-
Einrichtung zum Stillsetzers oder Umsteuern von Mehrphasenwechselstrommotoren
n-it Schleifringläufern Es ist ein. Verfahren zur absatzweisen Steuerung von Gleichstrommotoren
bekannt, wonach die Ankerwicklung durch eine Umschaltvorrichtung nach einer bestimmten
Drehung des Ankers mit Gleichstrom über Schleifringe gespeist wird. Dadurch wird
der Anker zu :einem Magnet mit festen Polen, die den Anker nach einer bestimmten
Drehung festhalten. Es ist auch an sich bekannt, die Läuferwicklung eines ständergespeisten
Induktionsmotors an das Netz anzuschließen (Doppelspeisung.
-
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Stillsetzers oder Umsteuern
von Mehrphasenwechselstrommotoren mit Schleifringläufern nach einer Drehung der
Läufer um einen vorbestimmten Drehwinkel. Erfindungsgemäß ist eine mit dem Motor
umlaufende Schaltvorrichtung vorgesehen, welche die Läuferwicklung beim Herannahen
an den. Stillsetz- oder Umsteuerungs.punkt unmittelbar oder mlittelbar, vorzugsweise
durch Verwendung von Relais, derart ,an das Netz anschließt, :d.aß die Drehfelder
des Läufers und Ständers im gleichen Sinne umlaufen. Der zu steuernde Motor @entwickelt
ein, größeres Drehmoment, als zur Überwindung des Lastmomentes erforderlich ist,
wobei dieses zusätzliche Drehmoment von einer Bremse aufgenommen wird. Durch die
Erfindung wird erreicht, daß der Läufer eines Wechselstrommotors nach einer vorher
bestimmten Drehung .stillgesetzt wenden kann und daß die Einrichtung hetri@ebsicher
arbeitet.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren. 1tusführungsbeispielen
veranschaulicht.
-
Abb, i zeigt eine Einrichtung, mit der bei einer 8poligen Maschine
beliebig eine viertel, eine halbe oder leine ganze Um, drehurig des Motorläufers
erzielt werden kann. Sofern der Hauptschalter i sich in der . gezeichneten Stellung
befindet, wird der Motor eine ganze Umdrehung machen. Der Walzenumschalter z wird
von dem :Motor 3 durch unmittelbare mechanische Kupplung oder über ein Kettengetriebe
angetrieben. Zum Betrieb des Walzenschalters können natürlich auch andere Mittel
verwendet werden.
-
Durch das Einlegen des Betriebschalters S, wird das Relais. S, erregt
und die Ständer-. wicklung des Motors durch den Schalter S, an das Netz gelegt.
Ferner wird über :den Hauptschalter i Bund den Walzenumschalter z das Relais S3
erregt und :die L2uferwiclzlu;ng:en des Motors 3 durch den Schalter S3 über die
Widerstände q. miteinander verbunden. Der Motor beginnt nun als gewöhnlicher Induktionsmotor
zu laufen.
-
Da die Kontakte 5, 6 und 7 des W;alze!numschalters z sich überlappen,
ist bis zur Stellung 8, bei welcher der Motor 7/s Umdrehung gemacht hat, das Relais
S3 erregt.
Beim Verlassen, der Stellung 8 wird der Stromkreis des
Relais S3 geöffnet; dadurch werden die Verbindungen der Läuferwicklungen unterbrochen..
Das Beharrungsvermögen des Läufers bewegt den Läufer weiter, bis das zwischen den
Stellungen 8 :und i liegende Segment 8 an die Kontaktleiste 9 gelangt. Das Relais
S2 wird dann erregt: Der SchalterS2 legt die Läuferwicklungen an. das Netz. Hierdurch
wird in dem umlaufenden Läufer ein -umlaufendes Feld erzeugt. Sind die Verbindungen
richtig Uergestellt und die Zahl der Pole, im Ständer und Läufer ,gleich groß, so
läuft dieses Feld, sobald der Läufer zum Stillstand gekommen ist, mit gleicher Geschwindigkeit
und in derselben Richtung um -wie das Ständerfeld. Das Läuferfeld wird Faber, wenn
nicht die Pole des Ständers und des Läufers einander gerade gegenüberstehen, im
Augenblick des Schaltens mit dem Ständ@erfeld räumlich nochnicht in Phase sein.
Auf den Läufer wird daher ein Drehmoment so lange :ausgeübt, bis: die Pole des Ständers
und des Läufers einander gegenüberstehen. In dieser Stellung wird dann, ,der Läufer
magnetisch festgehalten. Bewegen sich die Läuferpole über diese Stellung-hinaus,
so wird ein entgegengesetzt gerichtetes Drehmoment ausgeübt, das die Läuferpole
in diese Stellung zurückbringt.
-
Aus Abb. z ist zu ersehen, daß das Relais S2 einen SelbsthaItestromkrei.s
besitzt, so daß es erregt bleibt, auch wenn die festen Kontakte das Segment 8 verlassen.
Beimf Ansprechen des Relais S., wird ferner im Stromkreis des Relais S3 eine Verriegelung
geöffnet, so daß dieser sich nicht schließen kann, wenn die Stellung i des Walzeaiumschalters
a erreicht wird. Wird der BetriebschalterS4 geöffnet, so öffnen sich auch die anderen
Schalter. Der Widerstand 4 kann regelbar sein, er kann aber auch weggelassen werden.
Es können ferner in die Zuführungsleitungen vom Netz zu dem Läufer Widerstände eingeschaltet
«erden, um den Läuferwiderstand der Netzspannung und dem geforderten Drehmoment
anzupassen.
-
Das betriebsichere Arbeiten der Ei;nrichtung ist von dem raschen Aufeinanderfolgen
des Öffnens des Schalters S3 und dem Schließen des Schalters S2 abhängig. Ist bei
geschlossenem Schalter S3 die Belastung im Vergleich zu der am Motor verfügbaren
Leistung klein, so ist die Beschleunigung des Motors derart groß, daß der Walzenumschalter
z von der Stellung z zu der Stellung 3 gelangt, bevor der Schalter S3 Zeit hatte,
sich zu öffnen. In diesem Falle bewirkt das zweite Segment 5, daß der Schalter S3
geschlossen bleibt und der Motor ununterbrochen läuft.
-
Laständerungen (Verringerungen) können daher die bei normaler Belastung
zufriedenstellend arbeitenden Einrichtungen unbrauchbar :machen. Eine Verringerung
der Belastung des Motors kann beispielsweise durch eine Verringerung der beim Arbeitsprozeß
der Werkzeugmaschinen auftretenden Reibung eintreten.
-
Diese Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch überwunden, daß
dem Motor ein größeres Drehmoment gegeben wird, als erforderlich ist, und eine Bremse
vorgesehen wird, die dieses zusätzliche Drehmoment aufnimmt. Die Belastungsänderungen
stellen dann nur einen geringen Prozentsatz des .gesamten Drehmomentes dar. Die
durch Belastungsänderungen hervorgerufenen Drehzalfländerungen bleiben dann innerhalb
zulässiger Grenzen.
-
Abb.-a zeigt ein weiteres vereinfachtes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
bei dem die Widerstände io dauernd an die Schleifringe angeschlossen sind. Die Größe
dieser Widerstände und die Größe der Widerstände des Läufers sind derart gewählt,
daß bei dem geforderten Drehmoment der in den Widerständen fließende Strom nicht
übermäßig groß wird, wenn die Widerstände .an das Netz angeschlossen sind.
-
Bei der in Abb. z gezeichneten Stellung des Hauptschalters i wird
eine 8polige Maschine nach einer Viertelumdrehung stillgesetzt. Beim Schließen des
Schalters S5 wird der Stromkreis, des Relais.Sl geschlosscn und damit die Ständerwicklung
des Motors an das Netz gelegt. Da die Schleifringe über die Widerstände io miteinander
verbunden sind, so beginnt der Läufer sich zu drehen.
-
Nachdem der Walzenumschalter die Stellung z (1/4 Umdrehung) verlassen
hat, wird der Stromkreis. des Relais & durch den ersten der Kontakte i i geschlossen
und werden dadurch die Schleifringe ;durch den Schalter S2 an das Netz gelegt. Wie
bei der Anordnung gemäß Abb. i wird indem umlaufenden Läufer ein umlaufendes Feld
erzeugt und bis zur räumlichen Phasengleichheit der Felder ein die Phasengleichheit
hervorrufendes Drehmoment erzeugt. Kommen die Pole der beiden Felder in Phase, so,
wird das Drehmoment gleich Null und der Läufer magnetisch festgehalten.
-
Durch Öffnen- des Betriebschalters S5 werden. sämtliche Kontakte geöffnet.
Das Festsetzen des. Motorläufers wird stets beim Er. reichen des der gewählten Stellung
dies Hauptschalters i zugehörigen Kontaktes i i des Walzenumschalters hervorgerufen.
-
Gegebenenfalls wird es nötig sein, zur Erzielung des erforderlichen
Drehmomentes und zur Begrenzung der Ströme innerhalb zulässiger Grenzen. im, die
verschiedenen Stromkreise Widerstände, Drosselspulen oder ihn= liches einzufügen.
Durch
Wahl verschiedener Polzahlen der Motorwicklungen können verschiedene Kombinationen
der Umlaufdauer erzielt werden. Bei einer vielpoligen Maschine kann man beispielsweise,
1,13 Umdrehung erhalten. Durch bestimmte Übersetzungsverhältnisse zwischen
dem Motor und dem Walzenumschalter kann mit geeigneten Kontakten bzw. durch Verwendung
zusätzlicher Schialter oder Walzenumschalter, die in geeigneter Weise gekuppelt
sind, eine ganze Zahl von Kombinationen der Umlaufdauer
bis n-fache Umdrehungen) erzielt werden.
-
Die beschriebenen Anordnungen verwenden Relais. Die Schalter können
aber auch derart angeordnet sein, daß sie unmittelbar die Änderungen in den Motorverbindungen
herstellen. Statt des Walzenschalters kann irgendeine andere Schaltvorrichtung verwendet
werden. Die Anordnungen arbeiten in: der gleichen Weise, wenn Ständer und Läufer
vertauscht werden.
-
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die in den Abb. i und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können durch das Hinzufügen .eines
Schalters Verbindungen hergestellt werden, durch welche die den absatzweisen Betrieb
hervorrufenden Elemente abgeschaltet werden, so d,aß der Motor als gewöhnlicher
Induktionsmotor läuft, wenn dies erforderlich ist. Durch Hinzufügen einer Umschaltvorrichtung
und zusätzlicher Kontakte an den Schaltern kann auch die Umlaufrichtung umgekehrt
werden.
-
Ein weiteres Mittel zur Sicherstellung einfies zufrieden:stellenden
Betriebes besteht in der Verwendung zweier Schalter an Stelle des Schalters S3,
welche abwechselnd benutzt werden. Eine derartige Anordnung ist in Abb. 3 beispielsweise
veranschaulicht. Bei dieser Anordnung läuft infolge der gewählten übersetzung der
Walzenumschalter 2 mit der halben Motorendrehzahl. Der Hauptschalter i befindet
sich in der Stellung für eine ganze Umdrehung des Motors.
-
Die Schützen S1 und S2 und ihre Kontakte dieses Ausführungsbeispiels
entsprechen dien Relais der anderen beiden Ausführungsbeispiele. Beim Schließen
des Betriebsehalters S8 wird das Schütz S1, das die St.änderwichlung :ans Netz legt,
geschlossen und das Relais S7 über den geschlossenen Hilfskontakt S2' erregt, wobei
das Relais S7 _ seinen (Selbsthalte-) Kontakt S7 schließt und über seinen weiteren
im Stromkreis der SpuleSB befindlichen Kontakt S7 das Relais S9 erregt. Durch Einschalten
der Läuferwiderstände durch das Schütz S9 be,ginnt der Motor nun zu laufen.. Das
Relais-SS hält sich durch steinen Hilfskon akt S8 und bereitet den Stromkreis des
Relais S2' für das Schütz S. vor, das die Läuferwicklung des Motors an d s Netzlegen
soll. Der Schalter & kann sich jedoch noch nicht schließen, da irgendeine mechanische
Verriegelung mit dem Relais S7 dies verhindert, solange dieses Relais erregt ist.
-
Der Motor läuft, bis die Schaltfinger des Walzenumschalters 2 hinter
der Stellung 8 von dem Segment 12 ablaufen. Hierdurch werden der Stromkreis des
Relais S7 -unterbrochen und dadurch die Kontakte S7 geöffnet, so daß nunmehr
der Schalter S, sich schließen und @dadurch der Motor stillgesetzt werden kann.
-
Das Stillsetzmoment wird den Motorläufer zurückziehen, wenn er sich
zu weit bewegt hat. Solange der Schalter S6 geschlossen ist, sind auch das Relais
S3 erregt und die Schütze S1 und S2 geschlossen.
-
Beim Öffnen und Wiederschließen des Schalters SS wird der beschriebene
Arbeitisvorgang sich wiederholen. Ist das Relais S8 anstatt des Relais S7 in Betrieb,
so ist das Segment 13 statt des Segments 12 in Wirksamkeit. Bei den übrigen
Stellungen des Hauptschalters i ergibt sich die gleiche Wirkungsweise.