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Nlehrmotorenantrieb mit Wechselstrommotoren, die über gittergesteuerte
Entladungsgefäße gespeist, werden Kontinuierliche Walzenstraßen würden bisher so
ausgeführt, daß entweder für sämtliche Stände regelbare Gleichstrommotoren oder
für die Vorstaffel Asynchron- oder Synchronmaschinen verwendet wurden. Es war aber
auf jeden Fall nötig, in den eine Regelung erfordernden Endständen, Gleichstrommaschinen
zu verwenden, für die besondere Motorgeneratoren erforderlich waren. Dies bedingte
verhältnismäßig große. Verluste im Umformer, außerdem mußten die einzelnen Gleichstrommotoren
wegen der rauhen Betriebsverhältnisse in besonderen Räumen aufgestellt werden, da
sie: als Kommutatormaschinen gegen Verunreinigung usw. empfindlich sind. Solche
Maschinen werden in der Regel nur für Spannungen bis zur Größenordnung von 6oo Volt
ausgeführt, so daß wegen, der hohen Leistung dieser Maschinen ein verhältnismäßig
großer Aufwand an Leitungskupfer erforderlich ist. Der Wirkungsgrad einer solchen
kontinuierlichen Straße wird durch den Gleichstromteil ungünstig beeinflüßt; denn
die Umformerverluste sind beträchtlich, und auch die Verluste in den Gleichstrommotoren
sind erheblieh größer, als wenn man .synchrone oder, asynchrone Motoren vorsehen
könnte, deren Verwendung bisher aber daran scheiterte,, daß sie nicht verlustlos
geregelt werden; konnten.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß
den regelbaren . Teilmotoren die gesamte Energie über gittergesteuerte Frequenzumformer
zugeführt wird, .deren Steuerfrequenz in Abhängigkeit von der Drehzahl oder der
Belastung eines als Leitmotor dienenden Antriebsmotors geregelt wird. Das Steuergitter
jedes der Entladungsgefäße wird dabei zweckmäßig an eine Wechselstromquelle, beispielsweise
an eine Synchronmaschine, . angeschlossen,- deren Geschwindigkeit und Frequenz von
der Drehzahl eines der Antriebsmotoren abhängig ist.
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Es ist an sich bekannt, daß man gittergesteuerte Entladungsgefäße
als Frequenzumformer arbeiten lassen kann, und es ist auch bereits vorgeschlagen
worden, die Drehzahlen einzelner Motoren gemeinsam derart zu regeln, daß man ihnen
die gesamte Energie über gittergesteuerte Entladungsgefäße zuführt, welche als Frequenzumförmer
wirken. Bei Antrieben für elektrische Lokomotiven wurde auch vorgeschlagen; mehrere
gleichzeitig
zu regelnde Motoren in Parallelschaltung an ein und denselben gittergesteuerten
Frequenzumformer anzuschließen. Die Erfindung beruht .im., wesentlichen auf der
neuen Erkenntnis, daß sich mit der Anwendung gittergesteuerter Entladungsgefäße;
die als Frequenzumformer wirken, - bei Mehrmotorenantrieben nicht nur Vorteile erzielen
lassen, die auch bei Einzelmotoren bereits: auftreten, sondern daß darüber hinaus
der; ganze Mehrmotorenäntrieb- als solcher eine wesentliche Verbesserung erfährt'
sowohl in' wirtschaftlicher als auch in betrieblicher Hinsieht. -Die Anforderungen,
welche- an die Antriebsmotoren von mehrteiligen Arbeitsmaschinen und an die zu deren
Steuerung dienenden Apparate gestellt werden; sind bekanntlich außerordentlich groß
und mit den Anforderungen eines normalen Einzelmotorenantriebes nicht zu vergleichen:
Die. Motoren müssen vor -allen Dingen zwei-Bedingungen erfüllen. Ihre Drehzahl muß
in einen verhältnismäßig großen Bereich beliebig feinstufig regelbar sein, beispielsweise
im Verhältnis i : io.- Außerdem muß' jede Drehzahl in diesem Bereich mit großer
Genauigkeit konstant gehalten werden können, und schon die kleinsten Drehzahlabweichungen
zwischen zwei Antriebsmotoren der gleichen Arbeitsmaschine müssen ausgeregelt werden
können. Diese' schwierigen Anforderungen konnten praktisch bisher nur durch Elektromotoren
erfüllt werden, die m_ it Kollektoren arbeiten. Es ist bekannt,. welche \Tachteile
damit für Betriebe verbunden sind, bei denen, -wie bei Waiiensträßen,, die unmittelbar
an der. Arbeitsmaschine aufgestellten- Maschinen- und Apparate *-starken - Verschmutzungen.
ausgesetzt sind: Man mußte daher in einem Walzwerk bisher- die Anfriebsmotoren unter-
großem Kostenaufwand in besonderen, dem -übrigen- Betriebsraum gegenüber abgeschlossenen
Räumen aufstellen. Alle Bemühungen, welche darauf gerichtet waren,. Motoren ohne
Keliektoren für Mehrmotorenantxiebe zu verwenden, sind bisher gescheitert. Vorschläge,
-die sich auf die Verwendung von Synchronmotoren beziehen, konnten ebenfalls praktisch
keine Bedeutung erlangen, weil sie zur Regelung der Motoren wiederum Umformer notwendig
machen, die nicht ohne Kollektoren' ausführbar sind, außerdem auch verhältnismäßig_hahe_Kosten
verursachen. _ -Durch die Erfindung--'verden die geschilderten \ achteile grundsätzlich
behoben.- Es können Antriebsmotoren verwendet werden, -die keine Kollektoren haben,
und die zu ihrer Drehzahlregelung dienenden Apparate haben ebenfalls keine Teile,
die dem.räuhen Betrieb eines Walzwerkes nicht gewachsen sind. Ein besonderer Vorteil
dieser Apparate liegt noch darin, daß es ruhende Apparate und keine umlaufenden
Maschinen sind.
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Bei der Beurteilung der Bedeutung der Erfindung ist noch folgendes
zu berücksichtigen: Zu den bisher, bekannten und allgemein üblichen Mehrmotorenantrieben
gehören stets zwei Bestandteile, welche voneinander vollkommen getrennt sind: Die
Stromquelle, welche den Motoren die Energie liefert, also beispielsweise ein regelbarer
Umformer: Weiterhin ist eine besondere Regeleinrichtung- erforderlich, welche lediglich
dazu dient, den Gleichlauf zwischen den einzelnen Motoren aufrechtzuerhalten. Das
wesentlich eue der Antriebsanordnung nach der Er-N N
findung besteht darin,
daß. diese Trennung zwischen den beiden Teilen des Mehrmotorenantriebes aufgehoben
ist und daß beide Teile in einem einzigen Apparat, noch dazu in einem ruhenden Apparat,
vereinigt werden. Das gittergesteuerte Entladungsgefäß ist befähigt: neben der Energielieferung
auch eine beliebig feinstufige Regelung vorzunehmen, wobei diese Regelung die für
einen Mehrinotorenantrieb sehr vorteilhafte Eigenschaft hat, - daß -:. sie -praktisch
verzögerungsfrei arbeitet. Der Erfindung liegt die wichtige Erkenntnis zugrunde,
daß bei Anwendung von gittergesteuerten Entladungsgefäßen für Mehrmotorenantriebe
die- beschriebene Vereinigung von zwei sonst voneinander getrennten Antriebsvorrichtungen
möglich ist, so daß durch die Erfindung ein erheblicher Fortschritt auf dem Gebiete
der Mehrmotorenantriebe erzielt ist: -In -den= Figuren sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Der Einfachheit halber ist die einphasige Darstellung
gewählt, gemeint*ist-eine dreiphasige Ausbildung der Antriebseinrichtung..- In dem
Schaltbild der Fig. i sind i, 2 und 3 die synchronen An= triebsinotoren der-Vorstaffel,,
die unmittelbar von einem vorhandenen Drehstromnetz 30 gespeist werden. Mit 4, 5,
6 und 7 sind die Motoren der Endstaffel bezeichnet, die. ebenfalls als synchrone
öder asynchrone Motoren ausgeführt sind. Sie können, da es. -sich um unempfindliche
Maschinen handelt,- unter Vermeidung eines -besonderen Raumes direkt an die Walzenstraßen
angebaut werden. Die Motoren 4 bis -7 werden von durch Gitter gesteuerte Freqüenzumformer
8, 9, 1o und il gespeist, die als Frequenzumformer wirken. Mit solchen Umformern
-kann -man über die Gitter 12, -13, 14 und i j die- sekundär gelieferte Frequenz
und auch Spannung völlig unabhängig von der Primärfrequenz -durch geeignete Beeinflussung
der - Gitter mittels s3Tnchroner - oder sonstiger Taktgeber, also
ganz
allgemein mit Hilfe einer Steuerspannung regeln. Diese sekundäre Frequenz wird den
Motoren d. bis 7 aufgedrückt, die dadurch den Charakter von beliebig feinstufig
regelbaren Antrieben erhalten. -je nach -den vorliegenden Betriebsverhältnissen
besteht an sich die Möglichkeit, die sekundäre Frequenz der Entladungsgefäße in
beliebigen Grenzen zu verändern. Bei den Motoren 4. bis 7 hängen diese Grenzen davon
ab, wieweit die taktgebenden Maschinen 17 bis 2o in ihrer Drehzahl geregelt werden
können.
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Es besteht nun die .Aufgabe, bei solchen kontinuierlichen Walzenstraßen,
bei denen sich das Walzgut in mehreren Gerüsten gleichzeitig befindet, eine gegenseitige
Aufrechterhaltung ;der relativen -,Geschwindib keiten zu erreichen, welches Problem
in ähnlicher Weise bei Mehrmotorenäntrieben für Papiermaschinen vorliegt. Zu diesem
Zweck ist mit der Welle des Motors 3 der Vorstaffei ein Kegelradgetriebe verbunden,
das eine Leitwelle. r6 antreibt. Auf dieser Leitwelle 16 sitzen konische Riemenscheiben
26, die jeweils über eine konische Gegenscheibe 27, die Steuerquellen, 17 bis 2o
für die Gitter 12 bis 15 der Entladungsgefäße 8 bis i i antreiben. Diese Stromquellen
bestehen im vorliegenden Falle aus kleinen Synchronmaschinen. Wenn man nun mit den
konischen Riemenscheiben 26 und 27 eine gewisse Relativgeschwindigkeit einstellt
und diese sich zwangsläufig den Motoren 4. bis 7 über die Sekundärfrequenz der Umformer
12 bis 15 mitteilt, so werden bei einer Veränderung der Geschwindigkeit des Motors
3, der, als Leitmotor bezeichnet sei, die Motoren ¢ bis 7 entsprechende Geschwindigkeitsänderungen
selbst vornehmen. Ändert man die Drehzahl eines Teilmotors der Endstaffel, wie z.
B. des Motors 5, so kann man die Schaltung mit an sich bekannten Mitteln ähnlich
wie bei Papiermaschinen so treffen, daß hierdurch' die folgenden Maschinen 6 und
7 um: ein verhältnisgleiches Maß in: der Drehzahl heraus- oder heruntergehen. Es
würde dies zu einer Serierischaltung der synchronen Kontaktgeber für die Steuergitter
führen.
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Mitunter kann es bei solchen Straßen erwünscht. sein, die Motoren
zum Schutz vor Überlastungen zu kompoundieren. Man erreicht dies dadurch, daß man
beispielsweise von der Steuerwelle 16 über ein Kegelscheibengetriebe 28 und 2g gemäß
Fig.,2 zunächst ein Differentialgetriebe 21 antreibt; das mit einem synchronen Kontaktgeber
22 :verbunden ist. Die dritte Geschwindigkeitskomponente des Differentialgetriebes
21 ist durch einen kleinen Gleichstrommotor 23: beeinflußt, der über einen Gleichrichter
2:4 und einen Stromwandler 25 an die Ständerzuleitungen des betreffenden Teilmotors
der Straße angeschlossen ist. Steigt die Belastung dieses Teilmotors über ein gewisses
Maß hinaus, so führt der Motor z3 im Differentialgetriebe 21 eine zusätzliche Geschwindigkeitskomponente
ein und erteilt dadurch dem betreffenden Teilmotor je nach den Betriebsverhältnissen
eine weichere oder härtere Charakteristik, also kompoundiert oder gegenkompoundiert
ihn.
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Der große Vorteil einer solchen Anordnung liegt aber darin, daß man
die Teilmotoren q. bis 7, die stets in der Größenordnung von einigen ioo bis einigen
iooo ON. liegen, als Hochspannungsmotoren, ausführen. kann, wobei die Frequenzumformer
8': bis ii,' wenn sie z. B. als gesteuerte Quecksilberdampfgleichrichter ausgeführt
sind, mit einem außerordentlich hohen' Wirkungsgrad arbeiten. Ein solches Walzwerk
weist gegenüber den bisher üblichen Walzwerken mit regelbaren Gleichstrommotoren
somit ganz wesentliche Vorteile auf, die durch die Einfachheit der Motoren gegeben
sind und durch eine überaus , einfache und leichte -Beeinflussung ihrer Drehmomentcharakteristik
bedingt sind. Ferner sind sämtliche Anlaßeinrichtungen, in erster Linie Schützensteuerungen
u. dgl., die stärkstem Verschleiß unterworfen sind, durch eine solche Anlage überflüssig
geworden, wodurch ferner viel zur Einfachheit und Betriebssicherheit beigetragen
wird. Selbstverständlich ist die Anordnung gemäß der Erfindung auf kontinuierliche
Straßen aller Art verwendbar, ganz gleich, ob es sich um Blechstraßen, Bandwalzwerke,
Papiermaschinen usw. handelt.