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Einrichtung zum Steuern von Wechselstromkommutatormotoren mit verstellbaren
Bürsten Die Erfindung betrifft Wechselstromkommutatormotoren mit regelbarem Bürstensatz
zur Drehzahlregelung z. B. für Hebezeugantriebe.
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Es ist bekannt, von einem Fahrstuhl aus die Bürstenstellung des den
Aufzug antreibenden Wechselstromkommutatormotiors durcb einen Hilfsmotor zu regeln.
Dieser Hilfsmotor ist mit Endausschaltern versehen, die nach Erreichen einer äußersten
Bürstenstellung den Stromkreis unterbrechen.
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Ferner ist es bekannt, von dem Fahrstuhl aus mittels eines Schalters
die Bürstenstellung dadurch zu regeln, daß das Getriebe zur Verschiebung der Bürsten
mit der Welle des den Aufzug antreibenden Kommutatorm@otors über eine elektrisch
gesteuerte Kupplungseinrichtung verbunden wird,' die dexart aufgebaut ist, daß bei
erregter Kupplung die Bürsten stets in .einer Richtung verschoben werden, um bei
jeder Bewegungsrichtung des Aufzugs die Drehzahl bis zum Höchstwert zu steigern.
Nach diesem Vorgang beginnt die Kupplung zu schleifen. Bei enunegt@er Kupplung wird
das Bürstengetriebe durch Federn oder durch Einfluß der Schwerkraft in die Mindestdrehzahlstellung
zurückbewegt.
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Schließlich ist auch eine Bürstenversbellvorrichtung@ bekanntgeworden,
bei welcher die Bürstenwelle über ein Umhehrgetriehe angetrieben. wird und in jeder
beliebigen Stellung bei eingeschaltetem Motor festgehalten werden kann. Die neue
Erfindung besteht nun darin, daß bei einer derartigen Einrichtung beim Abschalten
des Motors .eine elektromagnetisch bewegte Bremse für eine Gleitmuffe, die einen
mit Gewichten oder Federn belasteten Arm trägt, gelöst wird, so daß der Arm herabfällt
und über einen init der Bürstengetriebewelle umlaufenden Mitnehmer die Bürste in
die Anfangsstellung zurückführt, um zu verhindern, .daß der Hauptmotor eingeschaltet
wird, wenn die Bürsten sich in der Höchstdrehzahlstellung oder einer Zwischendrehzahlstellung
befinden.
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Zweckmäßig enthält der Handsteuerschalter einen Satz zusätzlicher
Kontakte, welcher unmittelbar oder über Kontaktschalter die nicht gezeichneten Hauptmotorverbindungen
zur Erhöhung oder Herabsetzung der Drehzahl herstellt. - Der Steuerregler hat außer
der »Aus«-Stellung drei Drehzahlreglerstellungen. In der ersten Reglersbellung,
meistens jedoch sofort nacfh Herstellung der Hauptmnotorverbindungen, wird die Kupplungseinrichtung
derart gesteuert, daß die Bürsten allmählich von der Mindestdrehzahlstellung zur
Höchstdrehzahlstellung bewegt werden. Bleibt der Steuerregler in dieser -Stellung
stehen, so bewegt das Bürstengetriebe beim Erreichen der Höchstdrehzahlstellung
einen Endausschalter, wodurch die Kupplungseinrichtung entregt wird und der Hauptmotor
die Höchstdrehzahl beibehält.
Wird der Steuerregler aus der ersten
Reglerstellung in die zweite Reglerstellung gebracht, so wird die Kupplungseinrichtung
entregt.., Der Hauptmotor wird :also, wenn der Endausschalter nicht in Tätigkeit
getreten ist, di, Bürsten also noch nicht die Höchstdrehzahlstellung erreicht haben,
mit einer Zwischendrehzahl weiterlaufen.
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Wird der Steuerregler in die dritte Regl@erstellung gebracht, so tritt
die Kupplungseinrichtung in Tätigkeit, damit die Bürsten durch den Hauptmotor oder
den Hilfsmotor allmählich in die Mindestdrehzahlsbellung zurückbewegt werden. Bleibt
der Steuerregler in der dritten Reglersbellung; so werden, wenn die Bürsten die
Mindestdnehzahlstellungerreichen, die Endausschalter geöffnet, somit die Kupplungseinrichtung
entregt. Wird jedoch vor Erreichung der Mindestdrehzahlstellung der Stewernegler
in die zweite Reglerstellung zurückbewegt, so wird die Kupplungseinrichtung entregt,
und der Hauptmotor wird mit der erreichten geringeren Zwischendrehzahl weiterlaufen.
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Wird der Steuerregler in die »Aus«-Stellung zurückbewegt, so kann
die erwähnte Einrichtung dahin wirken, daß die Bürsten in die Mindestdrehzahlstellung
verschoben werden. In diese Stellung können sie natürlich schon dadurch gelangen,
daß der Steuerregler genügend lange Zeit in der drittem Reglerstellung verbleibt.
Eine zweckmäßige Ausführung einer derartigen Einrichtung ist nachstehend beschrieben.
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Wie bereits angedeutet wurde, kann der ständig umlaufende Maschinenteil
mit dem Bürstengetriebe gekuppelt und von dem Hauptmotor selbst oder einem Hilfsmotor
mit gleichem oder entgegengesetztem Drehsinn angetrieben werden. Läuft der Hauptmotor
oder ein Hilfsmotor in einer Richtung, so enthält die Kupplungseinrichtung zwei
getrennte Kupplungen, die beispielsweise das Bürstengetriebe an die entgegengesetzt
umlaufenden, von dem Hauptmebor angetriebenen Teile schalten, um die Bürsten in
jede Stellung bewegen zu können. Die Erregung der Kupplungen wird durch Kontakte
auf dem Steuerregler bewirkt.
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Ist der Hilfsmotor umsteuerbar, so wird seine Umlaufsrirhtung durch
geeignete Reg-' lerkontakte bestimmt und ist nur eine Kupplung erfor derlich. Werden
die entgegengesietzt umlaufenden Teile, welche von einem umsteuerbaren h%Iobor angetrieben
werden., gekuppelt, so müssen die Stromkreise zu dem Steuerregler und den Endausschaltern
verdoppelt werden, damit stets die erforderliche Richtung der Bürstenverschiiebung,
z. B. beim Heben und Senken von Kranlasten, erzielt wird. Um das Bürstengetriebe
in die Mindestdrehzahlstellung zurückzubewegen, kann die Welle .des Bürstengetriebes
mit einem ex-"zentrischen Teil, z. B. mit einer Kurbel, die auf der Getriebewelle
befestigt ist; und mit einer Gleitmuffe versehen sein. Die Gleitmuffe ist mit einem
drehbaren Rad und einem Kurbel,ann derart verbunden, daß der Arm um die Gleitmuffe
nur in einer Richtung bewegt werden kann. Das Rad wird durch ein Gewicht oder eine
Feder dazu veranlaßt, die Kurbel zu bewegen und damit die Bürstengetriebewelle in
die Mindestdrehzahlstellung zurückzubewegen. Die Gleitmuffe ist mit einer Bremse
verbunden, die elektrisch betätigt wird und über zusätzliche Reglerkontakbe in jeder
Reglersbellung, außer in der »Aus«-Stellung erregt wird.
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Die Zeichnung zeigt - ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Der zu regelnde Wechselstromkommutatormebor i treibt über ein Getriebe
2 die Fördertromme13 eines Hebezeuges an. Das Bürstengetriebe mit der antreibenden
Welle 5 ist in _ einem Gehäuse 4 untergebracht. Der Motor i treibt eine zweite Wellte
6 über (ein geeignetes Reduktionsgetriebe 7 an. Auf dem Ende der Welle 6 sitzt ein
Kegelrad 8, welches über ein Zwischenkegelrad 9 ein drittes, auf der Welle i i sitzendes
Kegelrad i2 antreibt. Das Kegelrad 9 ist in einem feststehenden Lager angeordnet;
die Anordnung stellt somit kein Differential dar. Die Kupplungsräder 12 und 13 sind
auf den Wellen i i bzw. 6 frei drehbar angeordnet und treiben die auf der Welle
5 des Bürstengetriebes sitzenden Zahnräder 14 bzw. IS an.
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Die Kupplungen der Zahnräder 12 und 13 mit der Welle 6 werden durch
die Magnetspulen 16 bzw. 17 elektromagnetisch bewirkt. Ist die Spule 16 oder 17
erregt, so wird das Kupplungsrad 12 bzw. 13 mit dem Kegelrad io bzw. 8 umlaufen.
Da durch das zwischengeschaltete Kegelrad 9 der Umlaufsinn der Räder 8 und in ständig
entgegengesetzt ist, wird die Welle 5 des Bürstengetriebes wahlweise in beiden Richtungen
angetrieben, je nachdem Spule 16 oder 17 erregt wird. Die beschriebene Einrichtung
ist in der Zeichnung nur beispielsweise dargestellt und kann selbstverständlich
im Rahmen der Erfindung beliebig geändert werden.
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Auf der Welle 5 ist ferner eine Kurbiel 18 starr und eine Gleitmuffe
i 9 frei drehbar angeordnet. Die Gleitmuffe trägt an dem einen Ende ein frei drehbares
Rad 2o, an dem sein mit einem Gewicht 22 versehener Arm 2 i befestigt ist. Auf die
Gleitmuffe i 9 wirken am anderen Ende elektromagnetisch gesteuerte Bremsschuhe 23,
die z. B. durch nicht dargestellte Federn in die »Aus«-Stellung gebracht
werden.
Die Bremsschuhe halten die Gleitmuffe 19 aber fest, wenn die Spule 24 erregt
ist. Zwischen dem Teil 20 und der Gleitmuffe i9 ist eine Kupplung, beispielsweise
eine Klinkvorrichtung, angeordnet, die beim Absinken des durch das Gewicht 22 belasteten
Hebelarmes 21 eine kraftschlüssige Verbindung herstellt.
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Läuft die Welle 5, von dem Welleniende 25 aus gesehen, entgegengesetzt
dem Uhrzeiger herum, so mögen die Bürsten z. B. von der Mindestdrehzahlstellung
zur Höchstdreh7-ahlstellung verschoben werden. Die Brem.ssteuerspule 24 ist während
des Umlaufs der Welle 5 in jeder Drehrichtung erregt, wodurch die Gleitmuffe i9
festgehalten wird. Während des Umlaufs. der Welle 5 entgegengesetzt dem Uhrzeiger
wird die darauf festgekeilte Kurbel 18 den belasteten Arm 2 i mitnehmen,
somit mittels der Vorrichtung 20 das Gewicht 22 heben. Die Muffe i9 wird, wie oben
lerwähnt, durch die Bremse 23 am Umlauf giehindert. Hat nach der Beschleunigung
des Motors die Drehzahl der Welle 5 um irgend-, einen Wert zugenommen und soll die
Welle umgesteuert werden, so kann dies vollkommen unabhängig erfolgen, da der Arm
2 i durch die Bremse 23 und die Vorrichtung 2o in der Stellung gehalten wird, bis
zu der er hochgehoben worden ist. Die Kurbel 18 löst sich somit von dem Arm 2 i.
Befindet sich z. B. das Bürstengetriebie im Augenblick des Lösens der Bremste 23
in der Höchstdrehzahlstellung oder in einer Zwischendrehzahlstellung, so wird das
Gewicht 22 das Bürstengetriebe über den Arm 2 i und den als Kurbel ausgebildeten
Mitnehrner 18 selbsttätig in die Mindestdrehzahlstellung zurückbewegen.
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Der Fahrschalter 26 hat außer der »Aus«-Stellung drei Drehzahlneglerstellungen
I, II, III für beide Drehrichtungen des Motors. Der Steuerregler 26 hat z. B. in
der Zeichnung nicht dargestellte Kontakte; welche die Hauptverbindungen des Motors
i für Vorwärts- und Rückwärtslauf herstellen, z. B. zwischen Hieben und Senken der
Last eines Hebezeuges. In dem in der Zeichnung dargestellten Teil des Steuerreglers.
sind feste Kontaktfinger 27 bis 32 vorgesehen. Die Kontaktfinger 29 und 32 geben
mit den Walzensegmenten 33 und 34 Kontakt, wenn der Steuerregler von dor »Aus«-Stellung
in irgendeine Betriebsstellung gebracht wird. Das Segment 33 und der Kontaktfinger
29 haben nur die Aufgabe, alle Segmente mit der einen Netzleitung35 zu verbinden.
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Die Bremsspule 24 wird in jeder Stellung des Steuerschalters 26, außer
in der »Aus«-Stellung, über das Segment 34 erregt. Die Kupplungsspule
17 ist über die Endausschalter 36 und 37 mit den Kontaktfingern 27 bzw. 3o,
die Kupplungsspule 16 über die Endausschalter 38 und 39 mit den Kontaktfingern
28 bzw. 31 verbunden. Die Endausschalter sind mit gewöhnlichen geschlossenen Kontakten
ausgebildet. Die Schalter 36 und 38 werden selbsttätig geöffnet, @venn das Bürstengetriebe
z. B. durch ein auf' der Welle 5 angeordnetes Kurvenstück 40 in die eine Drehzahlstellung
:gebracht wird, die Schalter 37 und 39 dagegen dann, wenn das Bürstengetriebe z.
B. durch ein entsprechend versetztes Kurvenstück4i in die andere Drehzahlstellung
gekommen ist.
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Die Steuerwalze 26 ist auf der Hubseite mit einem Segment 42, welches
mit dem Kontaktfinger 3o Kontakt gibt, und auf der Senkseite mit einem entsprechenden
Segment 43, - welches mit dem Kontaktfinger 27 Kontakt gibt, vexsehen:. Der Stromkreis
des Steuerreglers wird in der ersten Reglerstellung durch die Segmente 42 bzw. 43
und die zugehörigen Kontaktfinger 3o bzw. 27 und in der dritten Reglerstellung durch
die Segment',- 44 bzw. 45 und .die zugehörigen Kontaktfinger 28 bzw. 31
geschlossen.
Befindet sich der Steuerregler in der zweiten Reglerstellung, so, liegt keiner der
Kontaktfinger 27, 28, 3o ioder 31 an der Netzspannung, so daß die Kupplungen 12
und 13 gelöst sind und die Welle 5 nur durch das Gewicht 22 gedreht wird. Die Verdoppelung
der Stromkreise für die Kupplungsspulen i 6 und 17 ist in Hinsicht darauf
erforderlich, daß der Hauptmotor i umsteuerbar ist.
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In einem anderen, in der Zeichnung nicht veranschaulichten Ausführungsbeispiel
-,verden die Wellen 5 und 6 nicht durch den Motor i, sondern durch einen Hilfsmiotox
angetrieben. Dieser Hilfsmotor läuft auf Grund eines auf der Steuerwalze vorgesehenen
zusätzlichen Segmentes (ähnlich den Segmenten 33 oder 34) stets mit konstanter Drehzahl
und in gleicher Richtung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein umsteuerbarer Hilfsmotor
benutzt. In diesem Falle benötigt der Steuerregler Segmente zur Umsteuerung des
Hilfsmotors, dafür sind aber die zur Umsteuerung dienenden Teile 9 bis 12 und 14
nicht erforderlich. Es wird somit nur eine Kupplung 13 und ein Zahnrad 15
benötigt. Im -letzteren Fall können die Kupplungskontakte des Steuerreglers und
die Kontakte der Endausschalter parallel angeordnet werden.