
Größen zur Steuerung der lösbaren Kupplungen ausgenutzt werden. Derartige Kupplungen
haben die Aufgabe, die mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der
Arbeitsmaschine dann einzuschalten, wenn ein bestimmter Betriebszustand des antreibenden
Elektromotors erreicht ist, wenn also beispielsweise bei einem Induktionsmotor die
RQtorspannung auf einen bestimmten Wert gesunken ist, und wenn. aus diesem- Grunde
die Drehzahl den Werterreicht hat, bei dem die Arbeitsmaschine mit dem Motor gekuppelt
werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe sind Kupplungen vorgeschlagen worden, bei
denn en die während des Anlassens sich ändernde Motorgröße unmittelbar zur Erregung
einer elektromagnetischen Kupplung verwendet wird. Bei einer Gleichstrommaschine
wird
eine elektromagnetische Kupplung beispielsweise über Schleifringe an den Anker angeschlossen,
so daß wegen der während des Anlaßvorganges ansteigenden induzierten Spannung die
Kupplung erst bei einer bestimmten Drehzahl des Motors geschlossen wird. Der unmittelbare
Anschluß elektromagnetischer Kupplungen an die Stromkreise der zu steuernden elektrischen
Maschinen hat den Nachteil, daß die Wicklungsteile dieser Stromkreise für die von
den magnetischen Kupplungen verlangte Zusatzleistung besonders bemessen werden müssen,
weil immerhin beträchtliche Ströme zum Einschalten und während des Betriebes zum
dauernden Festhalten der Magnetkupplungen notwendig sind. Diese Anlaßeinrichtungen
lassen sich außerdem nicht an bereits vorhandene Antriebe anbringen, weil, wie gesagt,
die Wicklungen der elektrischen Maschine die Zusatzbelastung durch die Magnetkupplung
nicht zulassen.
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Es ist noch eine andere Kupplungsart vorgeschlagen worden, die insbesondere
für Induktionsmotoren geeignet ist. Bei dieser Einrichtung werden an dem Läufer
des Motors Magnetsysteme angeordnet, die von den Strömen der Läuferwicklung erregt
sind und durch geeignete Steuerungsteile mit einer mechanischen Kupplung zwischen
Motor und Arbeitsmaschine verbunden sind. Auch bei dieser Anlaßeinrichtung wird
die Kupplung in Abhängigkeit von den während des Anlaßvorganges sich ändernden Stromgrößen
des Rotors eingeschaltet. Ein Nachteil dieser Kupplungsbauart liegt jedoch vor allen
Dingen darin, daß eine Sonderkonstruktion des Rotors der elektrischen Maschine erforderlich
ist, oder zum, mindesten die Magnetsysteme nicht ohne weiteres an jeden Motor angebracht
werden können. Ferner wird die Schaltbewegung von dem am Läufer des Motors anzubringenden
Magnetsystem auf die Kupplung über eine besondere mechanische Steuerung übertragen,
z. B. durch ein in einer Hohlwelle geführtes Gestänge oder durch ähnliche Mittel.
Eine solche Maschinenkonstruktion ist aber mit vielen Störungsmöglichkeiten verbunden
und zudem unverhältnismäßig kostspielig. Außerdem sind hier große Kraftäußerungen
zur Steuerung der Kupplung notwendig, die nicht ohne Rückwirkung auf den Stromkreis
des Elektromotors bleiben können.
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Nach der Erfindung wird allen diesen Kupplungsbauarten und Anlaßeinrichtungen
gegenüber die Aufgabe, die Kupplung in Abhängigkeit von den sich während des Anlassens
ändernden elektrischen Größen zu schalten, in einer wesentlich vorteilhafteren Weise
gelöst, indem zur Verbindung zwischen dem Elektromotor und.der Arbeitsmaschine eine
an sich bekannte lösbare Kupplung verwendet wird, die mit Verriegelungseinrichtungen
versehen ist und nach Auslösen dieser Verriegelungen durch nicht elektrische Kraftäußerungen,
beispielsweise durch Fliehkraftwirkung, geschlossen wird. Das wesentlich Neue den
bekannten Einrichtungen gegenüber besteht darin, daß die sich während des - Anlassens_
ändernden elektrischen Größen nur zur Auslösung dieser in der mechanischen Kupplung
angeordneten Verriegelungen verwendet werden, daß also in der mechanischen Kupplung
selbst kleine Auslösemagneten geringer Leistung erforderlich sind, welche die Verriegelung
zu einem bestimmten Zeitpunkt aufheben und dadurch die Kupplung einschalten. Die
elektrische Motorgröße wird hier nicht unmittelbar, sondern mittelbar zur Steuerung
des Kupplungsvorganges herangezogen, wobei mechanische Steuerungsglieder zwischen
dem Elektromotor und der Kupplung wegfallen. Die Erfindung hat den Vorteil, daß
zum Kuppeln zwischen Elektromotor und Arbeitsmaschine beliebige Vorrichtungen benutzt
werden können, die gemäß der Erfindung mit magnetisch auslösbaren Sperrvorrichtungen
ausgerüstet sind und unter der Einwirkung der sich während des Anlassens ändernden
elektrischen Größe ausgelöst werden. Man braucht daher bei der Konstruktion der
Kupplung nur wenig Rücksicht zu nehmen auf die Besonderheiten des mit der Arbeitsmaschine
zu kuppelnden Elektromotors. Bei den meisten bereits vorhandenen. Kupplungen wird
es mit geringen Änderungen möglich sein, elektrisch gesteuerte Sperrvorrichtungen
einzubauen. Die Erfindung hat ferner den Vorteil, daß der Elektromotor nicht durch
Anschluß einer elektromagnetischen Kupplung in unzulässiger Weise zusätzlich belastet
zu werden braucht. Sowohl im Hinblick auf die Kupplung, als auch im Hinblick auf
den Elektromotor hat die Erfindung somit den Vorteil, daß beide Teile der Anlage
ihren besonderen Betriebserfordernissen entsprechend ausgebildet werden können.
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In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Abb. i zeigt eine Kupplung für Motoren beliebiger Bauart. Auch die Kupplung, die
in Abb. a im Schnitt und in Abb. 3 im Grundriß dargestellt ist, ist für Motoren
beliebiger Bauart zu verwenden; dagegen zeigt Abb. q. ein Ausführungsbeispiel für
Motoren mit senkrechter Welle im Schnitt, Abb. 5 im Grundriß.
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In Abb. i ist auf der Läuferwelle i die treibende Kupplungshälfte
z fest aufgekeilt, während auf der anzutreibenden Welle 3 die andere Kupplungshälfte
4 sitzt. Die Winkel-
Nebel 5 tragen an ihrem einen Ende die Mitnehmerklötze
6. In die Wicklung 7 des Elektromagneten ragt der Kern 8 hinein, der an dem anderen
Ende des Hebels 5 befestigt ist. Die Feder 9 wirkt entgegen der Zugkraft der Magneten.
Die Welle i kann beispielsweise mit einer Bohrung versehen werden, um die Zuleitungen
io von der Läuferwicklung i i durch das Lager zu den Magnetspulen zu führen. Die
Bohrung wird zweckmäßig durch eine Schraube iz abgeschlossen,. durch die gleichzeitig
die Kupplungshälfte 2 mit der Welle i verbunden wird.
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Die Wirkungsweise dieser Kupplung ist folgende: Während des Anlaufens,
also bei hohem Läuferstrom, ist die Zugkraft der Magneten stärker als die Zugkraft
der Feder und entfernt den Mitnehmerklotz des Hebels 5 von der getriebenen Kupplungshälfte
q.. Läuft der Motor allmählich hoch, so sinkt die Läuferspannung und damit verringert
sich auch die Erregung der Magnete. Die Federkraft wird größer als die Zugkraft
der Magnete. Infolge Wirksamwerden der Federn und infolge der Fliehkraft wird der
Mitnehmerklotz fest gegen die Kupplungshälfte q. gepreßt; dadurch wird allmählich
die Kupplungshälfte q. mitgenommen und damit die getriebene Welle 3.
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Auch in Abb. 2 und 3 ist auf der Läuferwelle i die treibende Kupplungshälfte
2 fest aufgekeilt, während auf der getriebenen Welle 3 die andere Kupplungshälfte
q, sitzt. Zwischen den Ansätzen 14 der treibenden Kupplungshälfte 2 sind Elektromagnete
angebracht, von denen jeder aus einer Wicklung 7 und einem Kern 8 besteht. Gegenüber
den Magneten befinden sich die Anker 13, die während der Anlaufperiode, d. h. wenn
der durch die Magnete fließende Strom hoch ist, angezogen werden. Bei steigender
Drehzahl sinkt der Strom, die Zugkraft der Magnete verringert sich, und die Anker
13 werden durch die Fliehkraft fest gegen die äußere Kupplungshälfte 4 gepreßt.
Bei dem in Abb. q. und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt der Motor auf der
senkrechten Welle i. Die obere Kupplungshälfte 2 ist als Scheibe ausgebildet, in
der die Aussparungen 15 und 16 vorgesehen sind. Auf ihr sind die Magnete 6 mit der
Wicklung 7 und den Kernen 8 angebracht. Die Magnetkerne 8 tauchen in die Aussparungen
16 ein. Die untere Kupplungshälfte q. trägt eine oder mehrere Reibflächen 2o, die
ringförmig ausgebildet sein können. Der Magnetanker 17 ist zweckmäßig als ringförmige
Scheibe ausgebildet und reicht mit seinen Ansätzen 18 in die Aussparungen 15 der
oberen Kupplungshälfte hinein. Läßt infolge sinkenden Stromes die Zugkraft der Magnete
nach, so fällt der Anker 17 infolge seines Gewichtes auf die Reibflächen 2o der
unteren Kupplungshälfte. Die Berührungsflächen i9 des Ankers und die Reibflächen
2o werden nicht bearbeitet, um die Reibung zwischen Anker und Kupplungshälfte q.
möglichst groß zu halten, und so ein sicheres Kuppeln zu erreichen.