DE680280C - Einrichtung zur Erzielung hoher Beschleunigung fuer den Anker von Wanderfeldmotoren - Google Patents

Description

Mit den bekannten elektrischen Wanderfeldantrieben für Webschützen ist es bisher nicht gelungen, auch nur annähernd die Schützengeschwindigkeiten zu erreichen, die für die üblichen Leistungen der Kraftwebstühle gefordert werden müssen und die mit Hilfe von mechanischen Schützenschlagvorrichtungen auch bereits erzielt worden sind. Nach der Erfindung wird bei einem durch ein elektrisches Wanderfeld angetriebenen Webschützen eine große Anfahrbeschleunigung und damit eine hohe Schützengeschwindigkeit dadurch erzielt, daß die Polteilung des Wanderfeldmotors zur Verminderung des Anker gewichts möglichst klein gewählt, dafür aber die Frequenz des dem Wanderfeldmotor aufgedrückten Mehrphasenstromes auf ein Mehrfaches der normalen Frequenz von 50 Hertz erhöht wird. Gleichzeitig werden die Phasen-Verschiebung und die Änderung des Ohmschen Spannungsverlustes, die der vom Läufer nicht bedeckte Teil des Ständers hervorruft, durch Reihenkondensatoren und stromabhängige Regelvorrichtungen teilweise oder ganz ausgeglichen. Durch die erhöhte Anfahrbeschleunigung werden Schußzahlen ermöglicht, die den bisher üblichen Schußzahlen der mechanischen Schützenschlagvorrichtungen und bei breiten Webstühlen noch wesentlich höheren

3« SchußzaMen entsprechen.

Abb. ι zeigt einen Teil des geradlinig ausgestreckten Stators b des Wanderfeldmotors nebst dem Kurzschlußankere, welcher im Ausführungsbeispiel 4 Polteilungen des Stators bedeckt. Weiterhin zeigt die Abb. 1 einen Webschützen c mit den Rollen d. Der Anker« ist in die untere Seite des Webschiitzens c fest eingebaut. Abb. 2 veranschaulicht die Schaltung des Wander feldantrieb es und Abb. 3 das durch den Induktionsregler h bedingte Spannungsdiagramm.

Zwischen einem geradlinigen Wanderfeldantrieb und einem normalen Drehstrommotor besteht bekanntlich ganz allgemein ein wesentlicher Unterschied darin, daß der Ankerkern nicht kreisförmig geschlossen, sondern geradlinig ausgestreckt ist. Hieraus folgt, daß sich der Kraftfluß eines Polpaares, je nach Lage des Ankers zu den Feldpolen, im Ankerkern teils in zwei gleiche Teile teilt, teils in zwei ungleiche Teile und teils überhaupt nicht in zwei Zweige teilt. Mit Rücksicht auf den letzteren Fall ist der Querschnitt des Ankerkerns auf das Doppelte zu dimensionieren; dies hat aber das doppelte Kerngewicht des Ankers gegenüber einem normalen zur Folge. Besonders dieser Umstand steht wegen der zu großen Massen des Ankereisens dem Bestreben, dem Anker die erforderliche hohe Beschleunigung zu erteilen, hindernd im Weg. Da nun der Kernquerschnitt des Ankers annähernd proportional der Polteilung ist, so wird gemäß der Erfindung zur Erzielung möglichst kleiner Eisenmassen neben hoher

magnetischer Sättigung des Ankereisens die Polteilung des Ständers und des Ankers so klein gemacht, als sie mit Rücksicht auf die schmalen Abmessungen der Statorzähne und mit Rücksicht auf die Streuung praktisch überhaupt möglich ist. Da aber die Ausführung einer kleinen Polteilung auf Kosten der Geschwindigkeit geht, so wird gleichzeitig die Anwendung einer Betriebsfrequenz erf orderto lieh, die wesentlich höher ist als die sonst gebräuchliche Frequenz von 50 Hertz. Die durch die erhöhte Betriebsfrequenz bedingte hohe Ankerfrequenz muß allerdings durch Angleichung des Ohmschen Widerstandes der Kurzschlußwicklung an die erhöhte Induktivität des Ankers berücksichtigt werden.

Außer der Anwendung einer kleinen Polteilung, hoher Betriebsfrequenz und hoher Sättigung des Ankereisens sind zur weiteren Verminderung der Eisenmassen auf der oberen Seite des Ankereisens Einbuchtungen e vorgesehen, welche an solchen Stellen liegen, an denen infolge der Kraftflußverteilung nur niedrige magnetische Sättigungen entstehen. Wie aus Abb. 1 weiterhin ersichtlich, besteht ein wesentlicher Unterschied des Wanderfeldmotors gegenüber einem normalen Motor außerdem darin, daß das Ankereisen nur einen Teil des Statorfeldes bedeckt, so daß die Wicklung des von den Polflächen des Ankers nicht bedeckten Statorteils der Wicklung des bedeckten, also mit dem Anker jeweils in Wechselwirkung stehenden Teils des Stators als Impedanz vorgeschaltet ist. Die Klemmenspannung des Wanderfeldmotors setzt sich demnach aus der auf den nicht bedeckten Teil entfallenden Spannung und aus der auf den vom Anker bedeckten Teil entfallenden Spannung zusammen. Die auf den vom Anker bedeckten Teil entfallende Spannung soll im folgenden als Betriebsspannung des Motors bezeichnet werden. Da sich bei einem Drehstromkurzschlußankermotor der Anlaufstrom vom Kurzschlußstrom bis zum Leerlaufstrom ändert, so ändert sich während des Anlaufs in entsprechender Weise das Verhältnis der Spannung der vorgeschalteten Impedanz zur Betriebsspannung des Motors. Ist also die an die Klemmen des Wanderfeldmotors herrschende Spannung konstant, so bewirkt die Abnahme des Anlaufstromes eine Zunahme der Betriebsspannung des Motors. Diese Zunahme ist aber nur insoweit günstig, als durch sie die Zugkraft erhöht wird, nicht aber im Hinblick darauf, daß die erhöhte Betriebsspannung von einem gewissen Betrage ab eine unzulässig hohe Magnetisierung des aktiven Eisens bedingt. Die unerwünschte Schwankung der Motorbetriebsspannung kann nun in vollkommener Weise durch Anwendung selbsttätig wirkender Regelvorrichtungen bekannter Ausführung beseitigt werden, wie z. B. durch einen Regeltransformator oder durch einen Induktionsregler h.

In Abb. 3 sind die durch die Schaltung des Antriebes bedingten Spannungen graphisch dargestellt. Die Strecke/ bedeutet die vorhandene Netzspannung, die Strecket die vom Induktionsregler induzierte Zusätzspannung und die Strecke I die an den Klemmen des Wanderfeldmotors herrschende Spannung, welche gleich der Resultierenden aus den beiden Spannungen/ und k ist. Durch das von dem Kurzschlußstrom des Motors im Moment des Anlaufs im Induktionsregler h erzeugte Drehmoment wird der Anker des Induktionsreglers bis zu einem Anschlag so weit gedreht, daß die Phase der in der Stator wicklung des Induktionsreglers induzierten Zusatzspannung die zur Deckung des Spannungsabfalls des nicht bedeckten Statorteils erforderliche Vergrößerung des Resultierenden I herbeiführt. Geht nun der Anlauf strom während des Anlaufs immer mehr zurück, so vermindert sich in entsprechender Weise das auf den Anker des Induktionsreglers wirkende Drehmoment, und der Anker des Reglers wird infolge der dem Drehmoment entgegenwirkenden Federkraft wieder seiner Ruhelage genähert. In der Ruhelage des Reglerankers ist die Phase der Zusatzspannung dann so weit verändert, daß die Resultierende/ der Leerlauf spannung des Wanderfeldmotors entspricht.

Um die Impedanzspannung des vom Anker nicht bedeckten Statorteils sowie auch die Blindleistung des Wanderfeldmotors herabzusetzen, wird die Selbstinduktion des nicht bedeckten Statorteils durch eine mit der Statorwicklung in Reihe geschaltete Kapazitätsreaktanz/ kompensiert.

Eine hinsichtlich der Spannungsregulierung weniger vollkommene, aber unter gewissen Bedingungen, z. B. bei kurzen Wanderfeldern, ausreichende Maßnahme kann darin bestehen, daß die Schwankung der Motorbetriebsspannung nicht völlig beseitigt, sondern nur begrenzt wird. Zu diesem Zweck wird die Betrieb sfrequenz außer unter Berücksichtigung des oben behandelten Gesichtspunktes noch wo so gewählt, daß der absolute Betrag der Schlüpfung, welche der Anker bis zur Abbremsung erreicht, über demjenigen derLeerläufschlüpfung liegt, so daß der Anlaufstrom nur bis zu einem solchen Werte abnimmt, daß die damit verbundene Erhöhung der Motorbetriebsspannung mit Rücksicht auf die Eisenbeanspruchung ein zulässiges Maß nicht übersteigt.

Bezüglich der Steuerung des Webschützen ist zu bemerken, daß dieselbe vermittels einer Schaltwalze g erfolgt, welche mit dem An-

trieb des Webstuhls durch geeignete Übertragungselemente bekannter Ausführung zwangsläufig verbunden ist. Die Kontakte der Schaltwalze sind derart angeordnet, daß die Zeitpunkte der Einschaltung, der Umkehr und der Ausschaltung der Statorwicklung m in beliebiger Weise gegeneinander verstellt werden können.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Einrichtung zur Erzielung hoher Beschleunigung für den Anker von Wanderfeldmotoren zum Antrieb von. Webstuhlschützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Polteilung des Motors zur Verminderung des Gewichts des Ankereisens klein gewählt ist, die Frequenz des aufgedrückten Mehrphasenstromes ein Mehrfaches der normalen Frequenz von 50 Hertz beträgt und daß die Phasenverschiebung durch den vom Läufer nicht bedeckten Ständerteil durch Reihenkondensatoren teilweise oder ganz ausgeglichen ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Webschützen fest angeordnete Ankereisen (a) an den Stellen (e), die eine niedrige magnetische Sättigung aufweisen, in seinem Querschnitt geschwächt ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Wanderfeldmotor aufgedrückte Frequenz so gewählt ist, daß der Anker bis zum Beginn der Bremsung die Leerlaufschlüpfung nicht erreicht.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Ständerwicklung (jn) stromabhängige Regeltransformatoren oder Induktionsregler (k) bekannter Ausführung in Reihe geschaltet sind zu dem Zweck, die Änderung des Spannungsverlustes auszugleichen, die durch die Abnahme des Anlaufstromes vom Kurzschlußstrom bis zum Leerlauf· strom in dem Ohmschen Widerstand des vom Läufer (ö) nicht bedeckten Ständerteils entsteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen