DE659677C - Einrichtung zur Erzielung einer stetigen Stromaenderung bei der Regelung im Erregerstromkreis von Gleichstromnebenschlussmotoren - Google Patents

Description

Zur Regelung des Feldes von Gleichstrommaschinen, z. B. zur Feldschwächung von Gleichstromnebenschlußmotoren, werden zumeist Widerstände verwendet, die stufenweise geschaltet werden. Sieht man nur wenige Schaltstufen vor, so machen sich beim Schalten die starken Änderungen der Erregung und damit des Drehmomentes des Arbeitsmotors sehr unangenehm bemerkbar. Man ist daher gezwungen, feinstufige Schaltgeräte zu verwenden, die kompliziert und entsprechend teuer sind und durch welche oft, beispielsweise wenn der Führer das Schaltgerät rasch durchreißt, der erstrebte Zweck nicht erreicht werden kann. Diese unsachgemäße Behandlung birgt große Nachteile in sich, z. B. nimmt der Motor bei allzu schneller Einschaltung der Widerstände zwecks Feldschwächung sehr hohe Ströme auf, die ein Ansprechen der Schutzeinrichtungen bewirken und dadurch den Betrieb stören.

Durch die Erfindung wird eine Schaltanordnung geschaffen, die bei Verwendung eines grabstufigen Schaltgeräts eine gleichmäßige, in einem bestimmten, wählbaren Zeitmaß erfolgende Änderung der Felderregung ■zu erreichen gestattet, unempfindlich gegen unsachgemäße Behandlung ist und eine Beschleunigung und Verzögerung unabhängig

von der Belastung ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, daß parallel zu den stufenweise zu schaltenden Feldvorschaltwiderständen der Anker einer freilaufenden, fremderregten Hilfsmaschine liegt.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Motor M treibt beispielsweise die Trommel T eines Hebezeugs an; er liegt über einen Ankervorschal twiderstand W am Netz PN. Zum Anlassen wird dieser Widerstand W stufenweise kurzgeschlossen. F ist das Feld des Motors M und liegt in Reihe mit dem Feldvorschaltwiderstand V, der beim Anlassen durch die Kurzschlußvorrichtung K kurzgeschlossen ist und zwecks Drehzahlsteigerung stufenweise oder auch auf einmal dem Feld F vorgeschaltet wird. An den Klemmen dieses Feldvorschal twiderstandes V liegt der Anker der Hilfsmaschine H, die die fremderregte Wicklung G besitzt.

Bei Steigerung der Motordrehzahl mittels Feldschwächung wird durch die Kurzschlußvorrichtung/ί ein Teil des Widerstandes V dem Feldi⁷ vorgeschaltet. Die während des Anlassens kurzgeschlossene und daher still-•stehende Hilfsmaschine H bildet nun mit ihrem ja ganz geringen Ankerwiderstand praktisch einen Kurzschluß für den jetzt ein-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden: ~ ~

Dipl.-Ing. Hans Renker in Berlin-Pankow.

geschalteten Teil des Widerstandes V, dessen Einschaltung daher zunächst ohne Wirkung bleibt. An den Klemmen des Widerstandes V liegt aber jetzt eine Spannung von bestimmter Größe, die gleichzeitig auch am Anker der Hilfsmaschine H liegt, der sich daher zu drehen beginnt und eine Gegen-EMK erzeugt. Damit hört aber der Anker auf, ein Kurzschluß zu dem eingeschalteten Teil desWider-Standes V zu sein, da die Gegen-EMK ja der Netzspannung entgegengesetzt gerichtet ist, diese also teilweise auihebt. Mit zunehmender Größe der Gegen-EMK hört daher der Stromdurchfluß durch den Anker der Hilfsmaschine — natürlich mit Ausnahme des zu ihrem Betrieb notwendigen, ganz geringfügigen Stromes— auf ,und der die Feldwicklung F durchfließende Strom wird praktisch nur noch von der Größe des eingeschalteten Widerstandes bestimmt.

Wird dann eine zweite Widerstandsstufe V eingeschaltet, so steigt die an die Ankerklemmen der Hilfsmaschine H angelegte Spannung. Es besteht also wieder eine Differenz zwisehen der angelegten Spannung und der im Augenblick vorhandenen Gegen-EMK, so daß der durch den neu eingeschalteten Widerstandsteil abgedrosselte Feldstrom über den Anker der Hilfsmaschine H fließen kann, bis dieser durch Beschleunigung seine Gegen-EMK so weit gesteigert hat, daß sie annähernd gleich der angelegten Spannung ist. Der Feldstrom ist dann wieder praktisch nur durch den vorgeschaltetenWiderstandsteil von V bestimmt.

Umgekehrt sind dieVerhältnisse beim Feldverstärken zwecks Drehzahlerniedrigung. Die Kurzschließung eines Widerstandsteils bewirkt eine Herabsetzung der am Anker der ♦o Hilfsmaschine Ή liegenden Spannung unter den Wert der im Augenblick vorhandenen Gegen-EMK, so daß die Hilfsmaschine H als Generator arbeitet und eine der Netzspannung entgegengesetzt gerichtete Spannung an den Widerstand V anlegt. Dadurch wird ein Anwachsen des Stromes über den augenblicklichen Wert zunächst verhindert und erst dann möglich, wenn die Drehzahl der Hilfsmaschine H so weit gesunken ist, daß die Gegen-EMK ein wenig kleiner als die anliegende Spannung ist. Dieser Vorgang wiederholt sich beim Beschleunigen von Stufe zu Stufe in ganz entsprechender Weise,

Es ist ohne weiteres verständlich, daß eine freilaufende Maschine eine starke Beschleunigung aufweist und daher sehr schnell von einer Drehzahl zur anderen übergeht. Das bedingt auch sehr schnelle Änderungen im überwachtenFeIdF, was im allgemeinen nicht erwünscht ist. Es wird daher auf der Welle des Ankers der Hilfsmaschine H eine Schwungmasse S angeordnet, die so bemessen istj daß sich die gewünschten Zeiten für Beschleunigung und Verzögerung ergeben.

Eine andere Unvollkommenheit der beschriebenen Anordnung liegt darin begründet, daß das Drehmoment der Hilfsmaschine H vom Zeitpunkt der Einschaltung ab ständig abnimmt, die Beschleunigung also immer geringer wird und damit die Stromänderung im FeldeF immer langsamer erfolgt. Erwünscht ist aber ein ganz gleichmäßiger Ablauf der Ähderungsvorgänge, der allein die beste Ausnutzung des gesteuerten Motors M erlaubt. Zu diesem Zweck wird auf der Hilfsmaschine H noch eine Eigenerregung E vorgesehen, die eine mit zunehmender Drehzahl steigende Erregung ergibt; da der Ankerstrom beim Hochlaufen ständig abnimmt, bleibt das Produkt aus Ankerstrom und Feld, nämlich das Drehmoment, während des ganzen Hochlaufvorganges gleich.

Den vorhandenen Widerstandsstufen des Feldreglers entsprechen bestimmte Drehzahlen des Motors M. Will man Zwischendrehzahlwerte erreichen, so kann das in der Weise geschehen, daß man die Hilfsmaschine// durch künstliche Belastung zu einer entsprechenden Stromauf nähme zwingt. Der Wert von i_a'w_a in dem Anker der HilfsmaschineH wird dadurch größer und gestattet, nur eine geringere Gegen-EMK zu erzeugen, da die angelegte Spannung ja feststeht. Niedrigere Gegen-EMK bedeutet aber niedrigere Drehzahl. Neben dem durch den gerade eingeschalteten Widerstand fließenden Stromanteil des Feldes F fließt jetzt noch ein Stromanteil durch den Anker H und ergibt somit eine geringere Feldschwächung des zu regelnden Motors. Die künstliche Belastung kann me- too chanisch oder elektrisch bewirkt werden. In manchen Fällen kann es empfehlenswert sein, die Belastung der Hilfsmaschine H in Abhängigkeit von der Belastung des Arbeitsmotors M selbsttätig erfolgen zu lassen.

Durch die beschriebene Anordnung wird somit eine ganz gleichmäßige, aber stetige und genau im gewünschten Zeitmaß erfolgende Beschleunigung und Verzögerung erzielt, die ganz unabhängig von der Last und von der no Handhabung des Steuergerätes ist.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Erzielung einer stetigen Stromänderung bei der Regelung im Erregerstromkreis von Gleichstromnebenschlußmotoren, die in dein über der Vollastdrehzahl liegenden Geschwindigkeitsbereich mittels eines stufenweise zu schaltenden Feldvorschaltwiderstandes geregelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem stufenweise zu schal-

   tenden FeldvorschaltwMerstand (V) der Anker einer freilaufenden, fremderregten Hilfsmaschine (H) liegt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, ^dadurch gekennzeichnet, daß eine -gleicte mäßige Beschleunigung und Verzögerung durch eine zusätzliche eigenerregte Wicklung (E) auf der Hilfsmaschine, die absolute Größe von Beschleunigung und Verzögerung durch Feldänderung der Hilfsmaschine und Zwischendrehzahlwerte durch künstliche Belastung erzielt werden.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen