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Mehrmotorenantrieb mittels ständergespeister, mit je einer besonderen
Drehzahlregelvorrichtüng versehener Drehstromkollektormotoren mit Nebenschlußverhalten
In der Praxis wird vielfach die Forderung gestellt, die Drehzahlen mehrerer Motoren
gemeinsam regeln zu können. Besonders wichtig ist die gemeinsame Regelung der Drehzahlen
bei Maschinen, die vom Arbeitsgut nacheinander durchlaufen werden, z. B. bei Papiermaschinen
und bei verschiedenen Textilmaschinen. Während die- genannte Aufgabe bei Antrieben
.mittels Gleichstrommotoren mit einfachen Mitteln gelöst werden kann, ist ihre'
Lösung bei Antrieben, mittels Drehstromkollektormotoren ungleich schwieriger. Deshalb
hat man es bisher zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten in den meisten Fällen vorgeschlagen,
den zur Verfügung stehenden Drehstrom in Gleichstrom umzuformen, trotzdem damit
Energieverluste und Mehrkosten verbunden sind. Ein Ersatz der Gleichstrommotoren
durch Drehstromkollektormotoren bei Mehrmotorenantrieben ist erst dann durchführbar,
wenn es gelingt, eine den Antriebsverhältnissen der Arbeitsmaschine gerecht werdende
Regelvorrichtung zu schaffen. Es hat zwar bisher nicht ,am. derartigen Versuchen
gefehlt, doch wurden praktisch .brauchbare Lösungen, die einen vollwertigen Ersatz
für einen Gleichstrommehrmotorenantrieb, boten, nicht erzielt.
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Für die gemeinsame Regelung von Drehstrom-Nebenschluß-Kommutatormotoren
bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten der Regulierung. In dem einen Falle wird
die Grundgeschwindigkeit von einem durch Hand bzw. mittels einer Drehzahlverstellvorrichtung
gesteuerten Leitmotor bestimmt. Anlassen und Regeln des zweiten Motors kamt beispielsweise
bei Textil- und einigen Papiermaschinenarten durch eine sog. Tänzerwalze erfolgen,
deren Lage durch die Spannung des zu verarbeitenden Textil- bzw. Rapiermaterials
bestimmt wird. Zu jeder Tänzer-w alzenstellung gehört naturgemäß eine bestimmte
Motordrehzahl. Die Nachteile dieser Anordnung sind klar ersichtlich. Einmal verlangt
die gekennzeichnete Art der Steuerung einen verhältnismäßig großen Weg der Pendelwalze,
um den Antrieb nicht übermäßig empfindlich zu machen. Außerdem sind für die volle
Aus.regelung des Motors ziemlich große Verstelikräfteerforderlich. Eine solche Schaltanordnung
kann deshalb nur dann angewendet werden, wenn die verarbeitete
Ware
eine Ausgleichswalze mit einem genügend großen Gewicht zuläßt, die auf jeden Fall
die Regelvorrichtung des Motors mit Sicherheit durchzieht. Das Einschalten eines
derartig gesteuerten Mehrmotorenantriebes erfolgt dadurch, daß zu= nächst der Leitmotor
an Spannung gelegt wird. Durch seine Inbetriebnahme und Bewegen der Stoff- bzw.
Papierbahn wird die vorgeschaltete Tänzerwalze angehoben und dadurch ein Schütz
geschaltet, welches den Stromkreis des zweiten Motors schließt. Der nächste Motor
wird dann auf ähnliche Weise durch Anheben einer anderen Tänzerwalze eingeschaltet.
Beim Stillsetzer steht zunächst nur der Leitmotor, während der bzw. die Teilantriebe
erst nach Senken der angehobenen Tänzerwalze über einen von dieser hetätigten Kontakt
abgeschaltet werden. Eine zweite Möglichkeit einer gemeinsamen Regelung der Drehzahlen
ständergespeister Drehstromkollektormotoren ist die, daß man die Drehzahlverstellvorrichtungen
der einzelnen Motoren mit motorischem Antrieb versieht und die einzelnen Verstellmotoren
gemeinsam eir-und ausschaltet. Einer derartigen Anordnung haften jedoch erhebliche
Nachteile an. So können z. B. Ungenauigkeiten in der Regelung leicht dadurch entstehen,
daß die An-und Auslaufzeiten der einzelnen Verstellmotoren verschieden lang sind,
daß also die einzelnen Drehzahlverstellvorrichtungen trotz gleicher Einschaltdauer
ihrer Antriebsmotoren verschieden weit verstellt werden. Außerdem wird der ganze
Mehrmotorenantrieb durch die erforderlichen Verstellmoteren. sehr kompliziert und
teuer.
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Im Zusammenhang mit dieser Regulierungsart ist auch die Verwendung
von Differentialgetrieben für die Steuerung durch Tänzerwalzen bekanntgeworden.
Dabei erfolgte die Grunddrehzahlregelung der Kollektormotoren vermittels der automatischen
Drehzahlverstellvorrichtungen durch Druckknopfsteuerungen. Das zwischen dem Verstellmotar
und der Regelwelle des Teilantriebsmotors eingebaute Differential vermittelte dann,
von der Tänzerwalze beeinflußt, die zur Gleichlaufsicherung erforderlichen Impulse.
Ganz abgesehen von den sich beim Betrieb ergebenden technischen Schwierigkeiten
dürfte diese Regelart wegen ihrer hohen Kosten in der Praxis kaum Verwendung gefunden
haben.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt die Nachteile der bekannten Anordnungen
und bringt zum ersten Male einen vollwertigen Ersatz für den bewährten Gleichstrommehrmotorenantrieb.
Sie schafft damit für einen Mehrmotorenantrieb mittels ständergespeister, mit je
einer besonderen Drehzahlregelvorrichtung versehener Drehstromkollektormotoren mit
Nebenschlußverhalten, deren Drehzahl gemeinsam gesteuert wird, eine insbesondere
den Antriebserfordernissen von Textilmaschinen in jeder Beziehung gerecht werdende
Regelvorrichtung. Erfindungsgemäß erfolgt die Grundregelung dadurch, daß den Läufern
eine gemeinsame regelbare Spannung aufgedrückt wird. Die Gleichlaufregelung wird
bei Belastungsverschiedenheit der Motoren in an sich bekannter Weise durch zusätzliche
Drehtransformatoren entweder selbsttätig zwangsläufig oder durch Regelung von Hand
in feinfühliger Anpassung an die Erfordernisse der Arbeitsmaschine bewirkt.
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Die den Läufern aufgedrückte Spannung ist auf verschiedene Weise zu
erzielen. So kann man z. B. die Läufer aus einem Netz konstanter Spannung speisen
und in ihrem Stromkreis Drosselspulen mit regelbarer Gleichstromvormagnetisierung
anordnen. Die Drehzahlen der Motoren kann man dann regeln, indem man durch Regelung
der zur Vormagnetisierung dienenden Gleichstromspannung die den Läufern zugeführten
Spannungen gemeinsam ändert. Außerdem kann man die Drehzahlen der Motoren gemeinsam
regeln, indem man die Läufer über Transformatoren konstanten Gbersetzungsverhältnisses
speist, die primärseitig mit regelbarer Spannung gespeist werden. Am einfachsten
kann man jedoch die Drehzahlen der Motoren gemeinsam regeln, indem man ihre Läufer
direkt aus einem Netz mit regelbarer Spannung speist.
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Das Netz mit regelbarer Spannung kann auf verschiedene Weise hergestellt
werden. Am vorteilhaftesten ist es, das Netz regelbarer Spannung über einen Stufentransformator
oder Doppeldrehtransformatoraus d em Hauptnetz zu speisen, da bei diesen Transformatoren
mit der Spannungsregelung eine Phasenverschiebung nicht verbunden ist.
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Um eine Kompensierung der Motoren zu erzielen, kann eine Phasenverschiebung
zwischen Primärspannung und Sek-undärspannung des die regelbare Spannung liefernden
Transformators erwünscht sein. Diese Phasenverschiebung kann leicht mit bekannten
Schaltungen erzielt werden.
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Außer der gemeinsamen Regelung sämtlicher Motoren wird noch die Drehzahl
jedes einzelnen Motors geregelt, und zwar in der Weise, daß in den Läuferkreisen
der einzelnen Motoren außer der gemeinsamen regelbaren Hauptspannung in bekannter
Weise Zusatzspannungen mittels Drehtransformatoren erzeugt werden, vermöge . deren
der relative Gleichlauf unter den Motoren bei Belastungsverschiedenheit der einzelnen
Motoren entweder selbsttätig zwangsläufig oder
durch Regelung von
Hand wiederhergestellt werden kann.
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Ein Beispiel eines Mehrmotorenantriebes nach der Erfindung ist in
der Abbildung dargestellt. Ml und M2 sind die gemeinsam zu regelnden Motoren; ihre
Ständerwicklungen S1 und S2 liegen am Haupnetz Nl, während ihre Läufer Ll und` L2
an das Netz mit regelbarer Spannung N2 angeschlossen sind. Das Netz N2 ist über
einen Stufentransformator T vom Hauptnetz N1 gespeist. In die Zuleitungen zu den
Läufern Li und L2 sind' die Sekundärwicklungen der Drehtransformatoren Dii und D2
geschaltet, deren Primärwicklungen an das Hauptnetz- Ni angeschlossen sind.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Beim Anlassen
d,ea Motoren'Mi und M2 wird der Stufenschalter des Transformators T auf die äußerste
Schaltstellung der mit - bezeichneten Transformatorseite gebracht. Die den Läufern
der Motoren zugeführte Spannung ist dann praktisch gleich der vom Ständer aus, in
den Läufern .induzierten Spannung; die Motoren stehen vorläufig noch still. Wird
nun der Stufenschalter langsam von der --Sbeiluusg nach o hin, bewegt, so überwiegt
die in den Läufern induzierte Spannung die von außen aufgedrückte. Es fließen entsprechende
Ströme, welche mit dem Ständerfeld zusammen ein Drehmoment ergeben und die Motoren
in Drehung versetzen. Ist der Stufenschalter in der Stellung o angelangt, so sind
die Bürsten der Motoren über die Sternverbindung der Sekundärwicklung des TransformaxaTs
T kurzgeschlossen und die Motoren laufen als Asynchronmotoren; ihr Schlupf ist nur
so .groß, daß die in den Läufern induzierte Spannung gerade genügt, um die zur Aufbringung
des I:astmomentes erforderlichen Ströme im Läufer aufrechtzuerhalten. Wird der Stufenschalter
nun in der ---Richtung weiterbewegt, so ändert die den Läufern aufgedrückte Spannung
ihre Richtung und überwiegt die in .ihnen vom Ständerfluß induzierte, und es fließen
Ströme, welche die Motoren noch über den Synchronismus hinaus beschleunigen. Durch
die Erfindung ist es. also möglich, -die Drehzahlen der Morooren'Ml und M2 gemeinsam
vom Stillstand bis zum übersynchronen Lauf zu regeln.
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Die Drehtransformatoren D,i und D2 ermöglichen es, eine bestimmte
Abweichung der Drehzahl jedes Motors von der am Stufentransformaroar eingestellten
gemeinsamen Drehzahl einzustellen. Abweichungen der Drehzahlen der einzelnen Motoren
könne z. B. bei Papier- oder ähnlichen Maschinen erwünscht sein, um einen bestimmten
Zug zu' erreichen.