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Vereinigte Schnellhub- und Senkschaltung für mit Gleichstrom-Reihenschlußmotoren
ausgerüstete Hebezeuge Es liegt im Wesen des Umschlagbetriebes, daß leichte Lasten
schneller als die Vollast gehoben werden sollen, da hierdurch der Umschlag größer
wird und die Antriebsmotoren besser ausgenutzt werden.
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Aus diesem Grunde hat bisher der Gleichstrom-Reihenschlußmotor Verwendung
gefunden, da sich seine Drehzahl zwangsläufig der jeweiligen Last anpaßt. Mit den
gesteigerten Forderungen im Umschlagbetrieb genügte aber an vielen Stellen, insbesondere
bei großen Hubhöhen, das normale Reihenschlußverhalten nicht mehr. Man verlangte
Schnellhubschaltungen, von denen die eine oder andere schon im Betriebe angewendet
wurde. Hierbei geriet jedoch der Hauptmotor meist in Abhängigkeit von der erforderlichen
Zusatzmaschine, dergestalt, daß bei einer Störung derselben der Hauptmotor ebenfalls
stillgelegt wurde, oder aber die verwendeten Schaltungen bedingten Sonderausführungen
der Motoren.
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Es sind nun Schaltungen bekanntgeworden, die zur selbsttätigen Beeinflussung
von Gleichstrommotoren mit Reihenschlußverhalten dienen. Um nämlich, ohne Rücksicht
auf die Drehzahl des Hauptmotors, seine Stromaufnahme bei verschiedener Belastung
praktisch konstant zu halten, @ hat man parallel zur Feldwicklung des Hauptmotors
eine Gleichstrommaschine geschaltet, die eine vom Hauptmotorstrom erregte und eine
weitere, dieser entgegenwirkende Feldwicklung besitzt. Eine solche Regelung auf
konstanten Strom schien besonders für Straßenbahnmotoren zweckmäßig.
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Bei der vereinigten Schnellhub- und Senkschaltung für Hebezeuge nach
der Erfindung soll nun aber das normale Reihenschlußverhalten des Hauptmotors gesteigert
werden, indem leichte Lasten rascher als bisher gehoben und gesenkt werden sollen.
Das wird erfindungsgemäß ebenfalls mit Hilfe einer parallel zum Reihenschlußfeld
liegenden Ankerspannung einer fremd angetriebenen Erregermaschine dadurch erreicht,
daß der Antriebsmotor dieser Erregermaschine zwei einander entgegengeschaltete Feldwicklungen
besitzt,
von denen die eine konstant fremderregt ist, während die
andere vom Belastungsstrom des Hauptmotors oder einem Teil desselben in stets gleicher
Richtung durchflossen wird, so daß sich die Drehzahl der Erregergruppe nach dem
resultierenden Feld ihres Antriebsmotors richtet und bei Stromänderungen des Hauptmotors
sich zwangsläufig so ändert, daß sie bei Überlast höher, bei Unterlast niedriger
als bei Nennlast des Hauptmotors ist. Die nette Einrichtung ist zugleich so beschaffen,
daß auch ihr nachträglicher Einbau in vorhandene Ausrüstungen möglich ist.
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Bei dieser Schaltung sind wegen der zusätzlichen Feldverstärkung größere
Beschleunigungen für das Heben bei gleicher Stromaufnahme und außerdem ohne Mehrbelastung
des Kollektors möglich, wie überhaupt die erfindungsgemäße Schaltung einen Schutz
gegen Vberlastungen des Ankers und Kollektors darstellt. Andererseits bewirkt die
zwangsläufige Feldschwächung bei leichten Lasten die gewünschte Drehzahlsteigerung.
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Die Zeichnung stellt eine Ausführungsforen der Erfindung dar, und
zwar zeigt Fig. i die Schaltung für Schnellheben.
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Bei der Senkbremsschaltung gemäß Fig.2, bei welcher in bekannter Weise
der Anker des Motors kurzgeschlossen wird, beeinflußt die Erregergruppe in ähnlicher
Weise wie beim Schnellheben die Eigenschaften des Hauptmotors so, daß bei zu senkender
schwerer Last kleinere Drehzahlen erreicht werden, als dies normalerweise der Fall
wäre, während die zu senkenden leichten Lasten mit größerer Geschwindigkeit als
bisher gesenkt werden können. Dabei wirken sich die Anlaßstufen gedämpfter aus,
da jeder Stromstoß durch zwangsläufige Feldverstärkung abgefangen wird.
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Die Senkkraftschaltung wird nach Fig.3 ohne Freifallstellung in einfacher
Weise durch Anlegen der beim Senkbremsen freien Ankerklemme an das Netz erzielt,
wodurch der Motor bei Nebensclilttßerregung des Feldes gegen Durchgehen gesichert
ist. Die in die Schaltung unverändert einbezogene Erregergruppe arbeitet nun nicht
mehr lastabhängig, bedingt aber durch eine gleichbleibend- oder veränderlich einzustellende
Feldschwächung Senkdrehzahlen, die über der Nenndrehzahl liegen. Die Schaltung eignet
sich daher besonders für Hubwerke von Stückgut- und Greiferkranen, ferne--- für
Ankerwinden und Schwimmkrane.
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Bei der Schnellhubschaltung nach Fig. i kommt außer dem normalen Hauptschlußmotor
i, 2 eine getrennt aufzustellende Erregergruppe in Frage, die aus einem Antriebsmotor
5, 6, und einer Dynamo ;, .l besteht.
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Parallel zur Feldwicklung 2 des Hauptmotors liegt der Anker der Erregerdynamo
3, dessen Spannung je nach ihrer Größe eine zusätzliche Schwächung oder Verstärkung
des Feldes 2 des Hauptmotors i bewirkt. Zweckmäßig wird diese Spannung bei Vollaststrom
des Hauptmotors i so gewählt, daß sie gleich dem Spannungsabfall in der Feldwicklung
2 ist. Die Spannungsrichtung ist dabei so zu wählen, daß bei der verwendeten Spannungshöhe
kein Strom durch den Anker 3 der Erregerdynamo fließen kann und somit bei Volllast
der Hauptmotor von der Erregerdynamo unbeeinflußt bleibt, d. h. unverändert mit
Nennstrom und Nenndrehzahl arbeitet.
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Liegt die Last jedoch unter dem Vollastwert, so sinkt der Spannungsabfall
am Hauptmotorfeld 2 proportional dem Laststrom ab. Die Spannung des Dynamoankers
3 würde bei ungesättigtem Eisen in gleichem Maße sinken, wenn nicht unter dem Einfluß
des Laststromes in der zur fremderregten Wicklung; gegengeschalteten Hauptstromfeldwicklung
6 des Erregerantriebsmotors 6 die Drehzahl der Erregergruppe und damit auch die
Spannung des 1?rregerdynamoankers 3 stärker gesenkt würde. Die entsprechende Spannungsdifferent
zwischen diesem Anker 3 und der ihm parallel liegenden Reihenschlußfeldwick-Jung
2 des Hauptmotors i bewirkt aber den beabsichtigten Ausgleichstrom im Kreise 2,
3, dessen Folge die Schwächung des Hauptmotorfeldes 2 ist. Durch diese Maßnahme
ist die höhere Geschwindigkeit, die bei leichter Last anzustreben war, bedingt.
Die Erregermaschine 3, a wirkt daher wie ein sich selbsttätig regelnder Parallelwiderstand.
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Auf die gleiche Wirkungsweise der Erregergruppe ist es zurückzuführen,
daß beim Heben oder bei auftretender Überlast eine zusätzliche Feldverstärkung beim
Hauptmotor i, 2 zustande kommt, da dann die Spannung des Erregerankers 3 wegen der
zwangsläufig höheren Drehzahl der Erregergruppe größer ist als der Spannungsabfall
in -der Hauptstromfeld«-icklung 2. Diese Spannungsdiffere:iz zwischen Hauptfeld
2 und Dynamoanker 3 bildet sich nun mit umgekehrtem Vorzeichen gegenüber dem Betrieb
bei Unterlast aus, so daß auch der Ausgleichstrom seine Richtung umkehren muß und
dadurch nun feldverstärkend wirkt. Dies hat zur Folge, daß die zu hebende Last rascher
beschleunigt oder eine Überlast ohne Überbeanspruchung des Kollektors und der Bürsten
gehoben werden kann. Die erforderliche Größe der Spannungsdifferenz zwischen 2 und
3 hängt vorwiegend von der beabsichtigten Drehzahlschwankungsdifferent der Erregergruppe
ab. Man hat es also in der Hand, durch entsprechende Gegencompoundierung des Antriebsmotors
5, 6, 7 das Drehzahlverhalten des
Hauptschlußmotors 1, 2
zu beeinflussen. Bei großen Hauptmotoren ist es zweckmäßig, nur einen Teilstrom
über die Hauptstromwicklungen q. und 6 der Erregergruppe zu leiten, wobei die Wirkung
jedoch dieselbe bleibt.
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Bei der Senkbremsschaltung nach Fig.2 bleibt die Schaltung der Erregergruppe
in unveränderter Form bestehen. Es wird dabei lediglich der .eine Pol des Hauptmotors
1, 2 vom Netz abgetrennt und an den beweglichen Kontakt des Vorschaltwiderstandes
8 angeschlossen, genau wie bei der bekannten Ankerkurzschlußbremsung. Die Erregergruppe
bewirkt jetzt zwangsläufig ein langsameres Senken schwerer Lasten, als dies bei
normaler Schaltung der Fall wäre, während leichtere Lasten schneller ,gesenkt werden
können. Die Regelung der Senkgeschwindigkeit wird in üblicher Weise durch Vergrößern
des Ankerkreiswiderstandes 8 vorgenommen.
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Es ist in einfacher Weise möglich, von dieser Ankerkurzschlußbremsung
ohne Freifallstellung auf Senkkraftschaltung überzugehen. Zu diesem Zweck verbindet
man den einen Netzpol gemäß Fig.3 mit derjenigen Ankerklemme des Hauptmotors, die
mit seiner Feldwicklung 2 verbunden ist. Die Feldwicklung 2 wird dadurch im Nebenschluß
zum Anker i liegend fremd erregt unter Benutzung des Widerstandes 8 oder eines Teils
desselben als Vor Schaltwiderstand.
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Da sich bei durchziehender Last in einem Teil des Vorschaltwiderstandes
8 der Feldstrom und Ankerstrom des Hauptmotors bei entgegengesetztem Durchfluß überlagern
(der Feldstrom ist durch die Netzpolarität, die Richtung des Ankerstroms durch das
generatorische Arbeiten bei durchziehender Last bestimmt), so treten in diesem Teil
nur Stromwärmeverluste nach Maßgabe der Stromdifferenz auf. Durch zweckmäßige Wahl
des Feldstroms sowie des Vorschaltwiderstandes 8 lassen sich die Verluste in 'letzterem
auf ein Geringstmaß herabsetzen, so daß das generatorische Arbeiten bei durchziehender
Last auf die Senkkraftstufen sich gegebenenfalls wirtschaftlich auswirkt.
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Die Drehzahl der Erregerdynamo 3 ist bei dieser Schaltung unveränderlich;
sie wird jedenfalls von der Last nicht beeinflußt, da die Feldwicklung 6 des Erregermotors
vorn konstanten Erregerstrom der Hauptstromwicklung 2 durchflossen wird. Der Erregerdynamo
3 kommt jedoch die Bedeutung zu, daß sie ohne Heranziehung des ganzen Vorschaltwiderstandes
8 das Feld 2 des Hauptmotors schwächt. Sie hilft also mit, die Wirtschaftlichkeit
der Schaltung zu erhöhen.