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Widerstandssteuerung für Elektromotoren Bei Hebezeugen wird vielfach
die Aufgabe gestellt, große und kleine Lasten mit einem Bruchteil der normalen Geschwindigkeit
zu bewegen. Diese kleinen Geschwindigkeiten werden meist durch Spannungsteilerschaltungen
mit Widerständen erzielt. Es wird also der Arbeitsmotor an eine Teilspannung gelegt,
nämlich der Schaltung eines Potentiometers. Da jedoch bei diesen Schaltungen vor
dem Anker des Arbeitsmotors ein Widerstand liegen muß, so ergibt sich bei steigendem
Drehmoment ein Drehzahlabfall des Motors auf seinen niedrigen Drehzahlstufen. Dieser
Nachteil kann nur in gewissen Grenzen dadurch behoben werden, daß man den Vorschaltwiderstand
sehr klein und den Ankerparallelwiderstand des Motors ebenfalls klein macht. Die
bei Anwendung dieses Mittels auftretende große Stromaufnahme ist in vielen Fällen
nicht tragbar. Außerdem läßt sich auf diese Weise die Drehzahl-Drehmomenten-Charakteristik
des Motors nicht immer auf die gewünschte Form bringen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Widerstandssteuerung für einen
Elektromotor, bei dem für die Drehzahlregelung einstellbare Vor- und Parallelwiderstände
zum Motoranker verwendet werden, und ist vorzugsweise geeignet für Hebezeuge mit
zweitgehender Abwärtsregelung der Drehzahl. Die eingangs erwähnten Schwierigkeiten
werden bei der Erfindung dadurch überwunden, daß eine zusätzliche, vom Motorstrom
abhängige Spannung in den Motorstromkreis derart eingefügt wird, daß die Drehzahl-Drehmomenten-Kurve
im Hauptarbeitsbereich angenähert waagerecht, außerhalb dieses Bereichs abfallend
verläuft. Zu diesem Zweck wird man vorzugsweise in Reihe mit dem Motoranker einen
mit konstanter Drehzahl angetriebenen Hilfsgenerator verwenden. Man wird beispielsweise
diesen Hilfsgenerator mit einer Kompoundwicklungund einerNebenschlußwicklung ' versehen
und die Anordnung so durchbilden, daß sich die Spannung des Hilfsgenerators im Bereich
zwischen-Leerlauf und Normaldrehmoment von der am Parallelwiderstand des Motors
liegenden Spannung abzieht. Ferner kann man bei Verwendung eines Hilfsgenerators
mit Kompound- und Nebenschlußwicklung die Anordnung so treffen, daß in einem Bereich
zwischen Leerlauf und einem bestimmten Normaldrehmoment sich die Spannung des Hilfsgenerators
von der am Parallelwiderstand des Motors herrschenden Spannung abzieht und daß im
Bereich zwischen dem genannten Normaldrehmoment und einem größeren Drehmoment die
Spannung des
Hilfsgenerators sich zu der am Parallelwiderstand des
Motors liegenden Spannung addiert. Schließlich kann man auch so arbeiten, daß sich
die Spannung des Hilfsgenerators beispielsweise im Bereich zwischen Leerlauf und
Normaldrehmoment zu der am Parallelwiderstand des Motors liegenden Spannung addiert.
In diesem Falle braucht der zusätzliche Generator nur mit einer Kompoundwicklung
ausgerüstet zu sein.
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Es ist ein Pumpenantrieb bekannt mit einem Nebenschlußmotor, auf dessen
Welle eine Zusatzmaschine befestigt ist. Der Anker der Zusatzmaschine ist mit einer
Reihenschlußwicklung in Reihe zum . Anker des Hauptmotors geschaltet. Die Reihenschlußwicklung
der Zusatzmaschine dient dazu, die Ankerspannung des Antriebsmotors zu erhöhen,
während eine Nebenschlußwicklung der Zusatzmaschine so geschaltet ist, daß sie die
Ankerspannung des Hauptmotors verringert. Die beiden Wicklungen der Zusatzmaschine
sind so bemessen, daß das Nebenschlußfeld im normalen Betriebe nur einen sehr kleinen
Einfluß ausübt, bei Geschwindigkeitssteigerungen dagegen wirkt es in dem Sinne,
daß die maximale Geschwindigkeit des Motors begrenzt wird. Hier handelt es sich
also um eine Sicherung des Antriebs gegen Überschreiten einer bestimmten Höchstdrehzahl.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung liegt ein Regelgenerator in
Reihe zu einem Motor unmittelbar in der Netzspannung. Hier hat der Regelgenerator
den Zweck, die Spannungsschwankungen des Netzes unwirksam zu machen und eine konstante
Motordrehzahl aufrechtzuerhalten.
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Es ist schon bekannt, einen Motor in Zu-und Gegenschaltungen eines
Zusatzgenerators zur Netzspannung zu steuern. Hierbei wird die Zusatzmaschine durch
Aufbringen von Wicklungen, die vom Ankerstrom bzw. von der Ankerspannung abhängig
sind, in ihrer Charakteristik so beeinflußt, daß eine größere Drehzahlabhängigkeit
des Motors vom Drehmoment erreicht wird, als sie der normale Hauptstrommotor ergibt.
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Im Gegensatz zu diesen bekannten Anordnungen soll bei der Erfindung
die Drehzahlregelung von Motoren, bei denen einstellbare Vor- und Parallelwiderstände
zum Motoranker für die Regelung der Motordrehzahl verwendet werden, dadurch verbessert
werden,' daß die Drehzahl-Drehmom@enten-Charakteristik im Hauptarbeitsbereich waagerecht
gelegt wird.
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In den Figuren sind Ausführungsformen der Erfindung und die zugehörigen
Arbeitsdiagramme dargestellt. In Fig. i ist mit i ein zum Antrieb des Hebezeuges
dienender Motor bezeichnet. In Reihe mit seinem Anker liegt ein Zusatzgenerator
2, der eine Koinpoundwicklung 3 und eine Nebenschlußwickfung q. besitzt. ' Zur Motorregelung
dient der ' .zsvi.schen die Pole des Netzes PN geschaltete Regelwiderstand 5, von
dem jeweils eine bestimmte Teilspannung zum Betrieb des Motors i abgenommen wird.
Mit I, II, III sind drei Anzapfungen auf dem Regelwiderstand bezeichnet, die drei
Reglerstellungen für den Motor i entsprechen.
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In Fig. 2 sind für das in Fig. i dargestellte Ausführungsbeispiel
die Drehzahl-Drehmomenten-Charakteristik für die -Reglerstellung II dargestellt.
Diese Charakteristik zeigt mit wachsendem Drehmoment ein Sinken der Drehzahl. Mit
111d1_ sei das Normalmoment des Motors bezeichnet. Bei diesem Drehmoment liegt an
dem Anker des Motors i die durch die eingestellte Widerstandskombination gegebene
Spannung El. Der Hilfsgenerator 2 ist so bemessen, daß von ihm in diesem Falle überhaupt
keine Spannung erzeugt wird. Bei Entlastung des Motors i überwiegt die Wirkung der
Nebenschlußwicklung4 mehr und mehr gegenüber der Wirkung der Kompoundwicklung 3,
und. der Generator liefert so eine allmählich immer größer werdende Spannung, die
sich ,von der am Parallelwiderstand des Motors i herrschenden Spannung abzieht.
Bei Belastung über das Normalmoment 111d1 wirkt der Zusatzgenerator 2 im entgegengesetzten
Sinne, d. h. jetzt überwiegt die Wirkung der Kompoundwicklung 3 allmählich immer
mehr und mehr gegenüber der - Wirkung der Nebenschlußwicklung q., und die vom Hilfsgenerator
:2 erzeugte Spannung addiert sich zu der mit wachsenden Belastung gemäß der Charakteristik
II abfallenden Spannung am Parallelwiderstand des Motors i. Auf diese Weise gelingt
es, an Stelle der abfallenden Drehzalil - Drehmomenten - Charakteristik I I eine
beispielsweise im Bereich von l.Ido bis 11d1 annähernd parallel zur . Drehmornentenachse
verlaufende Charakteristik IV zu erhalten. Man kann also auf diese Weise in einem
bestimmten Drehmomentenbereich die Drehzahl des Motors praktisch konstant halten.
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In Fig. 3 sind charakteristische Kurven für den Fall gezeichnet, daß
bei dem Drehmoment AM, am Parallelwiderstand des Motors i die Spannung El
liegt. Bei dieseln Drehmoment wird vom Hilfsgenerator -2 keine Spannung erzeugt.
Bei Entlastung des Motors subtrahiert sich die vom Generator 2 erzeugte Spannung
von der am Motorparallelwiderstand liegenden Spannung. Man erhält infolgedessen
an. Stelle der fallenden Drehzahlcharakteristik II wiederum die parallel verlaufende
Charakteristik IV.
Man kann die Schaltung auch so durchbilden, daß
die vom Hilfsgenerator z gelieferten Spannungen stets zu der am Parallelwiderstand
des Motors i liegenden Spannung addiert werden. In diesem Fall wird der Hilfsgenerator
a nur mit einer Kompoundwicklun.g 3 versehen, wie es in Fig. q. dargestellt ist.
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Die zu dieser Figur gehörigen Drehzahl-Drehmomenten-Charakteristiken
sind in Fig. 5 dargestellt. Bei Leerlauf liegt am Anker des ;Motors i die Spannung
Eo. Bei steigender Belastung steigt vom Wert o ab allmählich die Spannung am Anker
des Hilfsgenerators a. Dieser Hilfsgenerator setzt also bei steigender Belastung
Spannung zu der am Parallelwiderstand des Motors i liegenden Spannung zu, so daß
man in dem Bereich zwischen Leerlauf und dem DrehmomentMdi, beispielsweise an Stelle
der fallenden Charakteristik II, die im wesentlichen parallel verlaufende Charakteristik
IV erhält.
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Bekanntlich sind Kommutierungssch-,vierigkeiten bei waagerechter Lage
der Drehzahl-Drehmomenten-Charakteristik an sich-nicht zu umgehen. Bei der Erfindung
kann man den waagerechten Verlauf der Drehzahl-Drehmomenten-Charakteristik in einem
solchen Gebiet wählen, wo solche Schwierigkeiten nicht zu erwarten sind, und ferner
kann die Anordnung so getroffen werden, daß außerhalb dieses Gebietes eine der Kommutierung
entsprechende Schräglage der Drehzahl-Drehmomenten-Charakteristik vorhanden ist
(Sättigung des Hilfsgenerators).