-
Schaltung zur Regelung eines in Leonardsteuerung betriebenen Gleichstrommotors
Die Erfindung betrifft die Schaltung eines in Leonardsteuerung betriebenen Gleichstrommotors
und bezweckt, mit kleinen, wenig umfangreichen Steuerapparaten einen kräftigen Anlauf
und eine möglichst feinstufige und verzugslose Regelbarkeit des Motors zu erreichen,
wobei auch unbeschadet etwaiger Belastungs- und Netzspannungsschw ankungen die Gangart
des Motors sich stoßfrei der jeweiligen Steuerschalterstellung anpaßt bzw. sich
entsprechend dieser hält. Weiter sind Mittel zur genauen und störungsfreien Umsteuerung
des Motors vorgesehen.
-
Das Hauptmerkmal der Erfindung ist ein in den Stromkreis der Fremderregung
des Leonardgenerators eingeschaltetesDämpfungsaggregat, das mittels eines Steuerschalters
in seiner Spannung geregelt wird und so den Lauf des Arbeitsmotors bestimmt. Das
Dämpfungsaggregat besteht grundsätzlich aus zwei Nebenschlußmaschinen, deren Anker
auf einer gemeinsamen Welle sitzen oder sonstwie starr miteinander gekuppelt sind.
Der eine Anker dieses Aggregats wird, in Reihe mit der Erregervorrichtung des Steuergenerators
liegend, an die Netzspannung angeschlossen; er ist fremderregt und seine Erregung
regelbar. Der andere Anker besitzt eine konstante Fremderregung und wird an die
volle Netzspannung angeschlossen. Er dient dazu, die Umdrehungszahl des Dämpfungsaggregates
konstant zu ,halten. Durch Schließen des Steuerschalters wird die volle Netzspannung
auf die Erregung des Leonardgenerators wirksam. Die Folge ist, daß dieser schnell-
und übererregt wird, so daß seine Ankerspannung rasch ansteigt und der Arbeitsmotor
auch unter Last sicher änläuft. Das Dämpfungsaggregat fängt unmittelbar nach dem
Einschalten ebenfalls an zu laufen, und es entsteht an dem in Reihe mit dem Leonardgenerator
liegenden Anker eine der Netzspannung entgegengerichtete elektromotorische Kraft,
welche die Felderregung und damit die Ankerspannung des Leonardgenerators nunmehr
auf den für den ruhigen Lauf des Arbeitsmotors auf der ersten Steuerstufe erforderlichen
Betriebswert herabdrückt. Von Stufe zu Stufe wiederholt sich diese anfängliche Übererregung
des Generators bis zum Einsetzen der Gegenwirkung des Dämpfungsaggregats. Die Änderung
dieser Drosselwirkung durch Verstellung des Steuerschalters gestattet das Feld des
Leonardgenerators zur Änderung seiner Drehzahl zu regeln. Gegenüber bekannten Erregermaschinen
zur schnellen Erregung- und Aberregung beim Anfahren urid bei Abänderung der Drehzahl
dient also das Dämpfungsaggregat zur Drosselung der Generatorspannung nach einer
anfänglich freien Beschleunigung des Arbeitsmotors auf die gewollte Drehzahlstufe.
Die
Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Schaltung nach der Erfindung.
-
R, rr, ist der Arbeitsmotor, der von dem Generator L, l2 in Leonardschaltung
betrieben wird. Die Erregerleistung für die Wicklung h des Leonardgenerators
L wird von einer Fremdspannungsquelle F, beispielsweise vom Netz, geliefert
und durch das mittels des Steuerapparates S geregelte Dämpfungsaggregat D geregelt,
das aus einem Motorgenerator mit den Ankern dl, d2 und den Feldwicklungen d4,
da besteht. Die Feldwicklungen d4, da liegen am Netz F, so daß die
Maschinen dl, 4.
stets erregt sind. Von den Bürsten a, b des
Ankers dl zweigen die Leitungen für die Fremderregung 1l des Leonardgenerators ab;
in Reihe mit h liegt der Generatoranker d2.
-
Bei einer Rechtsbewegung der Steuerschalterkontakte S1, S2 aus der
gezeichneten Nulllage heraus nach I wird zunächst die Felderregung da des
Dämpfungsaggregates durch Änderung der eingeschalteten Widerstandsstufen S3 geändert,
zugleich der Netzstrom über Schiene x, Schiene 3, den Endlagenschalter El, die Bürste
b in den Motoranker dl und über Bürste a zurück hur Schiene 2 geleitet. Die beiden
Anker des Dämpfungsaggregates drehen sich.
-
Im Augenblick des Einschaltene der ersten Steuerstufe von S erhält
somit die Generatorerregerwicklung 1l die volle Netzspannung (dabei,ist angenommen,
daß der im Erregerkreis liegende Ohmsche Widerstand des Ankers d2 bei Bemessung
der Wicklung 1l berücksichtigt ist).
-
Infolge dieser Schnellerregung wird die Ankerspannung desLeonardgeneratorsLrasch
ansteigen. Da gleichzeitig, wie vorher erwähnt, das Dämpfungsaggregat D zu laufen
beginnt, so entsteht an den Bürsten des Generatorankers d2 eine der Netzspannung
entgegengerichtete, in ihrer Größe vom eingeschalteten Steuerschalterwiderstand
abhängige Spannung. Hat sodann das Dämpfungsaggregat D seine volle Drehzahl erreicht,
so hat auch die Felderregung und somit die Ankerspannung des Leonardgenerators L
für die betrachtete unterste Steuerstufe ihren entsprechenden Betriebswert angenommen.
Mit zunehmender Verstellung der Steuerkontakte S1, SZ aus der Nullage heraus wird
-das Erregerfeld da des Generators des, Dämpfungsaggregates durch Vorschalten
weiterer Widerstandsstufen allmählich geschwächt und schließlich ausgeschaltet,
so daß der Anker d2 auf der letzten Steuerstufe (Stellung II) nur mehr als Ohmscher
Widerstand im Stromkreise der Nebenschlußwicklüng h des Leonardgenerators L liegt,
wobei der Arbeitsmotor R seine höchste Drehzahl erreicht. Der SteuerschalterS dient
durch Feldbeeinflussung, wie vorstehend angenommen, oder durch Bürstenverschiebung
lediglich zur Regelung der Spannung einer kleinen Dämpfungsmaschine, also zur Regelung
kleinerEnergien; seine Abmessungen sind daher beträchtlich kleiner, als wenn er
unmittelbar den Leonardgenerator zu regeln hätte.
-
Die Höhe der Anlaufspannung sowie der zeitliche Verlauf des Herabdrückens
dieser Spannung auf den untersten Betriebswert läßt sich durch entsprechende Bemessung
des Ankers d2 bzw. des Feldes d3 sowie durch Regelung des Anlaufes des Dämpfungsaggregates
D in weitestem Maße den jeweils vorliegenden Verhältnissen anpassen.
-
Auch ist mit dem Dämpfungsaggregat ein sicherer Schutz der Wicklung
h des Leonardgenerators gegen Überspannung bei plötzlichem Ausschalten durch die
Endlagenschalter El, E2 gegeben, wie solche beim Einlaufen des von R angetriebenen
Teils in seine Grenzlagen, z. B. bei Schiffsruderanlagen, Fördereinrichtungen, erforderlich
sind. Der Motoranker dl ist deshalb mit der Erregerwicklung h parallel geschaltet,
so daß, wenn einer der Endlagenschalter El oder E. in Tätigkeit tritt, sowohl der
Anker dl als auch die Wicklung 1l die zugeführte Spannung verliert. Die Wicklung
l, gibt in diesem Falle ihre magnetische Energie an das Dämpfungsaggregat D ab;
eine hohe Selbstinduktionsspannung kann in ihr nicht entstehen.
-
Werden die Kontaktstücke S1, S2 des Steuerschalters S gegenüber der
bisherigen Annahme nach links verschoben, so verläuft der Strom über den Endlagenschalter
E2 umgekehrt durch dl; das Dämpfungsaggregat D und ebenfalls der Arbeitsmotor R
kehren ihre bisher vorausgesetzten Drehrichtungen um. Hierbei wird zuvor, sobald
die Regelkontakte S1, S2 die Nullage passieren, der Anker dl des DämpfungsaggregatesD
vermittels des Schaltkontaktes S2 über eine gemäß Patent 503 6o5 im Magnetgehäuse
des Leonardgenerators L eingebaute Querfeldwicklung kurzgeschlossen. Der Abbremsstrom
des Dämpfungsaggregates vernichtet dadurch schlagartig jede Remanenzwirkung im Leonardgenerator
L. Unter Umständen genügt es auch, unter Weglassen der Querfeldwicklung denDämpfungsmotor
dl mit der Haupterregung 1l des Leon.ardgenerators kurzzuschließen, wodurch der
auftretende Ankerbremsstrom schlagartig der vorher in der Erregerwicklung wirksamen
Netzspannung . entgegentritt. Das Dämpfungsaggregat D kommt sofort zum Stillstand
und ist für die Einleitung einer neuen Steuerbewegung sowohl im vorhergehenden als
im umgekehrten Sinne bereit.
-
Zur stoßfreien Compoundierung und weiteren
Vergrößerung
des Motorregelbereichs durch Herabdrücken des untersten Wertes der Regelspannung
ist auf dem Magneten für den Anker d, des Dämpfungsaggregates D eine Wicklung c
angeordnet, die in Parallelschaltung an gleichpoligen Bürsten des Leonardgenerators
L und des Arbeitsmotors R liegt. Damit geht ein von der Belastung des Arbeitsmotors
abhängiger Zweigstrom durch die Wicklung c, und die vom Anker d2 geregelte Spannung
für die Erregerwicklung l, des Leonardgenerators ist auch vom Ankerstrom im Leonardsatz
abhängig. Die Erregung in c wirkt der Haupterregung des Dämpfungsaggregates entgegen,
so daß bei steigender Belastung des Arbeitsmotors die elektromotorische Kraft des
Dämpfungsaggregates kleiner wird und die Spannung an der Felderregung h des Leonardgenerators
steigt. Damit die Gegenwirkung der Wicklung c auch nach dem Umsteuern erhalten bleibt,
ist ihre Zuleitung über .den Steuerschalter S geführt, und die Wicklung c wird beim
Umsteuern vermittels des Kontaktes S2 ebenfalls umgeschaltet.