DE649080C - Gleichlaufregeleinrichtung fuer Mehrmotorenantriebe mit in einem festen Drehzahlverhaeltnis zueinander laufenden Wechselstromkommutatormotoren - Google Patents

Description

• Gleichlaufregeleinrichtung für Mehrmotorenantriebe mit in .einem festen Drehzahlverhältnis zueinander laufenden Wechselstromkommutatormotoren Es sind Steuervorrichtungen für elektrische Motoren bekannt, durch welche die Drehzahlen verschiedener Motoren, die verschiedene Maschinen oder Maschinenteile antreiben, in einer vorher bestimmten, aber verstellbaren Abhängigkeit voneinander gehalten werden können. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anlaufschaltung für die mit einer derartigen Steuervorrichtung ausgerüsteten Motoren zu schaffen und die letzteren in den EinfluBbereich der Drehzahlüberwachungseinrichtung während des Hochlaufens auf die normale Tourenzahl zu bringen.
• Der Erfindungsgegenstand ist besonders für Wethselstromkommutatormaschinen geeignet, deren Drehzahl durch Bürstenverstellung geregelt wird. Das weiter unten beschriebene Ausführungsbeispiel steht deshalb auch im Zusammenhang mit einer solchen Motortype.
• Der wesentlichste Teil der bekannten Drehzahlregelvorrichtung besteht aus einem- als Synchronmaschine ausgebildeten Verstellmotor, der mit einem Arbeitsmotor, dessen Drehzahl überwacht werden soll, mechanisch über ein verstellbares Vorgelege gekuppelt ist. Ständer und Läufer dieses Verstellmotors sind jeder für sich drehbar angeordnet. Der Läufer wird von dem Arbeitsmotor angetrieben, während der Ständer des Verstellmotors mit der Bürstenverstellvorrichtung des gleichen Motors verbunden ist. Die Anker der als Regelorgan dienenden Verstellmotoren werden von einem normalen Synchrongenerator bzw. einer Wechselstromdynamo gespeist, die ein Motor konstanter Drehzahl (Leitmotor) antreibt.
• Wenn der Verstellmotor über bezüglich des Übersetzungsverhältnisses genau abgestimmte Riemen- bzw. Zahnradvorgelege mit dem Arbeitsmotor mechanisch gekuppelt ist, liegt es auf der Hand, daB bei einer bestimmten Frequenz des Leitgenerators eine bestimmte Drehzahl des Arbeitsmotors gefunden werden kann, bei welcher sich der frei bewegliche, mit der Bürstenbrücke gekuppelte Ständer des Verstellmotors nicht bewegt. Falls .die Drehzahl des Arbeitsmotors niedriger .ist, als sie diesem Gleichgewichtszustand entspricht, dreht sich der Ständer des Verstellmotors in einer bestimmten Richtung. Ist die Drehzahl dagegen zu hoch, dreht sich der Ständer in der entgegengesetzten Richtung. Da der letztere jedoch mit der Bürstenverstellvorrichtung des Arbeitsmotors gekuppelt ist, wird die zu hohe oder zu niedrige Drehzahl sofort beseitigt.

  Bevor der Arbeitsmotor anfährt, werden

  seine Bürsten gewöhnlich in eine bestimmte

  Stellung gebracht, die in den meisten Fällen.

  der niedrigsten Anfahrdrelizahl entspricht.'.

  Die niedrigste Anfahrdrelizahl :wird allef@

  Wahrscheinlichkeit stach kleiner als die de.r.

  Leitfrequenz des Verstellinotors entsprechende

  AnfahrdreIizahl sein. Deshalb wird sich der

  Ständer drehen und die Bürstenbrücke des

  Arbeitsmotors im Sintre zunehmender Dreh-

  zahl verstellen, bis die Drehzahl erreicht ist,

  bei welcher der Ständer zum Stillstand

  kommt. Wenn jedoch das 7_,ahnradülier-

  setzungsverhältnis zwischen dein Ständer des

  Verstellinotors und der Bürstenverstellvoi-

  riclitung des Arlieitsniotors zum Zwecke der

  Erzielung einer empfindlichen Drehzahlrege-

  lung ziemlich niedrig gewählt worden ist,

  wird der Ständer die Bürstenbrücke so schnell

  bewegen, daß dadurch leicht eine Beschädi-

  gung des Arbeitsmotors oder der Regelein-

  richtung eintreten kann. Man hat bisher diese

  Schwierigkeit z. B. dadurch überwunden, daß

  inan die. Bürstenverstelleinriclitung von dein

  Ständer -des Verstellmotors entkuppelt und

  die Bürstenverstellvorriclitung so lange finit

  Hilfe anderer Mittel bedient, bis die normale

  Drehzahl des Arbeitsmotors erreicht ist.

  Dann erst wird der Stander des @-erstell-

  motors wieder mit der Biirstenverstellvorricli-

  tung gekuppelt.

  Der durch die vorliegende Erfindung er-

  zielte technische Fortschritt zeit sich nun

  darin, dall diese umständliche und nachteilige

  vorerwähnte Entkupplung während des An-

  laufvorganges entfällt, der Ständer des Ver-

  stellinotors also dauernd mit der Bürstenver-

  stellvorrichtung des Arbeitsmotors in kraft-

  schlüssiger @-erbindung verbleiben kann.

  Diese Wirkung wird durch die Beschränkung

  der Bewegung des Standers des Verstell-

  niot@,rs während der _znlatifperiode erzielt.

  Dabei bleibt jedoch die Empfindlichkeit der

  F

  rehzahlregelung bei normalen Drehzahl-

  bedingungen unberührt. Erreicht wird (lies

  bei der zur Begrenzung ihres Wirkungs-

  bereiches in den Endstellungen niit niechani-

  schen Anschlägen vel-selleiten Bürstenver-

  stellvorrichtung gernälll der Erfindung da-

  durch, dal3 diese Anschläge beine Anlaufest

  des Arbeitsmotors durch einen Hilfsmotor,

  der in Abhängigkeit von der Drehzahl des

  Arbeitsmotors geschaltet wird, zur \-erz<ige-

  rung des Anlaufvorganges verschoben werden.

  Gleichlaufregeleinrichtungen für Kollektor-

  e41 bei denen der Wirkungsbereich der

  Drelizahlregelvorrichtung beschränkt ist, sind

  zwar nicht mehr neu, doch dienen bei der be-

  kannten Anordnung nur besondere räumlich

  feststehende Endschalter als Begrenzungs-

  elemente.

  Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Er-

  findung ist der, daß die Bürstenbrücke selbst-

  _.tätig in) Sinne eines zunehmenden Dreh-

  iriowentes des Arbeitsmotors bewegt wird,

  -'w-enri das von diesem Motor verlangte Dreh-

  - ntcinient höher ist, als es der normalen Bür-

  stenstellung entspricht. Die Bürsten werden

  dann selbsttä tig auch wieder in die normale

  Ausgangsstellung zurückbewegt.

  Die Zeichnungen geben ein Ausführungs-

  beispiel wieder. Fig. i zeigt in perspektivi-

  scher Darstellung den Arbeitsmotor mit seiner

  Regelvorrichtung. Fig. 2 veranschaulicht das

  Schaltschema der gesamten Anordnung.

  Wie aus der Fig. t zu ersehen ist, treibt

  der Arbeitsmotor i den Läufer des Verstell-

  niotors 2 durch einen Riemen 3 über die

  Kegelriemenscheiben d und 5 an. Der Stän-

  der des Verstellniotors 2 ist auf der Welle 6

  gelagert, die mit der Gegenwelle 7 durch die

  Zahnräder 8 und g gekuppelt ist. Die Gegen-

  welle ; ist wiederum mit dem Betätigungs-

  organ to der Bürstenverstellvorrichtung über

  den Kettentrieb r i verbunden. An der Kegel-

  rienienscheibe.f ist ein Zentrifugalschalter 12

  montiert, welcher derart wirkt, daß die Kon-

  takte 13 lind 14 kurzgeschlossen sind, wenn

  der Arlxitsniotor stillsteht, deren Überbrük-

  kting aber aufgehoben wird, wenn der Ar-

  beitsmotor eitre bestimmte Drehzahl erreicht

  hat, die etwas unterhalb der niedrigsten Ar-

  beitsdrehzahl liegt. Eine Verstellvorrichtung

  i_3 gestattet, (las Drelizahlverh:iltnis zwischen

  dem Arbeitsmotor r und dein Verstellmotor 2

  zu ändern. Eine Hülse 16 ist frei beweglich

  auf (fier Gegenwelle 7 angeordnet und kann

  durch den Hilfsmotor 17 über eine Schnecke

  i8 und ein auf der Hülse montiertes Schnek-

  1>etirad ig gedreht werden. Ein Mitnehmer-

  bolzen 2o ist am Zahnrad g angebracht, das

  andere Ende dieses Bolzens greift in einen

  Schlitz 21 des Schneckenrades ig ein. Auf

  der Hülse 1ö ist eine Kontaktscheibe 22 be-

  festigt, deren Aufgabe weiter unten noch

  näher erläutert wird. Der Kontaktarm 23

  ist auf der Gegenwelle 7 befestigt und ist mit

  Bürsten versehen, welche mit Kontakt-

  segmenten der Kontaktscheibe 22 zusammen

  arbeiten. Endlich sei noch erwähnt, daß der

  Verstellniotor 2 vorn Leitgenerator über drei

  Schleifringe 24 gespeist und die Gleichstrom-

  erregung über die beiden Schleifringe -25 zu-

  geführt wird.

  Die Fig. 2 zeigt ein Schaltschema der ge-

  samten elektrischen Anordnung. Die ent-

  sprechenden Teile in Fig. i und 2 sind mit

  den gleichen Bezugszeichen versehen. Der

  Arbeitsmotor i wird über das Schütz 34 und

  die Überstronirelaisspulen .40u und .4i° von

  den Sammelschienen 26, 27 lind 28 des Haupt-

  netzes gespeist. Der Hilfsmotor 17 liegt über

  Umkehrschütze 35, 36 an der gleichen Spannungsquelle. Die Ankerschleifringe des Verstellmotors 2 werden über drei Pole des fünfpoligen Schützes 37 von den die Leitfrequenz führenden Sammelschienen 29, 30, 31 aus gespeist. Die Felderregung dieses Verstellmotors liegt über die restlichen zwei Pole des Schützes 37 an einer Gleichstromquelle mit den Sammelschienen 32 und 33. 34a, 35a, 36a und 37a stellen die Betätigungsspulen der Schütze 34, 35, 36 und 37 dar. Die Hilfsschütze 38 und 39 werden durch die Spulen 38" und 39a betätigt. Das Schütz 34. hat eine normal offene Verriegelung 34b und eine mit Zeitverzögerung arbeitende Verriegelung 34c, welche einige Minuten, nachdem -las Hauptschütz 34 angesprochen hat, ihre Kontakte schließt. Das Schütz 37 hat eine normal offene Verriegelung 37b und eine normal geschlossene Verriegelung 37c. Die letztere öffnet nur, wenn das Schütz 37 anspricht. Das Schütz 39 hat eine normal offene Verriegelung 39U. Mit 4o und 41 sind die Kontakte des durch die Spulen 40" 'und 41a betätigten LTberstromrelais bezeichnet. Ein Haltedruckknopf ist mit dem Bezugszeichen 4 2 versehen. Wenn die Bürstenbrücke des Arbeitsmotors in der normalen Anlaufstellung steht, ist -die Verriegelung 44 geschlossen und der Endschalter 43 geöffnet. Befindet sich dagegen die Bürstenbrücke in irgendeiner anderen Position, ist die Kontaktbrücke 44 geöffnet und die Verriegelung 43 geschlossen. -Die Hauptschaltwalze 45 hat drei Stellungen a, b und c, die der vorbereitenden Schaltstellung, der Schleichdrehzahl und der normalen Drehzahl entsprechen. Die genannte Schaltwalze besitzt Kontaktfinger 46, 47, 48 und 49. Die Kontaktscheibe 22 besteht aus Isoliermaterial, an deren einer Seite Kontaktringe 5o, 51 und 52 und an deren anderer Seite ein Kontaktring 53 und Kontaktsegmente 54 und 55 angebracht sind. Verbindungen führen durch das Isoliermaterial vom Kontaktring 5o zum Kontaktring 53, vom Ring 51 zum Segment 55 und vom Ring 52 zum Segment 54. Auf der einen Seite der Scheibe schleifen auf den Kontaktringen 50, 51 und 52 feststehende Bürsten, während auf der anderen Seite der Bürstenarm a3 den Kontaktring 53 entweder mit dem Kontaktsegment 55 bzw. dem Kontaktsegment 54 verbindet oder entsprechend der von ihm eingenommenen Stellung die genannten Verbindungen aufhebt.
• Wenn die Hauptschaltwalze sich in der vorbereitenden Stellung a befindet, sind die Kontakte 46 und 47 durch die Beläge der Schaltwalze kurzgeschlossen. Damit ist ein Stromkreis geschlossen. der von der Sammelschiene 28 über die Kontakte 46 und 47, den Haltedruckknopf 42, die ÜberstromrelaiskOntakte 40 und 41 und die Schätzspule 38a zur Sammelschiene 27 führt. Das Schütz 38 wird so geschlossen, und die Sammelschiene 28 wird damit über das Schütz 38 mit dem Kontakt 47 verbunden. Der Stromkreis wird über den Haltedruckknopf 42 und die Überstromrelais 4o und .1.i sowie die Schätzspule 38" geschlossen.
• Unter der Voraussetzung, daß der Arbeitsmotor stillsteht oder nahezu stillsteht, ist der Zentrifugalschalter 12 geschlossen. Es besteht daher ein Stromkreis, von der Sammelschiene 28 ausgehend, über die Schüttspule 39a, die Kontakte 13 und 14 zur Sammelschiene 27. Das Schütz-39 und die Verriegelung 39v sind deshalb geschlossen.
• Wird die Hauptschaltwalze 45 nach der Stellung b, die der Schleichdrehzahl entspricht, gedreht, so werden die Kontaktfinger .I7 und 48 miteinander verbunden und ein Stromkreis über die Schätzspule 34a geschlossen, vorausgesetzt, daß die Bürstenbrücke in ihrer Ausgangsstellung die Verriegelung .4.4 überbrückt hält. Das Schütz 34 wird deshalb ansprechen und den Arbeitsmotor i an die Sammelschienen 26, 27 und 28 legen. Nimmt man an, daß das Anfahrmoment des Arbeitsmotors bei der normalen Anlaufbürstenstellung groß genug ist, so wird der Arbeitsmotor bis zu seiner Schleichdrehzahl auflaufen und den Zentrifugalschalter 12 öffnen, also die Kontaktbrücke 13, 14 anheben. Dadurch wird bewirkt, daß das Schütz 39 abfällt.
• Bewegt man den Hauptfahrschalter 45 weiter bis zu seiner Stellung c, die der normalen Drehzahl entspricht, so werden die Kontaktfinger 47, 48 und 49 miteinander verbunden und, vorausgesetzt, daß genügend Zeit nach dem Ansprechen des Schützes 34 verflossen ist, die mit Zeitverzögerung arbeitende Verriegelung 34e geschlossen, so daß ein über die Schätzspule 37a führender Stromkreis geschlossen ist und deshalb das Schütz 37 anspringt. Damit werden der Ständer und der Läufer des Verstellmotors 2 an Spannung gelegt.
• Der Arbeitsmotor beschleunigt jetzt den Läufer des Verstellmotors 2 durch einen Riemen 3 über Kegelriemenscheiben 4 und 5 bis zu einer Drehzahl, welche etwas unter seiner synchronen Drehzahl liegt. - Der Ständer des Verstellmotors wird deshalb versuchen, sich zu drehen. Nimmt man an, daß die Bürstenbrücke des Arbeitsmotors durch das Betätigungsorgan io im Uhrzeigersinne gedreht werden muß, um eine zunehmende Drehzahl zu erreichen, dann wird der Ständer des Verstellmotors die Gegenwelle 7 im Uhrzeigerpinne zu drehen versuchen; er wird aber erfindungsgemäß in dieser Bewegungsrichtung durch den hlitnelimerbolzetn 20 gehindert, der sich am rechten Anschlag des im Schneckenrad i9 befindlichen Schlitzes 21 befindet. Wenn jetzt das Schütz 37 anspricht, schließt die Verriegelz1119 3; ° den Spulenstromkreis des Schützes 35 über den Kontalctring 51, das Kontaktsegment 55, den Bürstenarm 23 und die Kontaktringe 53 und 5o auf der Kontaktscheibe 22. Durch das Ansprechen des Sclniltze3 35 wird der Hilfsmotor 17 an Spannung gelegt und dreht nun Tiber eine Schnecke 18 das Schneckenrad i9 im Uhrzeigersinne. Der Ständer des Verstellmotors 2 kann jetzt die Gegenwelle 7 bewegen, aber nur entsprechend der Stellung des Schneckenrades ic, in dessen Schlitz 21 der Mitnehmerbolzen 2o Bewegungsfreiheit hat. Die Drehzahl des Arbeitsmotors i wird auf diese Weise erhöht, bis eine Drehzahl erreicht wird, die der synchronen, durch die Leitfrequenz vorgeschriebenen Drehzahl des Verstellmotors 2 entspricht.
• Sobald nun der Verstellmotor .2 mit seiner synchronen Drehzahl läuft, würde sein Ständer keine Bewegung mehr ausführen und die Gegenwelle 7 sowie der Mitnehrnerbolzen 20 stillstehen, wenn nicht der Hilfsmotor 17 das Schtleckenrad i9 im gleichen Uhrzeigersinne weiterdreht. Da die Kontaktscheibe 22 auf der gleichen Hiilse 16 wie das Schneckenrad il) befestigt ist, dreht sich diese Scheibe so lange in der gleichen Richtung, bis das Segment 55 von der entsprechenden Bürste lies Bürstenarmes 23 abläuft. Der Spulenstromkreis des Schützes 35 wird dadurch unterbrochen und mit dein Abfallen dieses Schützes der Hilfsmotor 17 vom Netz abgeschaltet. Nachdem so der Arbeitsmotor --eine normale Arbeitsdrehzahl erreicht hat, ,vird sich der Mitnehnierbolzen 2o imgefälir in der Mitte des Schlitzes 21 des Schneckenrades i 9 befinden. Wenn jetzt die Drehzahl (los Arbeitsmotors i beispielsweise durch Belastungsänderung sich verändert, wird der Ständer des Verstellinotors den Mitnehnierholzen entweder nach dem einen oder denn anderen E'nde des Schlitzes 21 bewegen. Der Bürstenaren 23, der fest mit der Gegenwelle 7 verbunden ist, wird also ebenfalls in der gleichen Richtung bewegt und schafft dadurch eine Kontaktverbindung des Ringes 53 mit dein Kontaktsegment 5.1 oder dem Kontaktsegment 5;. Dadurch wird entweder der Spulenstromkreis des Schützes 36 oder derjenige des Schützes 35 geschlossen und damit dci- Hilfsmotor an Spannung gelegt, der sich nun in dein Sinne bewegt, daß der Mitnehinerbolzen 2o außer Eingriff mit dem Ende des Schlitzes kommt. Wird nun ein Zurückdrehen der Hauptschaltwalze 45 in die Stellung a, also die vorbereitende Schaltstellung, bewirkt, dadurch, daß der Haltedruckknopf 42 betätigt wird oder die Überstromrelais 40 oder 41 ansprechen, so werden die Schütze 34 und 37 abfallen und damit den Arbeitsmotor i und den Verstellmotor 2 vom Netz abschalten. Bei abgefallenem Schütz 37 ist jetzt die Verriegelung 37c geschlossen; falls die Bürstenbrücke des Arbeitsmotors sich nicht in einer Stellung befindet, die der niedrigsten Drehzahl entspricht, wird also auch der Endschalter 43 und damit der Stromkreis der Schützspule 36u geschlossen sein. Der mit dem Ansprechen des Schützes 36 an Spannung gelegte Hilfsmotor 17 dreht jetzt das Schneckenrad i9 im Gegenzeigersinne und nimmt dadurch den Mitnehmerbolzen 20 Mit? der atn rechten Ende des Schlitzes 21 anliegt. Die Gegenwelle 7 wird auf diese Weise so lange in der eingeschlagenen Richtung bewegt, bis sich die Bürstenbrücke des Arbeitsmotors in der normalen Anlaufstellung befindet und der Stromkreis des Schützes 36 durch den Endschalter 43 geöffnet wird. Betrachtet man nun den Fall, daß die Hauptschaltwalze .15 in die Stellung b, die der Schleichdrehzahl entspricht, gebracht wird und der Arbeitsmotor i wegen eines ungenügenden Anlaufmomentes nicht anläuft, so wird der Zentrifugalschalter 12 und damit auch das Schütz 39 geschlossen bleiben. Damit wird aber die gleiche Wirkung erzielt, als wenn man die Hauptschaltwalze 45 in die Stellung c, die der normalen Arbeitsdrehzahl entspricht, drehen würde. Die Bürstenbrücke des Arbeitsmotors i wird also auf Grund der angesprungenen Schütze 37 und 35 im Sinne zunehmender Drehzahl bewegt und dadurch eine Vergrößerung des Anlaufmomentes des Arbeitsmotors erreicht. Sobald nun der Arbeitsmotor angelaufen ist und die Drehzahl erreicht hat, bei der die Kontakt, des Zentrifugalschalters 12 geöffnet werden, wird das Schütz 39 ein Abfallen der Schütze 37 und 35 bewirken. Die Verriegelung 37c schließt jetzt den Erregerstromkreis der Schützspule 369, so daß der Hilfsmotor 17 die Bürstenbrücke in die Anlaufstellung zurückdreht und der Arbeitsmotor mit der Schleichdrehzahl arbeitet.

Claims (1)

1'ATENT_\vsrxi*c11r: i. Gleichlaufregeleinrichtung für Mehrmotorenantriebe mit in einem festen Drehzahlverhältnis zueinander laufenden Wechselstroinkommutatorinotoren, bei denen für den Antrieb der Bürstenverstellvorrichtung der einzelnen Arbeitsmotoren ein als Synchronmotor mit drehbarem Ständer und Läufer ausgebildeter Verstellmotor Verwendung findet, dessen Läufer von dem in Gleichlauf zu haltenden Arbeitsmotor angetrieben wird und dessen mit einer Leitfrequenz gespeister Ständer mit der Bürstenverstellvorrichtung gekuppelt ist, die zur Begrenzung ihres Wirkungsbereiches in den Endstellungen mechanische Anschläge besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Anschläge (2l) beim, Anlaufen des Arbeitsmotors (i) durch einen Hilfsmotor (17), der in Abhängigkeit von der Drehzahl des Arbeitsmotors geschaltet wird, zur Verzögerung des Anlaufvorganges verschoben werden. a. Regeleinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dafl nach dem Anlaufen des Arbeitsmotors (i) die durch den Hilfsmotor (17) verstellten Anschläge (2i) eine Mittelstellung einnehmen, wobei der Hilfsmotor über Kontakte (5d., 55) gesteuert wird, die bei Drehzahländerungen des Arbeitsmotors durch einen mit der Bürstenverstellvorrichtung verbundenen und zwischen den Anschlägen (2l) spielenden Mitnehmerbolzen (2o) bei Erreichen der Anschläge betätigt werden.