DE709380C

DE709380C - Automatic starting device for the sub-motors of electrical paper machine multi-motor drives

Info

Publication number: DE709380C
Application number: DEA86180D
Authority: DE
Inventors: Robert Keller
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1938-03-18
Filing date: 1938-03-18
Publication date: 1941-08-14

Description

Selbsttätige Anlaßvorrichtung für die Teilmotoren von elektrischen Papiermaschinenmehrmotorenantrieben Beim Anlassen rasch laufender Papiermaschinen bietet das, pendelungsfreie Einschwingen der mit großen Massen behafteten Trockengruppen oft große Schwierigkeiten, weil die Geschwindigkeit der einzelnen Gruppen auf den gewünschten -Wert ganz genau eingeregelt werden muß und die dämpfenden Reibungs«-iderstände verhältnismäßig gering sind.Automatic starting device for the sub-motors of electric Paper machine multi-motor drives When starting fast running paper machines offers the oscillation-free oscillation of the dryer groups with large masses often great difficulty because of the speed of each group on the the desired value must be regulated very precisely and the damping frictional resistance are relatively low.

Nach der Erfindung werden diese Mängel bei Papiermaschinen, die im Mehrmotorenbetrieb von regelbaren Elektromotoren angetrieben werden, dadurch behoben, daß, die Gleichlaufregelung selbsttätig erst dann in -Betrieb gesetzt wird, wenn die Arbeitsgeschwindigkeit durch eine besondere selbsttätige, . von der Gleichlaufregelung unabhängige Anlaßregelung erreicht worden ist. Solche Vorrichtungen sind zwar an sich bekannt, doch nehmen sie keine Rücksicht auf die obengenannten Schwierigkeiten, die bisher auch nicht beseitigt werden konnten. So war es zwar bekannt, beim Anlassen der Teilmotoren die Gleichlaufregelung zu blockieren und den Feldregler des anzulassenden Gleichstromteilmotors selbsttätig kurmuschliellen. Damit war es jedoch nicht. gelungen, die großen Massen der Einzelgruppen, insbesondere der Trockengruppen, pendelfrei auf Gleichlauf zu bringen, da die bekannte Anlaßregelung weder isodromen Charakter hatte noch das Ergebnis des erforderlichen relativen Gleichlaufs der Einzelgruppen zeitigte. Dieses wurde vielmehr erst nach Aufheben der Blockierung der Gleichlaufregler ermöglicht.According to the invention, these shortcomings in paper machines that are im Multi-motor operation are driven by controllable electric motors, thus remedied that, the synchronization control is only automatically put into operation when the working speed by a special automatic,. from the synchronization control independent starting regulation has been achieved. Such devices are on known, but do not take into account the difficulties mentioned above, which so far could not be eliminated either. It was known this way when starting of the sub-motors to block the synchronization control and the field controller of the to be started Direct current motor. But that wasn't it. succeded, the large masses of the individual groups, especially the dry groups, pendulum-free to synchronize, since the well-known starting control is neither isodromic in character still had the result of the necessary relative synchronization of the individual groups produced. Rather, this was only activated after the synchronization controller was blocked enables.

Nach der Erfindung wird aber der völlig pendelfreie Anlauf bis zum relativen Gleichlauf der Teilmotoren dadurch erreicht, daß die Anlaßvorrichtung als Impulsregler mit isodromein Charakter ausgebildet ist, so daß nach der selbsttätig erfolgenden L'ik schaltung auf den Gleichlaufregler dieser noch den schon bestehenden relativen Gle lauf weiterhin aufrechtzuerhalten hat. Gleichlaufregler dient dabei der an sich be'".. kannte Differentialregler, der die Geschwindigkeit des betreffenden Teilmotors mit einer Leitgeschwindigkeit oder Leitfrequenz vergleicht.According to the invention, however, the completely pendulum-free start-up up to the relative synchronism of the sub-motors is achieved in that the starting device is designed as a pulse regulator with isodromic character, so that after the automatically occurring L'ik switching to the synchronization controller of this nor the already existing relative equations run has to continue. Synchronization controller is used here by the differential controller, which is known per se, and which compares the speed of the relevant sub-motor with a master speed or master frequency.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt, bei welchem die einzelnen Gruppen der Papiermaschine von läufergespeisten Drelistromkommutatormotoren mit Drehzahlregelung durch Bürstenverschiebung angetrieben werden. Als Differentialgetriebe zur Erzielung des relativen Gleichlaufs des Kommutatormotors i mit der vom Netz 2 gelieferten Leitfrequenz dient hier das bekannte elektrische Differentialgetriebe 3, 4, 5, 6, das nach Art eines Synchronmotors gebaut ist. Sein Magnetrad 3 ist über Schleifringe 4 mit Gleichstrom aus dem Netz 8 gespeist, während der Anker 5 über Schleifringe 6 am Drehstromhilfsnetz 2 liegt, und zwar dann, wenn der Umschalter 9 nach rechts ausgelegt ist. Das Ankergehäuse 5 ist als Kegelriemenscheibe ausgebildet und wird über die Gegenscheibe 7 vom KommutatorMotor 1 aus angetrieben, dessen Bürstenbrücke io mittels Zahnradübersetzung verstellbar ist. Der Läufer 3 des elektrischen Differentialgetriebes ist auf der einen Seite mit einer elektrischen Bremse i i versehen; auf der anderen Seite trägt er die Schnecke eines selbsthemmenden Schneckengetriebes 12, dessen Rad mit dem einen Sonnenrad 13 eines mechanischen Differentialgetriebes fest verbunden ist. Das andere Sonnenrad 1 4. wird über das selbsthemmende Schneckengetriebe 16 von dein Verstellmotor 17 angetrieben. Das Planetenrad 15 treibt über zwei Kegelradübersetzungen 18 und i9 die Bürstenbrücke io des Kommutatormotors t an. Der Verstellmotor i; dient dazu, den Hauptmotor i anzulassen und mit dem Netz 2 der Leitfrequenz zu synchronisieren. Zu diesem Zweck ist bei Linksstellung des Umschalters 9 ein Pendelkontaktsynchronisator angeschlossen. Dieser besteht bekanntlich aus einer doppeltgespeisten Maschine 2o und einem federnd und gedämpft in die Mittellage gezogenen Pendel 2 t, «-elches von einem mit der Maschine 2o gekuppelten Hebel 22 im Takt der Frequenzdiiterenz angeschlagen wird. :in dem Pendel 21 sind zwei Kontakte angeordnet, von denen der linke, 23, im Takt der Frequenzditferenz den Stromkreis des Verstellmotors 17 schließt, « ährend der andere, 24, erst bei Erreichen des Synchronismus geschlossen wird und dann einerseits den Umschalter 9 umstellt und andererseits mittels des Schalters 25 den Länderstrom der Synchronisatormaschine 2o erbricht. Außerdem wird dadurch gleich- die Bremse i i gelüftet und damit der r 3 des elektrischen Differentialgetrie- '"3 bis 6' freigegeben. Ein Druckknopf 28 cfeiit dazu, die Bürstenbrücke des Hauptmotors t mit Hilfe des Verstellmotors 17 Willkürlich zu verschieben und in die Nullage zurückzuführen.The drawing shows an exemplary embodiment for the invention in which the individual groups of the paper machine are driven by rotor-fed three-phase commutator motors with speed control by means of brush displacement. The known electrical differential gear 3, 4, 5, 6, which is built in the manner of a synchronous motor, is used here as a differential gear to achieve the relative synchronization of the commutator motor i with the master frequency supplied by the network 2. Its magnet wheel 3 is fed with direct current from the network 8 via slip rings 4, while the armature 5 is connected to the auxiliary three-phase network 2 via slip rings 6, namely when the changeover switch 9 is designed to the right. The armature housing 5 is designed as a conical belt pulley and is driven via the counter pulley 7 from the commutator motor 1, the brush bridge of which is adjustable by means of a gear ratio. The rotor 3 of the electric differential gear is provided on one side with an electric brake ii; on the other hand, it carries the worm of a self-locking worm gear 12, the wheel of which is firmly connected to the one sun gear 13 of a mechanical differential gear. The other sun gear 14 is driven by your adjusting motor 17 via the self-locking worm gear 16. The planet gear 15 drives the brush bridge io of the commutator motor t via two bevel gear ratios 18 and i9. The adjusting motor i; serves to start the main motor i and to synchronize it with the network 2 of the digital frequency. For this purpose, a pendulum contact synchronizer is connected when the switch 9 is in the left position. As is well known, this consists of a double-fed machine 2o and a pendulum 2o, which is pulled into the central position in a springy and damped manner, which is struck by a lever 22 coupled to the machine 2o in time with the frequency difference. : Two contacts are arranged in the pendulum 21, of which the left, 23, closes the circuit of the adjusting motor 17 in time with the frequency difference, while the other, 24, is only closed when synchronism is reached and then on the one hand switches the switch 9 and on the other hand, the country current of the synchronizer machine 2o by means of the switch 25 vomits. In addition, this also the brake ii is released and thus the r 3 of the electrical differential gear '"3 to 6' released. A push button 28 cfeiit to move the brush bridge of the main motor t arbitrarily with the aid of the adjusting motor 17 and return it to the zero position.

Die Wirkungsweise ist nun folgende: Beim Anlassen des Kommutatormotors i stehen zunächst seine Bürsten in der Nullstellung. Der Umschalter 9 ist nach links ausgelegt, und die Bremse 1 i liegt auf. Der Läufer 3 ist also, festgebremst, und das Rad 13 des mechanischen Differentialgetriebes wird durch die selbsthemmende Schnecke 12 festgehalten. Durch das Umlegen des Schalters 9 nach links wird der Schalter 25 geschlossen und der Synchronisator 2o ans Netz 2 gelegt. Sein Läufer dreht sich, solange er von dem noch stillstellenden und als Synchronmaschine Nvirkenden elektrischen Differential 3 bis 6 keinen Strom erhält, mit der vollen Leitfrequenz und macht bei 23 infolge der Dämpfung des Pendels 21 dauernd Kontakt. Somit erhält der Verstellmotor 17 vom Hilfsnetz 8 dauernd Strom, dreht über das Schneckengetriebe 16 das Rad 14 des mechanischen Differentialgetriebes und treibt somit über das Planetenrad 15 und die Kegelräder 18 und 19 die Bürstenbrücke i o an. Dadurch beginnt der Kommutator i zu laufen und treibt seinerseits über den Kegelriementrieb 7 den Anker 5 des elektrischen Differentials 3 bis 6 an, das, als Generator wirkend, einen Strom von entsprechender Frequenz über den Umschalter 9 dem Läufer des Synchronisators 20 zuführt. Dieser beginnt daher langsamer zu laufen, gibt über den Kontakt 23 weniger häufig Stromimpulse auf den Verstellmotor 17, so daß dieser die Bürsten langsamer verstellt und dadurch der Hauptmotor i nun allmählich schneller läuft. Hat der Hauptmotor seine Betriebsgeschwindigkeit erreicht, die der Leitfrequenz des Netzes 2 entspricht, so liefert auch das elektrische Differential 3 bis 6 diese Leitfrequenz. Der Synchronisator 20 steht dann still und ebenso auch der Verstellmotor 17 und die Bürstenbrücke i o. Die Einrichtung wird nun so getroffen, daß eine ganz leichte Cberregelung eintritt, so däß der Synchronisator sich rückwärts drehen wird. Bei der geringsten Neigung des Synchronisators hierzu wird nun der Kontakt 24 geschlossen, wodurch der Utnschalter 9 von der Anlal.';stellung links in die Betriebsstellung rechts umgelegt wird. Dadurch wird die Drehstromwicklung des elektrischen Differentialgetriebes auf die Leitfrequenz 2 umgeschaltet und der Synchronlauf desselben erzwungen. Der Hebel 22 ist am Synchronisator 20 unter einem solchen Winkel auf der Welle befestigt, daß' beim Umkehren ihrer Drehrichtung der Kontakt 24. genau in der synchronen Phasenlage. des elektrischen Differentials 3 bis 6 in Bezug auf die Ireitfrequenz geschlossen wird. Zugleich wird über den Kontakt 2¢ der Lüftmagnet der Bremse i i gespeist und diese gelöst; außerdem öffnet sich der Schalter 25 und trennt den Ständer des Synchronisators 20 vom Netz 2 ab.The mode of operation is as follows: When the commutator motor i is started, its brushes are initially in the zero position. The switch 9 is designed to the left, and the brake 1 i is on. The rotor 3 is therefore braked, and the wheel 13 of the mechanical differential gear is held in place by the self-locking worm 12. By moving the switch 9 to the left, the switch 25 is closed and the synchronizer 2o is connected to the network 2. As long as it does not receive any current from the electrical differential 3 to 6, which is still stationary and acts as a synchronous machine, its rotor rotates at the full master frequency and makes permanent contact at 23 due to the damping of the pendulum 21. Thus, the adjustment motor 17 receives from the auxiliary mains 8 continuous current, rotates via the worm gear 16, the wheel 14 of the mechanical differential gear, and thus drives via the planet gear 15 and the bevel gears 18 and 1 9 the brush bridge to io. As a result, the commutator i begins to run and in turn drives the armature 5 of the electrical differential 3 to 6 via the bevel belt drive 7, which, acting as a generator, supplies a current of the appropriate frequency via the switch 9 to the rotor of the synchronizer 20. This therefore begins to run more slowly, sends current pulses to the adjusting motor 17 less frequently via the contact 23, so that the latter adjusts the brushes more slowly and, as a result, the main motor i now gradually runs faster. When the main motor has reached its operating speed, which corresponds to the master frequency of the network 2, the electrical differential 3 to 6 also supplies this master frequency. The synchronizer 20 is then at a standstill, as is the adjusting motor 17 and the brush bridge. The device is now made so that a very slight over-regulation occurs, so that the synchronizer will rotate backwards. At the slightest inclination of the synchronizer to do this, the contact 24 is now closed, whereby the switch 9 is switched from the installation position on the left to the operating position on the right. As a result, the three-phase winding of the electrical differential gear is switched to the master frequency 2 and synchronous operation is enforced. The lever 22 is attached to the synchronizer 20 at such an angle on the shaft that 'when reversing its direction of rotation, the contact 24 exactly in the synchronous phase position. of the electrical differential 3 to 6 is closed with respect to the riding frequency. At the same time, the release magnet of brake ii is fed via contact 2 [and is released; In addition, the switch 25 opens and separates the stator of the synchronizer 20 from the network 2.

Solange nun die Betriebsfrequenz, die vom Anker 5 des .elektrischen Differentials 3 bis 6. an den Schleifringen 6 abgegeben wird, mit derjenigen des Leitnetzes 2 übereinstimmt, steht in bekannter Weise das Magnetrad 3 still, da der Anker 5 mechanisch in entgegengesetzter Richtung zu seinem Drehfeld angetrieben wird. Weicht die Betriebsfrequenz aber von der Leitfrequenz ab, so läuft das Magnetrad mit einer Drehzahl um, die der Differenz der Frequenzen entspricht, und verstellt über das Getriebe 12, 13, 15, 18, i g die Bürsten io des Motors 1 im ausgleichenden Sinne.As long as the operating frequency, the armature 5 of the .electric Differentials 3 to 6 is delivered to the slip rings 6, with that of the Control network 2 matches, the magnet wheel 3 is stationary in a known manner, since the Armature 5 mechanically driven in the opposite direction to its rotating field will. However, if the operating frequency deviates from the master frequency, the magnetic wheel runs at a speed that corresponds to the difference between the frequencies, and adjusted Via the gear 12, 13, 15, 18, i g the brushes io of the motor 1 in the compensating Senses.

Sind; wie es bei der Trockenpartie der Papiermaschine häufig vorkommt, mehrere Motoren mechanisch, z. B. durch Zahnräder, gekuppelt, so braucht man trotzdem nur ein gemeinsames Differentialgetriebe 3 bis 6 für den Gleichlauf, ein gemeinsames Anlaufgetriebe 12 bis 16 und einen Synchronisator 2o bis 24 vorzusehen; dagegen erhält jeder Hauptmotor i einen eigenen Verstellmotor 17 für die Bürstenbrücke. Diese Verstellmotoren werden in Parallelschaltung gemeinsam vom Kontakt 23 des Synchronisators 2o gesteuert.Are; as often happens in the dryer section of the paper machine, several motors mechanically, e.g. B. by gears, coupled, so you still need only one common differential gear 3 to 6 for synchronism, one common To provide starting gear 12 to 16 and a synchronizer 2o to 24; against it each main motor i receives its own adjusting motor 17 for the brush bridge. These adjusting motors are connected in parallel together from contact 23 of the synchronizer 2o controlled.

Bei Verwendung von mehreren mechanisch gekuppelten Motoren ist eine gleichzeitige Regelung auf Lastverteilung erforderlich. Hierzu können die VerstelImotoren 17 benutzt werden. Außerdem ist noch ein Regler oder ein Kontaktapparat, z. B. nach Fig. 2 oder 3. erforderlich. Die beiden Motoren ia und lb sind durch Zahnräder 26 miteinander gekuppelt. Beide sind über in der gleichen Phase liegende Stromwandler an ein wattmetrisches Relais 27 angeschlossen, auf dessen Drehsystem die Leistungsdifferenz beider Motoren ia und 1b einwirkt. Überwiegt nun die eine Motorenleistung, so dreht sich das Drehsystem in der einen Richtung und schaltet den Verstellmotor 17a z. B. für Linkslauf ein; ein Leistungsüberschuß des anderen Motors i bewirkt dagegen z. B. Rechtslauf des V erstellmotors 17a. Dieser bewirkt dann über das mechanische Differentialgetriebe 13 bis 15 im leistungsausgleichenden Sinn die Bürstenverschiebung des Hauptmotors Ia. Wenn man gemäß; Fig.3 das wattmetrische Relais in Kreuzschaltung, also mit einander entgegengesetzt wirkenden Strömen speist, so genügt eine einzige Stromspule. Wirkt wie 'in Fig. 2 der Regler 27 nur auf den Verstellmotor 17a der Bürstenbrücke des einen der beiden gekuppelten Hauptmotoren ja ein, so tritt beim Nachregeln der Leistung eine kleine Störung des Gleichlaufs ein, die dann ebenfalls selbsttätig ausgeglichen wird. Will man dies vermeiden, so muß gemäß Fig.3 auch der Verstellmotor 17L der Bürsten des zweiten Hauptmotors @b an das Leistungsausgleichrelais 2,7 angeschlossen werden, jedoch im umgekehrten Sinne wie. der Verstellmotor 17a; denn dann muß die Leistung des einen Hauptmotors ia um so viel vermindert werden, wie diejenige des anderen Motors 1b erhöht wird.When using several mechanically coupled motors, simultaneous control for load distribution is required. The adjusting motors 17 can be used for this purpose. In addition, a controller or a contact device, z. B. according to Fig. 2 or 3 required. The two motors ia and lb are coupled to one another by gearwheels 26. Both are connected to a wattmetric relay 27 via current transformers which are in the same phase. If the one motor power now predominates, the rotary system rotates in one direction and switches the adjusting motor 17a z. B. for counterclockwise rotation; an excess of power of the other engine i causes z. B. Clockwise rotation of the V creating motor 17a. This then causes the brush displacement of the main motor Ia via the mechanical differential gear 13 to 15 in the power-compensating sense. If one according to; 3 feeds the wattmetric relay in a cross connection, i.e. with currents acting in opposite directions, a single current coil is sufficient. If, as in FIG. 2, the controller 27 only acts on the adjusting motor 17a of the brush bridge of one of the two coupled main motors, then when the power is readjusted, a small disturbance of the synchronization occurs, which is then also automatically compensated. If this is to be avoided, the adjusting motor 17L of the brushes of the second main motor @b must also be connected to the power compensation relay 2,7 , but in the opposite sense as. the adjusting motor 17a; because then the output of one main motor generally has to be reduced by as much as that of the other motor 1b is increased.

Durch die Leistungsausgleichregelung wird die Anlaufregelung nicht berührt, da die Motoren 17a und 17b nur beim Anlauf an den Kontakt 23 des Synchronisators 20 angeschlossen sind und beim Anlauf das Leistungsrelais 27 abgeschaltet ist. In den Fig. 2 und 3 ist der Übersichtlichkeit halber die Anlauf-und die Gleichlaufregelung weggelassen.The start-up control is not due to the power equalization control touches, since the motors 17a and 17b only when starting at the contact 23 of the synchronizer 20 are connected and the power relay 27 is switched off when starting. In For the sake of clarity, FIGS. 2 and 3 show the start-up control and the synchronization control omitted.

Die angegebenen Einrichtungen stellen nur Ausführungsbeispiele für die Erfindung dar; sie können durch gleichartig wirkende Einrichtungen ersetzt werden. Die neue Steuerung ist natürlich nicht auf bürstengeregelte Kommutatormotoren beschränkt, sondern kann sinngemäß auch bei Papiermaschinen mit Regelung der Gruppenmotoren durch Widerstände, Induktionsregler usw. angewandt werden. -Sie ist in gleicher Weise wie bei Wechselstromspeisung auch bei Gleichstromspeisung der Motoren möglich.The specified facilities are only exemplary embodiments represent the invention; they can be replaced by similarly acting devices. The new control is of course not limited to brush-controlled commutator motors, but can also be used analogously for paper machines with control of the group motors by resistors, induction regulators, etc. can be applied. -She is in the same In the same way as with alternating current supply, it is also possible with direct current supply of the motors.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Automatic starting device for the sub-motors of electric paper machine multi-motor drives, in which the sub-motors first started up to the working speed by a special starting device and then automatically from the starting device to a during the Operating synchronization control device can be switched, characterized in that, that the starting device, which starts the motors (i) up to their relative Controls synchronism with a master speed, as a pulse controller (2o, 21, 22, 23) is designed with isodromic character, while for operational regulation a differential controller known for this purpose (3, a, 5, 6), is used, the speed äes relevant sub-motor with a master speed or Comparing digital frequency (network 2).

2. Apparatus according to claim t, characterized in that both the Cleiclilaufsteuerung and the: @ nl @ ifrc @@ clung act on the same adjusting member 1 8, 1 9 i of the control device I to) of the supervising sub-motor. ;. Device according to Claim 2, characterized. that the synchronization control and the starting control act on different members of one and the same differential gear (13, 1.1, 15). which transmits the difference between the control influences to the control device (iol. 1. Device according to claim 3, characterized in that the two control devices each have a self-locking worm gear ( 12, t 6 m: t the links (13, 1.1) of the I) 5. Device according to claim i, characterized in that the analogue direction is ordered from a synchronizing controller (2o, 21, 22 23) which influences the speed of an adjusting motor (17 1. 6. Device according to claim i with irehreiid der Anlal ') regulation blocked synchronization control, characterized in that the rotating element of the synchronization controller (3. .l, 5, 6) is equipped with a brake iii) which, after completing the installation:, process itself; itig is lined up. . Device according to claims 5 and 6 with a changeover switch which is automatically switched to the synchronization control after the end of the system, characterized in that both the switching of the switch (y) and the release of the brake (ii) of the synchronization controller is effected by a contact (24.1 on the synchronization controller, which switches off as soon as the relevant sub-motor has reached the prescribed speed or master frequency (network 2; on the other hand is influenced by the speed of the relevant sub-motor (i) and the adjusting motor (17) is given the more frequent current pulses, the more the speed of the sub-motor deviates from the master speed. 9. Device according to claim 8 , characterized in that with synchronism between 'bearing motor and master speed of the adjusting motor (i 7) none Receives more current pulses and therefore stops. i o. Device according to claim 5, characterized in that in the case of synchronism between the sub-motor and the master speed, the synchronization controller switches itself off (switch 25). i i. Device according to claims 7 and 10, characterized in that the switch-off takes place through the same contact (24) which also effects the switching of the switch and the brake release. 12. The device according to claim 5, characterized in that the adjusting motor (17) can also be switched on by hand (push button 28). 13. The apparatus of claim 5, wherein two sub-motors rigidly to each other, for. B. are coupled by gears, characterized in that the adjusting motor (17a, 17b) is connected during normal operation to a load distribution controller (27) for the two rigidly coupled motors (1a, 1b) (Fig. 2). 1.1. Device according to claim 13, characterized in that the load distribution regulator (27) is influenced by the power, that is to say by the current and voltage of the two coupled sub-motors (i ", ii '). 15. Device according to claim 13, characterized in that only the Verstellniotor (i 7 a) for the control device of one of the two coupled sub-motors (ia) is influenced by the load distribution controller (27). 16. Device according to claim 13, characterized in that the two adjustment motors (17a, i, -1,) the both control devices of the load distribution controller (27), in the opposite sense, "grounded" (Fig.3).