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Verfahren zum Betriebe von WaIzwerkhilfsmotoren Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Betrieb von Walzwerkhilfsmotoren. In einem Walzwerk findet gewöhnlich
außer einem Hauptwalzenmotor, der das eigentliche Walzwerk antreibt, noch eine Reihe
von Hilfsmotoren Verwendung zum Antrieb verschiedener Hilfsmaschinen, wie Aufwickelvorrichtungen,
Scheren u. a. m. Da diese Hilfsmotoren mit gleicher Drehzahl umlaufen müssen wie
der Hauptwalzenmotor, ist es zur Erzielung eines Gleichlaufes bekannt, mit dem Hauptwalzenmotor
einen Hilfsgenerator, z. B. einen Synchrongenerator, zu kuppeln, an den die einzelnen
Hilfsmotoren angeschlossen werden. Hierdurch erhalten die Hilfsmotoren jederzeit
die Spannung bzw. Frequenz, die der schwankenden Drehzahl des Hauptmotors entspricht.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Drehzahlschwankungen des Hauptmotors und somit
auch der Hilfsmotoren;` die je nach der augenblicklichen Belastung und je nach der
einzustellenden Walzgeschwindigkeit sehr verschieden sein können, beispielsweise
bis zu 50 % der vollen Drehzahl und noch mehr betragen.
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Bisher war es üblich, die meist nur zeitweilig betriebenen Hilfsmotoren
beim Einschalten unmittelbar an die Klemmen des mit dem Hauptmotor gekuppelten Generators
anzuschließen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß, insbesondere bei Hilfsmotoren großer
Leistung oder wenn eine größere Anzahl von Hilfsmotoren gleichzeitig auf den Generator
geschaltet werden sollen, die auftretenden Einschaltströme eine wesentlich höhere
Bemessung des Generators bedingen, als sie für den normalen Dauerbetrieb erforderlich
ist. In manchen Fällen wirken sich die hohen Einschaltströme der Hilfsmotoren sogar
auf den Hauptwalzenmotor ungünstig aus.
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Um ein Netz von dem Anlaufstrom größerer Motoren zu entlasten, ist
es bekannt, diese Motoren mit einem besonderen unabhängigen Hilfsnetz hochzufahren
und anschließend auf das Hauptnetz umzuschalten. Zum Betrieb für Walzwerkhilfsmotoren
ist dieses bekannte Verfahren jedoch nicht brauchbar. Wäre die Drehzahl des Genera
tors, -d. h. also die Drehzahl, bis zu welcher die Hilfsmotören hochgefahren werden
müssen, stets die gleiche, so wäre der Fall sehr leinfach; @es brauchte lediglich
die Frequenz der zusätzlichen Wechselstromque-lle so bemessen zu werden, daß die
Drehzahl des mit
ihr völlig hochgefahrenen Motors mit der Drehzahl
des Generators übereinstimmt. Da jedoch die Drehzahl des Generators fast nieinals
ihren Höchstwert einnimmt, sondern, wie erwähnt, sehr häufig bedeutend kleiner ist,
so würde die Drehzahl des an die zusätzliche Wechselstromquelle angeschlossenen
Hilfsmotors die zu erreichende Drehzahl des Generators weit übersteigen. Selbst
in diesem Falle, d. h. trotz der Hilfsstromquelle für das Hochfahren des Hilfsmotors,
würde also beim 'Umschalten des Hilfsmotors von der Hilfsstromquelle auf den Generator
infolge des Drehzahl- bzw. Frequenzunterschiedes ein starker Stromstoß auftreten.
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Bei andersartigen Antrieben, beispielsweise beim Antrieb von Papierkalandern,
ist ein anderes Verfahren zum stoßfreien Umschalten eines Motors von einem Hilfsnetz
auf ein Hauptnetz bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Motor zunächst an ein Hilenetz
geringer Spannung angeschlossen, so daß er an dieser Spannung bis zu der verhältnismäßig
niedrigen Einziehgeschwindigkeit hochläuft. Um den Motor nach beendigtem Einziehvorgang
auf die hohe Spannung des Hauptnetzes stoßfrei umzuschalten, wird die Spannung des
Hauptnetzes durch zusätzliche Regeleinrichtungen jeweils bis auf den Wert der niedrigen
Hilfsspannung herabgeregelt, so daß die. beiden Spannungen nunmehr für die Umschaltung
künstlich ausgeglichen sind. Zwar ließe sich dieses bekannte Verfahren auf den Betrieb
von Walzwerkhilfsmotoren in der Weise übertragen, daß die Spannung des Hilfsnetzes
vor dem Hochfahren der Hilfsmotoren entsprechend der geringeren Drehzahl bzw. Spannung
des Generators künstlich herabgesetzt würde; durch die hierzu erforderlichen zusätzlichen
Regelgeräte und Steuereinrichtungen wird die Anlage aber sehr verteuert und ihre
Bedienung sehr umständlich.
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Alle diese Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch. vermieden,
daß die Hilfsmotoren, die bei der Inbetriebsetzung mit einer besonderen Wechselstromquelle
unveränderlicher Spannung hochgefahren werden, bereits während des Hochlaufens,
also noch vor Erreichen der Höchstdrehzahl, nach Maßgabe eines dauernden Vergleiches
ihrer Geschwindigkeiten mit derjenigen des Generators genau-in dem Zeitpunkt selbsttätig
an den Generator angeschlossen werden, in welchem ihre Drehzahl mit der augenblicklichen
Betriebsdrehzahl des Generators bzw. des Hauptwalzenmotors übereinstimmt. Bei diesem
Verfahren ist also weder eine Anpassung der zusätzlichen Wechselstromquelle an die
jeweilige Betriebsdrehzahl des Generators bzw. Hauptmotors erforderlich, noch «erden
irgendwelche sonstigen Regelgeräte benötigt. Es wird lediglich ein die beiden zu
vergleichenden Drehzahlen überwachendes Relais beliebiger Art vorgesehen, das in
dem richtigen Augenblick den Hochlauf des Hilfsmotors unterbricht und die Umschaltung
bewirkt.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung das Schaltungsschema
für einen Walzwerhhilfsantrieb dargestellt. Mit dem Hauptwalzenmotor i ist ein Synchrongenerator
2 gekuppelt, an den die Walzwerkhilfsmotoren 3 bis 6 anschließbar sind. Während
des Anlassens wird die Energie für die Hilfsmotoren einem Drehstromnetz 7 entnommen.
Die Hilfsmotoren werden über das Schütz 8 an den Synchrongenerator 2 ünd über das
Schütz 9 an das Wechselstromnetz 7 angeschlossen.
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Zum selbsttätigen Umschalten der Hilfsmotoren von dem Netz 7 auf den
Synchrongenerator 7 dient gemäß der Erfindung ein Relais io. Das Relais io ist als
Waagebalkenrelais ausgebildet und mit zwei Erregerspulen i i und 12 ausgerüstet.
Die Spule i i ist an die Schleifringe des Hilfsmotors 3 angeschlossen, während die
Spule 12 an den Klemmen des Synchrongenerators 2 liegt. Durch ein Gewicht 13 wird
auf den Waagebalken des Relais io eine Kraft ausgeübt, die den Arbeitskontakt 14
zu öffnen sucht. Die beiden Erregerwicklungen ii und 12 sind, wie durch Pfeile angedeutet
ist, derart geschaltet, daß sie beide in gleichem Sinne und entgegengesetzt zum
Gewicht 13 auf das Relais einwirken.
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Der Ausbildung des Relais io liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die
Spannung des Synchrongenerators 2 mit der Drehzahl des Hauptwalzenmotors i geradlinig
zunimmt, während die Spannung an den Schleifringen des Hilfsmotors 3 mit dessen
Drehzahl von der Stillstandsspannung aus geradlinig abnimmt, und daß bei richtiger
Bemessung der Relaisspulen ii und 12 die von diesen Spulen ausgeübte Zugkraft einen
bestimmten Festwert in dem Zeitpunkt unterschreitet, wenn die Drehzahl der Hilfsmotoren
derjenigen des Hauptwalzenmotors gleich ist. Wesentlich ist dabei, daß dieser Festwert
unabhängig ist von der Drehzahl, mit der der Hauptwalzenmotor betrieben wird. Der
Arbeitskontakt 14 des Relais io wird demnach durch das Gewicht 13 in dein Augenblick
unterbrochen, in dem die Hilfsmotoren die gewünschte Drehzahl erreicht haben.
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Die Wirkungsweise der Umschalteinrichtung nach der Erfindung ist folgende:
Durch den Einschaltdruckknopf 15 werden die Hilfsinotoren 3 bis 6 über das Schütz
9 an das Drehstromnetz 7 angeschlossen. Wegen der
an den Schleifringen
des Hilfsmotors 3 auftretenden Stillstandsspannung spricht das Relais io an und
schließt seinen Kontakt 14. Über diesen Kontakt bleibt die Erregerspule des Schützes
g auch nach dem Wiederausschalten des Druckknopfschalters 15 eingeschaltet, wobei
in dem Stromkreis die Hilfskontakte 16 des Schützes g und die Hilfskontakte 17 des
Schützes 8 liegen. Durch den Relaiskontakt 1q. wird ferner das Hilfsschütz 18 eingeschaltet,
welches sich über den Ausschaltdruckknopf ig und eigene Hilfskontakte 2o hält.
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Sobald die Drehzahl der Hilfsmotoren derjenigen des Synchrongenerators
2 gleich ist, nehmen die von den Spulen ii und 12 des Relais io ausgeübten Zugkräfte
so weit ab, daß die Gegenkraft des Gewichtes 13 überwiegt und den Kontakt 1d. unterbricht.
Dadurch wird das Schütz 9 abgeschaltet, und über dessen Hilfskontakt 21 sowie über
die Arbeitskontakte des Hilfsschützes 18 wird <las Schütz 8 eingeschaltet. Die
Hilfsmotoren 3 bis 6 sind jetzt mit dem Synchrongenerator 2 verbunden und laufen
dann zwangsläufig mit einer dem Hauptwalzenmotor entsprechenden Drehzahl. Sollen
die Hilfs-Inotoren wieder abgeschaltet werden, so wird der Schalter ig ausgeschaltet
und dadurch das Hilfsschütz 18 abgeschaltet.
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Obwohl die Erfindung von besonderer Bedeutung für Walzwerkhilfsmotoren
ist, kann sie auch für andere Antriebe verwendet werden, bei denen die Aufgabe gestellt
ist, einen oder mehrere Motoren an einen mit verschiedener Drehzahl betriebenen
Generator anzuschließen, um dadurch zwischen den :Motoren und dem Generator bzw.
einer Hauptwelle, mit der der Generator gekuppelt wird, gleiche oder verhältnisgleiche
Drehzahl zu halten.