DE668088C - Anordnung zum Antrieb von Loeffelbaggern oder aehnlichen ortsveraenderlichen Arbeitsmaschinen durch mehrere von einem gemeinsamen Generator gespeiste Antriebsmotoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
25. NOVEMBER 1938

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2Id¹ GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Juni 1931 ab

ist in Anspruch genommen.

Zum Antrieb von Löffelbaggern und ähnlichen ortsveränderlichen. Arbeitsmaschinen wird heute noch vielfach die Dampfmaschine anderen Antriebsarten vorgezogen, weil sie die wertvolle Eigenschaft besitzt, dem bei diesen Geräten häufig vorkommenden Absinken der Antriebsgeschwindigkeit auf sehr geringe Werte bis herab zum völligen Stillstand gefahrlos standhalten zu können.

Um die gleiche Elastizität auch beim elektromotorischen Antrieb zu erreichen, verwendet man zweckmäßig Gleichstrommotoren und regelt diese entweder bei Verwendung nur eines Generators durch Widerstände im Ankerkreis oder durch Änderung der Motorspannung, d. h. mit Hilfe der Leonardsc'haltung. Bei der Leonardschaltung stößt man auf Schwierigkeiten, wenn die den einzelnen Motoren zugeordneten Leonardgeneratoren und der ErregergeneratO'r durch eine gemeinsame Antriebsmaschine angetrieben werden sollen. Für die Stromerzeuger steht nämlich bei einem Bagger meist nur der hintere quer liegende Raum des Führerstandes zur Verfügung, wo die Maschinen gleichzeitig als Gegengewicht wirken. Der mittlere und vordere Teil des Führerstandes müssen für Getriebe, Transformatoren und Steuerungsteile frei bleiben. Wollte man die Stromerzeuger in der Längsrichtung des Führerstandes anordnen, so würde dieser bedeutend länger werden und großen Spielraum beim Wenden des Baggers benötigen. Die große Ausdehnung hat außerdem erhebliche Kippkräfte zur Folge. Namentlich bei Anordnung einer Verbrennungskraftmaschine, die einem Elektromotor gleicher Leistung gegenüber wesentlich mehr Raum beansprucht, ist man daher gezwungen, die Widerstandsregelung zu verwenden, weil die Gesamtlänge der Maschinenanordnung bei der Leonardschaltung mit mehreren Generatoren zu groß wird.

Es sind bereits zur Speisung mehrerer voneinander unabhängiger Stromkreise Mehrwicklungsgeneratoren bekannt, die die Anordnung mehrerer getrennter Felderregungen in einer Ebene in einem Magnetgehäuse und der Ankerwicklungen in einem einzigen Läufer darstellen, wobei auch zwischen den zusammengehörigen Polen Wendepole vorgesehen werden konnten. Diese Generatoren wurden namentlich für Schweißzwecke angewendet, wo es darauf ankam, konstante Ströme in den einzelnen Schweißstromkreisen zu erzielen. Es ist ferner eine Generatorenschaltung bekannt, bei der eine Fremderregung und eine

Nebenschlußeigenerregung vorgesehen sind und der Fremderregung eine Reihenschlußerregung entgegenwirkt. Diese von K r a emer entworfene Maschine besitzt die Eigenschaft, bei konstantem Strom ihre Spannung selbsttätig dem äußeren Widerstand entsprechend zu ändern. Die Schaltung ist für Förder-und Walzwerksanlagen, für das Laden von Akkumulatorenbatterien, für Scheinwerfer und für ίο Schweißzwecke ausgenutzt worden. Indem zuletzt genannten Falle mußten, um den Lichtbogen vor zu großen Schwankungen zu bewahren, Drosselspulen eingeschaltet werden, die erheblichen Verlust bedingten. Der Schweißbetrieb ist insofern ein eigenartiger, als dabei auf dem abfallenden Teil der Spannungskurve, also hinter deren Knie, gearbeitet wird.

Gemäß der Erfindung wird für den Antrieb von ortsveränderlichen Arbeitsmaschinen, insbesondere Löffelbaggern, mit mehreren in verschiedener Weise betriebenen und belasteten Motoren ein Mehrwicklungsgenerator der vorher geschilderten Art verwendet, dessen Einzelgeneratoren gemäß der Kraemerschaltung ausgebildet sind und die einzelnen Motoren in Leonardschaltung speisen.

Hierdurch wird einerseits eine verlustlose Regelung der einzelnen Antriebe des Baggers möglich, die infolge der Erregungsart der Einzelgeneratoren Überlastungen der Antriebsmaschine ausschließt, andererseits wird durch die Vereinigung der Generatoren in einer einzigen Maschine genügend Raum auf dem Bagger für eine als Antriebsmotor für den Generator zu verwendende Verbrennungskraftmaschine geschaffen. Der Generator ist auch für den an sich etwas weniger Raum bedingenden Antrieb durch einen Elektromotor geeignet. Hierbei wirkt sich die Möglichkeit, einen Motor geringerer Leistung zu verwenden, namentlich mit Bezug auf die Zuführungsleitungen besonders günstig aus. Ein etwa notwendiger besonderer Erreger-4-5 generator kann ohne weiteres noch auf der gleichen Welle mit dem Me'hrfachgenerator angeordnet werden, so daß ein besonderer Motorgenerator für diesen Zweck fortfällt.

Die Wirkungsweise einer Anordnung nach Sq. der Erfindung und ihre Aufstellung auf einem Löffelbagger sind als Anwendungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt.

In den Fig. 1 und 2 ist die Gesamtanordnung eines Löffelbaggers im Grundriß und Seitenansicht dargestellt. Der Bagger ruht auf einem Fahrgestell 11 mit einer Drehscheibe 12, auf der der Führerstand 13 gelagert ist. Am vorderen Ende des Führerstandes ist der Ausleger 14 angelenkt, der das So eigentliche Baggergerät 18 trägt. Dieses kann vermittels eines Zugseiles 21 gehoben und gesenkt werden-, wobei es um die Achse 17 schwenkbar ist. Das Seil 21 ist über eine Seilrolle 23 zu einer Seiltrommel 24 geführt, die unter Zwischenschaltung eines geeigneten Übersetzungsgetriebes 25 von dem Hubmotor 26 angetrieben wird. Auf das Baggergerät 18 kann noch eine Stoßbewegung ausgeübt werden, und zwar unter Vermittlung einer Zahn-"stangei5, die über ein Getriebe 29 und eine Zahnstange 16 durch den Stoßmotor 28 ein- und ausgefahren werden kann. Zur Ausführung von Schwenkbewegungen des Baggers um die Achse 31 der Drehscheibe12 dient schließlich ein Schwenkmotor 33 mit dem Übersetzungsgetriebe 32.

Die Stromerzeugermaschinen sind auf dem hinteren Ende des Führerstandes quer zur Längsrichtung des Baggers aufgestellt. Diese Maschinen bestehen aus einem über ein Zuführungskabel gespeisten Drehstrommotor 36, einem Mehrwickelungsgenerator 40 und einer auf der gleichen Welle angeordneten Erregermaschine 39.

Eine andere Ausbildung des Stromerzeugeraggregates zeigt beispielsweise Fig. 4. Bei dieser dient als Antriebsmotor eine Verbrennungskraftmaschine 41, und alle drei Motoren werden von der als Dreiwicklungsgenerator ausgebildeten Maschine 42 gespeist. Auch hi-er befindet sich auf der gleichen Achse ein besonderer Erregergenerator 39«.

Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt. Ein Synchronmotor 44 ist mit zwei Gleichstrommaschinen 2>7^b und 38^s gekuppelt. Der Generator 37* ist ein gewöhnlicher Gleichstromgenerator und dient zur Speisung des Hubmotors, der Generator 38^ ist als Dreiwicklungsgenerator ausgebildet und liefert den Strom für den Stoßmotor und den Schwenkmotor und außerdem den Erregerstrom für die gesamte Anlage.

Wie aus den Ausführungsbeispielen hervorgeht, können je nach den besonderen Betriebsverhältnissen eine größere oder kleinere Anzahl von Motorstromkreisen zu einem Mehrwicklungsgenerator zusammengefaßt werden.

Die Wicklungsanordnung eines Dreiwicklungsgenerators ist in den Fig. 6 und 9 dargestellt. Der Ständer ist mit sechs Hauptpolen 51 ausgerüstet, von denen je zwei nebeneinanderliegende zu einem Motorstromkreis gehören. Jedem dieser Stromkreise sind entsprechende Bürstensätze.54 und 55 zügeordnet..

Die drei in der Fig. 9 mit I, II, III bezeichneten Stromkreise liefern den Strom für die drei Arbeitsmotoren des Löffelbaggers, und zwar ist der Hubmotor 26 an den Stromkreis I, der Stoßmotor 28 an den Stromkreis II und der Schwenkmotor 33 an den

Stromkreis III angeschlossen. Der Stromkreis I ist als Beispiel in Fig. 6 besonders her aus gezeichnet.

Jeder Hauptpol trägt drei Arten von Er regerwicklungen: eine Fremderregerwicklung 64, die an eine besondere Erregermaschine 39^a angeschlossen ist, ferner eine Nebenschlußerregerwicklung 65, die an die entsprechenden Bürsten angeschlossen ist, und schließlich eine Gegenreihenschluß wicklung 66, die in Reihe mit den Bürsten im Stromkreis des zu speisenden Motors liegt.

Die Windungszahl dieser Reihenschlußwicklung richtet sich nach der Größe des Stromes des an den betreffenden Stromkreis anzuschließenden Arbeit^smotors. Da der Hubmotor eine erheblich größere Leistung hat als die beiden anderen an den gleichen Mehrwicklungsgenerator angeschlossenen Motoren, sind die in den Stromkreisen vom Stoßmotor und Schwenkmotor liegenden Hauptstromwicklungen 61 und "67 mit einer Windungszahl eingezeichnet, die größer ist als die Windungszahl der dem Hubmotor zugeordneten Wicklung 66.

Die Reihenschlußwicklung kann durch Gegenamperewindungen des Läufers ersetzt werden, die dadurch entstehen, daß die Bürsten außerhalb der neutralen Zone eingestellt werden. Die Wendepole sind dann entsprechend auszubilden.

Abweichend von der gewöhnlichen Ausführung von Gleichstrommaschinen ist für jedes Polpaar nur ein einziger Wendepol 52 vorgesehen, der zwischen den beiden zu einem Stromkreis gehörenden Hauptpolen 51 angeordnet ist. Die Amperewindungszahl der Wendepolerregung ist größer, etwa mit dem sechsfachen Betrag, zu bemessen als bei den Wendepolen einer gewöhnlichen Gleichstrommaschine mit zwei Wendepolen für jedes Polpaar.

Als Ankerwicklung wird zweckmäßig eine Schleifenwicklung 57 verwendet. Der Wicklungsschritt dieser Wicklung wird in an sich bekannter Weise so gewählt, daß eine Schrittverkürzung oder eine Schrittverlängerung von einer Nutteilung entsteht. Dies hat zur Folge, daß in der Kommutierung befindliche Spulen-Seiten des Stromkreises eines Polpaares auf die Spulenseiten eines anderen Polpaares keinen Einfluß haben. Da für jedes Polpaar nur ein einziger Wendepol vorgesehen ist, werden nur in einer Spulenseite der komtnutierenden Spulen Wendespannungen induziert. Die Kommutierung eines Motorstromkreises ist dadurch unabhängig von der Kommutierung der übrigen Motorstromkreise.

Der Gesamtstromkreis eines Motors ist in Fig. 3 dargestellt. Der Motor 26 hat eine an die Klemmen 70 angeschlossene Fremderregerwicklung 82. Der Anker des Motors ist an die beiden Bürsten 54 und 55 des Dreiwicklungsgenerators 56 angeschlossen. In Reihe mit diesem Stromkreis liegt die Gegenreihenschlußwicklung, zu der ein Regel wider stand 73 parallel geschaltet ist. Die Fremderregerwicklung 64 kann durch einen Steuerschalter 75 über den Regelwiderstand 71 in dem einen oder anderen Sinn an die Erregerleitungen 70 angeschlossen werden. Durch den gleichen Steuerschalter 75 wird noch vermittels der Kontakte 79 ein in Reihe mit der Nebenschlußerregerwicklung 65 liegender Widerstand 80 im eingeschalteten Zustand der Fremderregerwicklung 64 kurzgeschlossen. Die Erregerwicklung 65 dient zur Unterstützung für die Fremderregerwicklung 64. In Reihe mit dem Widerstand 80 liegt noch ein Regelwiderstand 72. Durch die dreifache Erregung wird der beim Absinken der Motordrehzahl beispielsweise durch das Steckenbleiben des Baggergerätes auftretende starke Strom auf einen zulässigen Wert begrenzt, etwa das Zweiemhalbfache des normalen Belastungsstromes. Trotzdem wird die hohe Vollastspannung eines gewöhnlichen Nebenschlußgenerators erhalten. Die Anlage hat demnach in dieser Hinsicht die gleichen Eigenschaften wie diejenigen mit Wider-Standsregelung.

Die Diagramme der Fig. 7 und 8 zeigen die durch die dreifache Erregung des Mehrwicklungsgenerators erzielte Wirkung. In diesen Diagrammen ist in Abhängigkeit von dem Motorstrom (Abszissen) die Änderung der Spannung (Kurven 91 und 93) und die Änderung der Leistung (Kurven 92 und 94) dargestellt. Fig. 7 zeigt den Verlauf von Spannung und Leistung für einen Generator ohne Anwendung der zusätzlichen Nebenschlußeigenerregung. Es fällt dabei die Spannung mit zunehmendem Strom sehr stark ab, der Motor muß daher bei großen Strömen, also insbesondere beim Zurückgehen der Geschwindigkeit auf sehr geringe Werte (hohe Widerstände beim Baggern), mit geringen Spannungen arbeiten. Bei Verwendung der zusätzlichen Eigenerregung erhält man dagegen, wie aus Fig. 8 ersichtlich, einen wesentlieh günstigeren Stromspannungsverlauf. Der Motor arbeitet bis zu ²/₃ oder ³/₄ seines maximalen Stromes mit einer Spannung, die nur wenig unterhalb der Leerlaufspannung liegt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zum Antrieb von Löffelbaggern oder ähnlichen ortsveränderlichen Arbeitsmaschinen durch mehrere von einem gemeinsamen, insbesondere von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Generator gespeiste Antriebs-

   motoren, gekennzeichnet durch einen Mehrwickelungsgenerator, dessen Erregersysteme um den gemeinsamen Anker in einer Ebene angeordnet sind und je zwei nebeneinander angeordnete Hauptpole mit einer Fremderregung, einer Nebenschlußeigenerregung und einer Einrichtung zur Erzielung einer stark abfallenden Charakteristik (Gegenreihenschluß erregung oder Bürstenverschiebung) und einen Wendepol enthalten und in Leonardschaltung geregelte Motoren speisen, die an die verschiedenen Generatorkreise angeschlossen sind.
2. 2. Anordnung nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwicklung des Generators als Schleifenwicklung mit einer Schrittverkürzung bzw. Schrittverlängerung von mindestens einer ganzen Nutteilung ausgebildet ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen