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Einrichtung. zur elektrischen Fernübertragung von Drehwegen Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Fernübertragung von Drehwegen von Arbeitsmaschinen
für Steuerzwecke, insbesondere für Vorrichtungen in rauhen Betrieben, wie Hüttenwerken,
Walzwerks- und Preßanlagen.
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Es sind Einrichtungen zur elektrischen Fernübertragung von Drehwegen
bekanntgeworden, bei denen als Geber und als Empfänger je eine Drehfeldinduktionsmaschine
mit Schleifringläufer vorgesehen ist, wobei Ständer und Läufer beider Maschinen
elektrisch miteinander verbunden sind. Diese Einrichtungen haben zwar den Vorteil
eines einfachen Aufbaues, bewähren sich jedoch nur dann, zu übertragenden Bewegungen
in größeren Zeitabständen und ohne plötzliche Richtungsumkehr erfolgen und keine
häufig einsetzenden und abklingenden Bewegungsänderungen vorkommen. Wo dies jedoch
infolge der Eigenart des Arbeitsvorganges, dessen Bewegungen fernzuübertragen sind,
nicht zu vermeiden ist, wie z. B. beim genauen Einstellen von Werkzeugen in ihre
richtige Lage zum Werkstück, sind Störungen zu beobachten, die darin bestehen, daß
der Empfänger nicht mehr synchron mit dem Geber läuft, weil Pendelungen des Empfängers
bis zu mehreren Polwechseln nicht vermieden werden können.
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Diese störenden Erscheinungen treten nicht mehr auf, wenn man, wie
es bereits vorgeschlagen worden ist, als Empfänger einen gleichstromerregten Synchromnotorverwendet
und diesem Drehstrom zuführt, dessen Frequenz der zu übertragenden Drehbewegung
proportional ist. Bei Stillstand des Gebers wird dann dem Empfänger Strom von der
Frequenz Null zugeführt, d. h. mit anderen Worten Gleichstrom. Die Spannungen dieses
Gleichstroms in den einzelnen Phasenwicklungen des Empfängers sind jedoch verschieden
und entsprechen den Drehstroinspannungen im Geber in dem Zeitpunkt, in welchem dieser
zur Ruhe gekommen ist. Hierdurch wird der Empfänger in der Lage, in der er zum Stillstand
gekommen ist, magnetisch festgehalten, so daß der Empfänger auch bei der Übertragung
stark schwankend verlaufender Bewegungsvorgänge nicht mehr außer Tritt fallen kann.
Bei den- bekannten Einrichtungen der zuletzt beschriebenen Bauart werden zur Erzeugung
des Drehstroms umlaufende Bürstensätze verwendet, die mit der zu übertragenden Drehgeschwindigkeit
angetrieben werden. Umlaufende Bürstensätze sind aber in bezug auf ihre Kontaktgabe
nicht sehr zuverlässig und sind auch wegen ihrer empfindlichen Bauart für rauhe
Betriebe ungeeignet, um so mehr, als sie einer ständigen Wartung bedürfen, welche
ihnen an den schwer oder nicht zugänglichen Stellen, an denen sie häufig angeordnet
werden müssen, nicht zuteil werden kann.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur elektrischen Fernübertragung
von Drehwegen, bei der ebenfalls ein gleichstromerregter Synchronmotor als Empfänger
verwendet
wird, welchem Drehstrom von einer der zu übertragenden Drehbewegung proportionalen
Frequenz zugeführt wird, womit der Vorzug des stabilen Verhaltens auch bei stark
schwankend verlaufenden Bewegungsvorgängen gewahrt wird. Um aber im Gegensatz zu
bekannten Einrichtungen auf der Geberseite mit normalen Maschinen ohne empfindliche
Organe auszukommen, ist erfindungsgemäß als Geber eine Drehfeldinduktionsmaschine
mit Scbleifringläufer und feststehenden Bürsten angeordnet, also eine Maschine,
die im wesentlichen in ihrem Aufbau einer normalen .Asynchronmaschine gleicht und
wie diese daher den Vorteil der Einfachheit und Betriebssicherheit hat. Der Läufer
dieser Drehfeldinduktionsmaschine wird von der Vorrichtung angetrieben, deren Bewegung
fernübertragen werden soll, so daß diesem Läufer Drehstrom von einer Frequenz entnommen
wird, -welche sich von der Ständerfrequenzum einen der fernzüübertragenden Bewegung
proportionalen Restbetrag; im nachstehenden kurz als Restfrequenz bezeichnet, unterscheidet:
Bei Stillstand des Gebers ist diese Restfrequenz gleich Null, bei Synchronismus
ist sie gleich der Ständerfrequenz. Um die Läuferfrequenz des Gebers-'in die Restfrequenz
umzuformen und zur Speisung des als Empfänger dienenden Synchronmotors verwenden
zu können, ist ein Frequenzwandler vorgesehen. ,Dieser Frequenzwandler kann an beliebiger
Stelle angeordnet werden, z. B. an der Empfangsstelle selbst. Zur Umformung der
Läuferfrequenz in die Restfrequenz ist dem Empfänger nach dem weiteren Merkmal der
Erfindung ein Kommutatorfrequenzwandler zugeordnet, welcher mit der seiner eigenen
Polzahl und der Ständerfrequenz der Gebermaschine entsprechenden synchronen Drehzahl
angetrieben wird. Um diese Drehzahl genau aufrechtzuerhalten, wird der Frequenzwandler
von einem Synchronmotor angetrieben, der die gleiche Polzahl hat wie der Frequenzwändler
und mit Drehstrom von der Ständerfrequenz des Gebers gespeist wird. Der als Empfänger
dienende Synchronmotor erhält. vorteilhaft eine ungewöhnlich starke Dampferwicklung,
um etwa noch störende Pendelungen zu vermeiden.
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In der Zeichnung ist der Schaltplan einer Einrichtung nach der Erfindung
schematisch wiedergegeben.
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Mit z ist der Antriebsmotor für die Vorrichtung 2, z. B. die Anstellvorrichtung
eines Walzwerks, bezeichnet, deren Drehbewegung fernübertragen werden soll. Der
Motor i; der im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Drehstrommotor ist, treibt
ferner noch eine vom gleichen Netz wie er selbst ständerseitig l;espeiste Drehfeldmaschine
3 mit Schleifringläufer und feststehenden Bürsten an, so daß der Läufer dieser Drehfeldmaschine
die zu übertragende Drehbewegung wiedergibt. Die Polzahl der Drehfeldmäschine 3
wird möglichst klein gewählt, damit die Läuferfrequenz in geringen Grenzen schwankt.
Am besten macht man sie daher zweipolig.
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An den Läufer der Drehfeldmaschine 3 ist schleifringseitig ein Kommutatorfrequenzwandler
q" der mit umwickeltem Ständer ausgeführt sein kann und von einem Synchronmotor
5 in Drehung versetzt wird, angeschlossen. Dieser Synchronmotor 5 hat die gleiche
Polzahl wie der Kömmutatorfrequenzwandler q. und wird mit Drehstrom aus dem gleichen
Netz wie der Ständer der Drehfeldmaschine 3 gespeist, so daß der Kommutatorfrequenzwandler
q. mit der seiner Polzahl und der Ständerfrequenz der Gebermaschine entsprechenden
synchronen Drehzahl angetrieben wird. Kommutatorseitig ist der Kommutatorfrequenzwandler
q. mit dem als Empfänger dienenden Synchronmotor 6 verbunden, der ein hier nur schematisch
angedeutetes Schaltwerk oder Zeigerwerk 7 antreibt, auf das die .Drehbewegungen
der Arbeitsmaschine 2 übertragen werden. Der Synchronmotor 6 zeichnet sich durch
eine ungewöhnlich starke Dampferwicklung aus. Die beim Betrieb der Einrichtung sich
abspielenden Vorgänge werden am besten an einem Zahlenbeispiel klar.
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Angenommen, die Betriebsdrehzahl des Motors i schwankt zwischen -(
6oo/min und - 6oo lmin und die Drehfeldmaschine 3 sei zweipolig ausgeführt und -würde
mit Drehstrom von So Hz gespeist, dann schwankt die Frequenz ihres Läufers zwischen
40 und 6o Hz, unterscheidet sich also von der Ständerfrequenz um -+- io oder --io
Hz, je nach der Drehrichtung der Arbeitsmaschine. Diese Frequenz von -I- io Hz entspricht
der Restfrequenz, und in diese ist die Ständerfrequenz umzuwandeln, um zur Speisung
des Empfängers 6 zu dienen. Dies geschieht indem hierfür vorgesehenen Kommutatorfrequenzwändler
q.. Die aus diesem entnommene Restfrequenz wird dann dem Empfänger 6 zugeführt.
Wenn der Empfänger 6 mit der gleichen Polzahl wie der Geber 3 ausgeführt wird, so
hat er genau die gleiche Drehzahl wie die Drehfeldmaschine und damit auch die Vorrichtung
2. Man kann aber auch dem Empfänger eine andere Polzahl geben; in diesem Falle ändert
sich dann seine Drehzahl im Verhältnis seiner Polzahl zu der des Gebers.