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Einrichtung zur Regelung von Elektromotoren mittels wegabhängig gesteuerter
elektrischer Widerstände Die Triebwerke von Hebezeugen müssen mit mechanischen Bremsen
versehen werden, die es gestatten, die Last oder Teile des Hebezeuges, z. B. den
Ausleger @u. dgl., nach Abschaltung des Antriebsmotors in einer beliebigen Stellung
festzuhalten. Diese Bremsen werden in der Regel so ausgebildet, daß sie selbsttätig
einfallen, sobald der Antriebsmotor stillgesetzt wird. Soll der Antriebsmotor laufen,
dann muß die zugehörige Bremse gleichfalls selbsttätig gelüftet werden. Es sind
mehrere Arten von Bremslüftern bekannt, so z. B. Bremslüftmagnete, elektrohydraulische
Bremslüfter und Motorbremslüfter. .
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Letztere bestehen in der Regel aus ,einem Elektromotor, der über ein
Getriebe an der Bremse bzw. am Belastungsgewicht der Bremse angreift. Dieser Hilfsmotor
wird gleichzeitig mit dem Hauptmotor des Triebwerkes eingeschaltet und hebt das
Bremsgewicht an, so daß die Bremse ientl.astet ist. Wird der Hauptmotor des Triebwerkes
abgeschaltet, dann wird auch der Hilfsmotor stromlos, das Bremsgewicht fällt herab,
und die Bremse greift ein.
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Bei allen Bremslüftern entsteht die Aufgabe, den Antrieb so zu wählen,
daß die Bremse schnell, aber stoßfrei geöffnet und angelegt wird. Insbesondere darf
kein Stoß entstehen, wenn das Bremsgewicht sich an der oberen Hubbegrenzung anlegt
und wenn die Bremse wieder einfällt. Es ist bekannt, zu diesem Zweck bei Magnetbremslüftern
beispielsweise Luftdämpfungen vorzusehen, die die Bewegung des Gewichtes am oberen
und unteren Ende des Hubes dämpfen. Bei elektrohydraulischen Bremslüftern werden
in der Regel hydraulische Dämpfungen angewendet.
Die Erfindung bezweckt
nun; für Motorbremslüfter eine besonders zweckmäßige Dämpfung zu schaffen und darüber
hinaus den ganzen Bewegungsvorgang so zu steuern, daß eine besonders genaue und
weiche Arbeit. der Bremse erzielt wird. Es ist klar; daß eiri derartiger Antrieb,
bei dem die Kraft von dem zurückgelegten Hub abhängig gemacht ist, auch für eine
ganze Reihe anderer Zwecke, z. B. zum öffnen und Schließen von Dampf-und Wasserventilen,
zur Ausübung von Preßdrücken für die spanlose Verformung von Werkstoffen u. dgl.,
verwendet werden kann. Die Einrichtung nach der Erfindung ermöglicht außerdem, die
Art der zwischen Kraft und Weg bestehenden Beziehung mit einfachen Mitteln zu ändern,
so daß. sie leicht den Bedürfnissen des Betriebes entsprechend nachträglich eingestellt
werden kann.
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An Hand der Abbildungen wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen
Eimichtung als Bremslüfter behandelt. In Abb. i ist -eine Welle W; z. B. die Antriebswelle
-eines Kranhubwerkes, mit einer Bremstrommel T verbunden, um die ein Bremsband B
geschlungen ist. Das Bremsband wird durch das Gewicht -G über den Hebel H festgezogen.
Zum Lüften der Bremse dient der Hilfsmotor M, der über den Schalter S .an ein elektrisches
Netz N angeschlossen ist. Nach dem Schließen dieses Schalters treibt der Motor über
ein Getriebe Tseine Zahnstange Z an, die das Bremsgewicht G anhebt. Es entsteht
nun die Aufgabe, das Gewicht zu Beginn der Bewegung schnell zu heben, also stark
zu beschleunigen, im weiteren 'Verlauf des Weges Beine annähernd gleichmäßige Geschwindigkeit
beizubehalten und gegen Ende des Hubes die Geschwindigkeit so herabzusetzen, daß
das Gewicht -G bzw. der Hebel H gegen die obere Hubbegrenzung O sich stoßfrei anlegt.
Eine ähnliche Aufgabe entsteht beim Senken des Gewichtes, wenn die Bremse wieder
.einfallen soll. Der Erfindung entsprechend wird die Abhängigkeit der von dem Motor
M entwickelten Kraft vom Hub dadurch herbeigeführt, daß dem Motor ein Regelwiderstand
vorgeschaltet wird, der an zwei oder mehreren Stellen mit dem Netz oder einer Motorklemme
verbünden ist und auf dessen Kontaktbahn ein Kontakthebel schleift, der von denn
Motor bzw, vom geeigneten Getriebetehen angetrieben wird und mit einer Ankerklemme
oder mit dem anderen Netzpol verbunden ist. In Abb: i ist eine besonders einfache
Schaltung dieses Regelwiderstandes R dargestellt. Er ist an seinen beiden Enden
über den Schalter S mit einem Netzpol verbünden. Auf seiner Kontaktbabn I( schleift
die KontäktbürsteBl, die mit der ZahnstangeZ mechanisch verbunden; jedoch elektrisch
von ihr isoliert ist. Die Befestigung der Kontaktbürste B1 an der Zahnstange Z kann
zwecks Einstellbarken des Gerätes verändert werden. Der Widerstand R bzw. der durch
die Kontaktbürste daraus abgegriffene Teil ist in Abb. i dem Anker des Motors vorgeschaltet:
Der Motor M ist als Gleichstromneb.enschlußinotor angenommen.
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In der unteren Ruhestellung steht die Bürste z. B. am unteren Ende
der Kontaktbahn I(, so daß der Strom vom Netz unmittelbar zur SchleifbürsteBl und
zum Anker des Motors gelangt. Der Motor wird daher zu Beginn der Bewegung sein volles
Anzugsmoment hervorbringen. Falls es zur Dämpfung des Einschaltstromstoßes erwünscht
ist, kann jedoch auch ein Widerstand R1 vorgeschaltet oder die Bürste B1 von vornherein
in eine etwas höhere Lage gebracht werden. Wird das Gewicht gehoben, dann verändert
sich der dem Motor vorgeschaltete Widerstandswert nach der Gleichung
wobei a und b die beiden Teile des Widerstandes R, g@egeb@enenfalls
einschließlich eines vorgeschalteten Widerstandes R1, sind, in die der Widerstand
R von der Bürste B1 zerlegt wird. Bei der in Abb. i gewählten Schaltung und bei
gleichmäßiger Verteilung des Widerstandes R längs der Kontaktbahn wird in der Mitte
des Hubes dem Anker ein größter Widerstand von dem Wert vorgeschaltet sein. Nähert
sich das Gewicht
bzw. die Kontaktbürste B1 dem Ende des Hubes, dann wird der Widerstand wieder kleiner.
Das von dem Motor ausg'e'übte Drehmoment wird also zu Beginn der Bewegung am, größten
sein, in der Mitte kleiner verdien und gegen Ende wieder auf einen bestimmten Wert
ansteigen, der durch die Endstellung der Bürste bestimmt ist. Die auf das Gewicht
wirkende Beschleunigung errechnet sich aus dem. Motordrehmoment und der ihm entgegenwirkenden
konstanten Kraft des Gewichtes.
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Man kann nun beispielshalber den Wider= stand so wählen, daß dasMotordrehmoment
Ml entsprechend Abb.2 die Kraft G des Gewichtes zunächst überwindet, ihm also eine
gewisse Beschleunigung nach oben erteilt, daß im Verlauf des Hubes das Drehmoment
kleiner wird als das Gewicht, so daß die Bewegung sich wieder verlangsamt und daß
gegen Ende des Hubes wiederum eine Steigerung des Drehmomentes eintritt, so daß
das Gewicht mit einem gewissen Kraftübers,chuß zuverlässig gegen den Endanschlag
gedrückt wird. Durch entsprechende Wahl der einzelnen Widerstandsstufen läßt sich
fast jede gewünschte Abhängigkeit des Motordrehmomentes vom Weg erreichen und ebenso
jede gewünschte Kurve der Geschwindigkeit abhängig vom Weg.
Die
Senkbewegung des Gewichtes kann dadurch eingeleitet werden, daß der Bnem.slüftmotor
entweder abgeschaltet oder durch Vorschalten weiteren Widerstandes so gesühwächt
wird, daß er die Kraft des Gewichtes nicht mehr zu überwinden vermag. Im ersteren
Fall wird der Motor zur Dämpfung der Fallbewegung erfindungsgemäß als Kurzschlußbremse
verwendet, im zweiten Fall ,als Gegenstrombremse. Für die Steuerung des Drehmomentes
in Abhängigkeit vom Hub bei der Abwärtsbewegung kann erfindungsgemäß .eine zweite,
von der ersten verschiedene Kontaktbahn benutzt werden. Diese Kontaktbahn kann entweder
mit einem eigenen Widerstand R verbunden werden oder mit geeigneten Stellen desselben
Widerstandes., der schon für die Steuerung der Aufwärtsbew, egung diente.
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Vorzugsweise wird die Abstufung des Widerstandes für die Senkbewegung
so zu wählen sein, daß das- Bremsgewicht zuerst schnell sinkt und dann, wenn die
Bremse ,anzugreifen beginnt, langsamer, damit das Bremsmoment am Hauptgetriebe nicht
stoßweise auftritt. In der Schaltung des Bremslüftmotors :als Gegenstrombremse wird
also entsprechend Abb.3 dem Motor zunächst zum Einleiten der Senkbewegung ein Widerstand
R2 vorgeschaltet, indem der Schalter S, geöffnet wird. Der dem Motor vorgeschaltete
Widerstand braucht im weiteren Verlauf der Bewegung zunächst kaum verändert zu werden;
so daß: der Abschnitt b nur wenig oder keinen. Widerstand enthalten muß. Er ist-
in Abb. 3 daher einfach .als Gleitschiene angedeutet. Im unterer. Drittel des Weges
muß der Vorschaltwid.erstand jedoch erheblich verkleinert werden, damit das Gegendrehmoment
des Motors steigt und die Senkbewegung des Gewichtes entsprechend verlangsamt wird.
Dementsprechend ist der Widerstandsteila zu bemessen. Damit aber der durch den Widerstanda
zufließende Strom, nicht :auf die Bewegung in dem. Abschnitt b einwirkt, wird, wie
in Abb.3 angedeutet, zwischen breiden Teilen der Widerstand unterbrochen.
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Abgesehen von der in Abb. r verwendeten einfachen Schaltung sind nach
der Erfindung noch eine Reihe anderer Schaltungen möglich, deren allgemeine Form
durch Abb. q: dargestellt wird. Hierbei würde z. B. dem Bremslüftmotor M in der
Stellung r der Bürste die volle Netzspannung zugeführt werden, während in der Stellung
2 ein aus der Parallelschaltung der Teilea und b sich ergebender Widerstand - vorgeschaltet
ist. In der Stellung 3 ist kein Widerstand vorgeschaltet, in der Stellung q. -:ein
Widerstandswert, der sich aus den Teilen c, d und c zusammensetzt usw.
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Für die Schaltung des Motors selbst gibt es zahlreiche .an sich bekannte
Möglichkeiten. So kann er z. B. für die Senkbewegung entweder als Gegenstrombremse
oder als Kurzschlußbremse verwendet werden. Ebenso kann die Erfindung .auf :alle
mit Hilfe von Widerständen steuerbaren Motoren angewendet werden, also ,auf Reihenschluß-
und Nebenschlußmotoren für Gleichstrom, Wechs,elstromreihenschlußmotoren, R.epulsionsm@o@toren
und Drehstromasynchronmotoren mit dem Ständer ,oder dem Läufer vorgeschalteten Widerständen.