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Regelsteuerung für den Drehstromasynchronmotorenantrieb einer Brikettpressenanlage
In Brikettfabriken erfordern die Antriebe der Pressen zur Herstellung der Briketts
eine umfangreiche Regelung, und zwar lassen sich hierbei drei verschiedene Regelvorgänge
unterscheiden: i. Die Betriebsdrehzahl der Presse muß mit Rücksicht auf die Struktur
der gerade verwendeten Braunkohle, die von atmosphärischen und geologischen Verhältnissen
abhängig ist, um etwa 30 °% geändert werden können, d. h. die Betriebsdrehzahl muß
zwischen 70 und ioo % der Höchstdrehzahl regelbar sein.
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2. Von Zeit zu Zeit müssen die Formstücke, in denen die Brikettbildung
unter sehr hohem Druck erfolgt und die dadurch mit der Zeit ausgeschliffen werden,
ersetzt werden. Das Einlegen der neuen Formen erfolgt mit Hilfe des langsamlaufenden
Pressenmotors, der die Formstücke langsam vor- und festtreibt. Dies geschieht in
der Weise, daß der auf io % der Höchstdrehzahl heruntergeregelte Pressenmotor
mehrfach nur kurzzeitig eingeschaltet und dadurch die Form stoßweise weitergerückt
wird.
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3. Nach erfolgtem Formeinlegen muß unter Zuhilfenahme von geeigneten
Bindemitteln usw. erst erneut die Brikettbildung in der Form eingeleitet werden.
Dieser Vorgang ist ebenfalls sehr stark von der Struktur der Braunkohle abhängig
und erfordert deshalb eine verschieden lange Zeit - bis zu 15 Minuten -, in der
der Motor von der niedrigen Einlegegeschwindigkeit auf 7o bis So Ofo seiner Höchstdrehzahl
hochlaufen muß. Bei elektrischen Antrieben der Pressen sind schon verschiedene Regelmethoden
bekanntgeworden. Am gebräuchlichsten ist die Verwendung von Drehstromasynchronmotoren,
bei denen die gewünschte Drehzahlregelung durch Widerstandsschaltung im Läuferkreis
vorgenommen wird. Es handelt sich aber bei den Brikettpressen nicht nur um erhebliche
Leistungen, sondern auch um ziemlich lange dauernde Regelvorgänge, bei `denen sehr
erhebliche Wärmemengen abzuführen sind. Selbst wenn durch reichliche Bemessung der
Widerstände verhindert wird, daß die Widerstände glühend werden und womöglich selbst
eine Entzündung des j a immer in den Räumen vorhandenen Kohlenstaubes hervorrufen,
so bleibt doch die abzuführende Wärmemenge die gleiche. Diese heizt die Raumluft,
trocknet das Staubluftgemisch und erhöht so die Explosionsgefahr im Falle des Auftretens
eines Zündfunkens an einer anderen Stelle.
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Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß diese Regelvorgänge
zwei verschiedene Gruppen bilden. Die Regelung der vollen Betriebsdrehzahl in Abhängigkeit
von dem Zustande der Braunkohle erfolgt nämlich stets für alle Pressen gleichzeitig,
da ja alle Pressen das gleiche Material verarbeiten. Eine Einzelregelung kommt hierbei
nicht in Frage. Im Gegensatz hierzu erfolgen die unter 2) und 3) geschilderten Regelvorgänge
stets nur in einer einzelnen Presse, nie aber gleichzeitig bei mehreren Pressen.
Denn wenn auch wirklich einmal gleichzeitig bei zwei Pressen
die
Formen eines Ersatzes bedürfen sollten, so macht es doch nichts aus, diesen Ersatz
hintereinander vorzunehmen. Die Erfindung besteht nun darin, daß die Regelung nach
i) gemeinsam durch Beeinflussung des Primärkreises der Motoren vorgenommen und für
die Regelung nach 2) und 3) ein umschaltbarer Regelsatz vorgesehen wird, dessen
Bemessung nur die Regelung einer einzigen Presse gestattet und der den Sekundärkreis
der Motoren beeinflußt.
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An sich sind beide Regelarten bekannt, ihre Vereinigung beseitigt
aber einerseits die Schwierigkeiten, die sich sonst für den Übergang von der Einzelregelung
auf die gemeinsame Regelung ergeben, andererseits fallen dadurch auch die oben beschriebenen
Gefahrenpunkte für den Betrieb in Brikettfabriken fort.
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Die Zeichnung zeigt eine Prinzipanordnung der Erfindung für 6 Brikettpressen
P,-P6, die von Drelistrommotoren mit Schleifringläufern angetrieben werden, die
ihren Strom über die Schalter 1),-D, aus dem Netz N, beziehen. Auf dieses Netz iN',
arbeitet der Drehstromgenerator G, der von einer in der Drehzahl veränderlichen
Antriebsmaschine, hier einer Dampfturbine T, angetrieben wird. An die Schleifringe
jedes :Motors ist ein Umschalter (7,-LTB angeschlossen, der in der Betriebsstellung
die Schleifringe kurzschließt, in seiner anderen Stellung aber diese an das Netz
N, anschließt. Auf dieses Netz N., arbeitet der kleine Regelsatz, der aus dem Motor
H besteht, der im Ausführungsbeispiel über ein Vorgelege von dem Regelmotor R angetrieben
wird und dessen Ständer über .den Schalter E von einem konstanten Netz R,
S, T gespeist wird. Vorgelege und Regelmotor R können aber auch durch jede
andere regelbare Antriebsmaschine ersetzt werden, wie z. B. durch einen polumschaltbaren
Motor, eine in Leonardschaltung betriebene Gleichstrommaschine oder eine Dampfmaschine.
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In der Zeichnung ist der Antrieb der Presse P4 mit dem Netz N. verbunden.
Wie ersichtlich, ist jetzt der Antriebsmotor von P4 mit dem Hintermotor H in einer
elektrischen Gleichlaufschaltung verbunden, da über Unischalter und Netz N. die
Schleifringe beider Maschinen miteinander verbunden sind. Der Antriebsmotor von
P4 kann also nur die Drehzahl annehmen, mit der der Hintermotor H von seiner Antriebsmaschine
R angetrieben wird.
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Der Regelvorgang spielt sich also so ab, daß zum Einlegen einer neuen
Form der Pressenmotof vom Netz N, abgeschaltet und die Presse stillgesetzt wird.
Darauf wird die neue Form eingelegt und der Umschalter nach rechts umgelegt. Dann
werden alle 3 Maschinen, P4, H und R durch Einlegen der Schalter D4 und E
gleichzeitig eingeschaltet. nachdem die Widerstände am Regelmotor R so eingestellt
worden sind, daß der Hinterinotor H mit io °% der vollen Drehzahl angetrieben wird.
Mit dieser Geschwindigkeit erfoIgt das Feststoßen des Formstückes, wozuder Motor
mehrfach kurzzeitig eingeschaltet wird. Danach wird durch langsame Hochregelung
der Drehzahl des Regelmotors R der Antrieb in der gewünschten #Zeit auf etwa 7o
bis #go °/o der Höchstdrehzahl hochgefahren und schließlich durch Umlegen des Umschalters
U4, d. h. Kurzschließen des Läufers des Pressenmotors die Presse auf die jeweils
zu fahrende Betriebsdrehzahl gebracht.
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Beträgt die augenblickliche Betriebsdrehzahl auch nicht mehr als 70
% der Höchstdrehzahl, so folgt die Umschaltung an sich ohne Stoß. Liegt die augenblickliche
Betriebsdrehzahl dagegen wesentlich höher, als z. B. bei 85 bis iooü/o, so
wird beim Umschalten ein Stoß auftreten. Um diesen zu vermeiden, ist die gestrichelt
eingezeichnete Anordnung vorgesehen, bei der nicht der Umschalter U4 umgestellt,
sondern zunächst der Schalter A geschlossen und Schalter B geöffnet
wird. Der Pressenmotor P4 läuft jetzt als selbständiger Motor und beschleunigt sich
nach Maßgabe des durch Einlegen des Schalters A vorgeschalteten Widerstandes weiter.
Nach Erreichen der entsprechenden Drehzahl wird Schalter C geschlossen und damit
der Widerstand kurzgeschlossen, worauf der Motor P4 sich auf die volle Betriebsdrehzahl
beschleunigt. Erst jetzt erfolgt die Umschal-' tung des Umschalters U4, und zwar
nur mit geringer Strombelastung bzw. stromfrei. Die Umschalter U,-LT, können daher
verhältnismäßig klein gewählt werden. Die drei Schalter A, B und C sind dagegen
Leistungsschalter.
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Es ist leicht einzusehen, daß bei dieser Regelanordnung der Übergang
von der Regeldrehzahl auf die Betriebsdrehzahl ohne lästigen Stoß erfolgt. Hierin
liegt ein wertvolles Merkmal der Erfindung.
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Es macht keine Schwierigkeiten, die Schalter und Steuergeräte so gegeneinander
zu verriegeln, bzw. die gemeinsame Steuerung so auszubilden, daß die einzelnen Schaltvorgänge
nur in der beschriebenen Reihenfolge möglich sind.
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Bei dieser Anordnung ist zwar auch ein Widerstand vorgesehen, aber
da dieser Widerstand nur kurzzeitig für den stoßfreien Übergang auf die Betriebsdrehzahl
eingeschaltet ist und daher nicht stark erwärmt wird, können durch ihn die oben
geschilderten Gefahren nicht entstehen. Auch durch den in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
für
den kleinen Regelmotor R vorgesehenen Widerstand können mit
Rücksicht auf die kleine Leistung dieses Motors diese Gefahren nicht hervorgerufen
werden. Außerdem ist es, da beide Widerstände von den Pressenmotoren entfernt angeordnet
werden können, ohne weiteres möglich, diese Widerstände in einem besonderen Raum
aufzustellen. Schließlich kann an Stelle des Regelmotors R mit Widerstand auch eine
andere regelbare Maschine, beispielsweise eine Turbine, zum Antrieb des Hintermotors
A verwendet werden.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß Pressenmotor und
Hintermotor nicht die gleiche Polzahl zu haben brauchen, sondern ganz verschiedene
synchrone Drehzahl haben können.