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Regeleinrichtung für elektromotorisch angetriebene Aufwickelvorrichtungen
Gegenstand des Hauptpatents ist eine Regeleinrichtung für elektromotorisch angetriebene
Aufwickelvorrichtungen mit einem den Ankerstrom des Haspelmotors konstant haltenden
Regler, dessen Ansprechstromstärke während des Beschleunigens und Verzögerns durch
eine zusätzliche Regeleinrichtung beeinflußt wird, um auch beim An- und Auslauf
ebenso wie während des Betriebs eine konstante Zugspannung in dem aufzuwickelnden
:Material aufrechtzuerhalten. Nachdem Hauptpatent wird die Ansprechstromstärke des
Reglers durch eine auf Geschwindigkeitsänderungen ansprechende Regeleinrichtung
in jedem Augenblick beim Beschleunigen und Verzögern des Antriebs um einen der Größe
der Geschwindigkeitsänderung entsprechenden Betrag verändert. Bei den im Hauptpatent
offenbarten Ausführungsbeispielen dieses Erfindungsgedankens wird als auf Geschwindigkeitsänderungen
- ansprechende Regeleinrichtung eine mit einer der jeweiligen Geschwindigkeit des
Antriebs entsprechenden Spannung gespeiste und eine zusätzliche Steuerspule des
Reglers beeinflussende Hilfsmaschine mit Schwungmasse verwendet.
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Die vorliegende Erfindung sieht zunächst eine andere Ausführung :der
auf Geschwindigkeitsänderungen ansprechenden Regeleinrichtung vor, und zwar wird
ein mit seiner Primärwicklung an die Ankerklemmen des Haspelmotors angeschlossener
Transformator verv endet, dessen Sekundärwicklung in dem vom Ankerstrom des Haspelmotors
erregten. Reglerkreis angeordnet ist. Da die Geschwindigkeitsänderungen beim Anlassen
und Auslaufen des Haspels verhältnismäßig langsam erfolgen und infolgedessen der
durch die Änderungen der Ankerklemmenspannung des Haspelmotors in der Sekundärwicklung
des Transformators hervorgerufene Strom verhältnismäßig schwach ist, wird weiterhin
nach.,
der Erfindung dieser Strom in an sich bekannter Weise über
eine' Verstärkereinrichtung dem den Ankerstrom des Haspelmotors konstant haltenden
Regler zugeführt.
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In der Zeichnung ist ein Ausfiihrunäsbeispiel der Erfindung in Anwendung
auf ein Kaltbandwalzwerk dargestellt, bei dem das Walzgut von dem Haspel i i in
Richtung des Pfeiles 12 abgewickelt und durch die von einem geeigneten Antriebsmotor
15 angetriebenen Walzen 13 durchgeführt und von dem Haspel 14. aufgewickelt wird.
Nachdem alles Walzgut auf dem Haspel 1.4 aufgewickelt «-orden ist, «-erden die Walzen
13 enger gestellt und das Walzgut vom Haspel 14 durch die Walzen 13 auf den Haspel
i i aufgew-ikkelt. Hierbei arbeiten die mit den Haspeln gekuppelten .Maschinen 16
und 17 in bekannter Weise einmal als Motor und das andere .Mal als Generator. Die
Maschinen 16 und 17 sind über die Leitungen 18 und i9 an eine geeignete Speisestroniquelle
angeschlossen, die zweckmäßig dieselbe ist, von der auch der Walzmotor 15 bespeist
wird. und die als Generator ausgebildet sein kann, dessen Spannung durch Änderung
seiner Erregung geändert wird.
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Damit ein einwandfreies Walzgut erzielt wird, ist es erforderlich,
daß die Zugspannung bei allen Walzgeschwindigkeiten vom Stillstand bis zur Höchstgeschwindigkeit
konstant gehalten wird. Zu diesem Zweck sind Regeleinrichtungen zur Konstanthaltung
des Ankerstroms der Haspelmaschinen 16 und 17 vorgesehen. Für die Haspelmaschine
16 besteht diese Regelvorrichtung aus einem von einem Elektromotor -23 mit konstanter
Geschwindigkeit angetriebenen Generator 20, dessen Feld 24. an einem Shunt-Widerstand
21 im-Ankerstrainkreis der Haspelniaschine 16 angeschlossen ist, so daß seine Erregung
und seine Ankerlclerninenspannun ,g sich mit Änderungen des Ankerstroms der Haspelmaschine
16 ändert. Von der Ankerspannung des Generators 2o wird ein Regler 22 beinflußt,
durch den die Erregung der Haspelmaschine 16 so gesteuert wird, daß die Änderungen
ihr, 2-s .Ankerstroms ausgeglichen werden.
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Der Regler 22 besteht in bekannter tVeise aus einem Relais mit einem
gegen eine Spiralfedera5 arbeitenden Drehanker. Auf dem U-förmigen Kern 26 des Relais
ist die an die Ankerklemmen des Generators 2o angeschlossene Hauptwicklung 27 angebracht.
Der Anker 28 aus magnetischem Material ist :derart auf einer Welle zwischen den
Polen des Kerns 26 angeordnet, daß er sich den Kernpolen gegenüberstellt, wenn die
Spule 27 erregt wird. Die Spiralfeder 25 sucht den Anker im L'hrzeigersinn zu drehen.
Der Anker" 28 ist durch ein Gestänge 29 mit einem Waagebalkenhebel 3o gekuppelt,
der auf ein Widerstandselement einwirkt, das aus vier Säuleu 31 bis 34: eines Kohledruckreglers
besteht. Wenn die Spule 27 aberregt ist und der Anker =8 durch die Spiralfeder 25
in der dargestellten Stellung gehalten wird, ist bekanntlich der auf die Kohlensäulen
31 bis 3.4 ausgeübte Druck am kleinsten und der Widerstand dieser Kohlensäulen am
größten.
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Die Kohlensäulen 31 bis 34 liegen in Reihe mit einer Erregerwicklung
35 eines Zu- und Gegenschaltgenerators 36. Die an die Speiseleitungen 37 und 38
angeschlossene Feldwicklung 16" der Haspelmaschine 16 ist in Reih mit dein Anker
der Zu- und Gegenschaltinaschine 36 gelegt, die noch mit einer unmittelbar von den
Speiseleitungen 37 und 38 erregten Feldwicklung 39 versehen ist. Die Feldwicklung
35 überwiegt bei voller Erregung die Feldwicklung 39. `trenn die Feldwicklung 35
allerregt ist, wirkt die Maschine 36 als Zuschaltgenerator und ihre Spannung addiert
sich zli der Spannung der Speisequelle 37, 38. Wenn andererseits die Gegenfeldwicklung
3: voll erregt ist, wirkt die Maschine 36 als Gegenschaltgenerator und ihre Spannung
ist der der Speisestromquelle 37, 38 entgegengerichtet, so daß die Erregung der
Feldwicklung 16« der Haspel.maschine 16 geschwächt wird.
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Auf dem Kern 26 des Reglers 22 ist außer der H.auptstromwicklung 27
noch eine Stabiliserungswiclclung .Io angebracht, die mit der Sekundärwicklung eines
Transformators 4 1 verbunden ist, dessen Primärwicklung an die Ankerklemmen des
Zu- fand Gegenschaltgen°-rators 3c7 angeschlossen ist.
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Wenn die Bandspannung während des Anlassens des Walzwerks und de:
Haspels i i aus der Ruhe auf denselben Wert gehalten werden soll, wie während des
Betriebs mit konstanter Geschwindigkeit, dann muß der Ankerstrom der Haspelmaschine
i6 herabgesetzt werden, damit das Walzband den abwickelnden Haspel ohne Erhöhung
der Zugspannung in dein Walzband beschleunigen kann. In entsprechender Weise muß
während cler Verzögerung der Ankerstrom erhöht wordc-n, um einen Zugspannungsverlust
zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, daß der Zugspannungsregler 22 in Abhängigkeit
von der Größe der Geschwindigkeitsänderung dor Haspelniaschine während des Beschleunigens
so beeinflußt wird, daß der Regler einen kleineren Strom im Ankerstromkreis der
Haspel-.raschine während des Beschleunigens aufrechterhält. Zu diesem Zweck ist
ein Transformator 4.2 vorgesehen, dessen Prirnä rwickitirig an die Ankerklemmen.
der Haspelmaschine 16 angeschlossen wird und dessen Sekundärwicklung in Reihe mit
dem Shunt-Widerstand 21 im Stromkreis der Feldwicklung
24 des Generators
2o liegt. Wenn die Geschwindigkeit der Haspelmaschine 16 und infolgedessen-ihre
Spannung konstant ist, wird in der Sekundärwicklung-des Transformators 42 keine
Spannung induziert, und infolgedessen hält der Regler 22 den Ankerstrom der Haspelmaschine
16 auf dem Wert auf den der Einstellwiderstand 43 eingestellt ist. Wenn sich jedoch
die Geschwindigkeit der H.aspelmaschine 16 ändert, ändert sich auch ihre Spannung,
und in der Sekundärwicklung des Transformators 42 wird .eine Spannung induziert,
die sich zu dem Spannungsabfall über den Widerstand 21 addiert oder sich von diesem
subtrahiert, j e nachdem, ob die Spannung größer öder kleiner wird. Diese sekundär
induzierte Spannung bewirkt eine- Veränderung der Einstellung des Reglers 22.
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Die Spannungsregeleinrichtung für die I-faspelmaschine 17 stimmt mit
der Regeleinrichtung 22 für die Haspelmaschine 16 überein mit der einzigen Ausnahme,
daß die Kohlensäulen .44: bis 47 bei aberregter Hauptspule 4.9 durch die Spiralfeder
48 am stärksten zusammengedrückt sind und daher ihren kleinsten Widerstand aufweisen.
Diese Umkehrung der Wirkungsweise dieses Reglers ist erforderlich, weil die Haspelmaschine
17 als Motor arbeitet, während die Haspelmaschine 16 als Generator wirkt.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Wenn angenommen wird,
daß das Walzband io in der Richtung des Pfeiles 12 vom Haspel i f abgewickelt wird,
dann arbeitet die Häspel.maschine 16 als Generator und liefert Energie in das Netz
i8, 19 zuriick. Wenn die Spannung, in dem Walzband io zwischen dem Haspel i i und
Jenf Walzwerk 13 infolge des abnehmenden Durchmessers des Haspels und der zunehmenden
Geschwindigkeit der Haspelmaschine 16 zuzunehmen sucht, dann wird der Ankerstrom
der Haspelmaschine 16 entsprechend vergrößert. Dieser erhöhte Ankerstrom ruft einen
größeren Spannungsabfall über den Widerstand 21 hervor, wodurch wiederum. die Erregung
des Generators 2o verstärkt -wird. Durch die hierdurch hervorgerufene größere Ankerspannung
des Generators 20 wird der Strom in der Hauptwicklung 27 des Reglers 22 erhöht und
hierdurch der Anker 28 entgegen dein Uhrzeigersinn gedreht, so daß die Kohlensäulen
31 bis 34 zusammengedrückt werden und eine entsprechende Verstärkung des Stromes
über die Gegenwicklung 35 ,der Hilfsmaschine 36 hervorrufen. Infolgedessen wird
die Gesamterregung der Hilfsmaschine 36 herabgesetzt. Deren Ankerspannung nimmt
dementsprechend ab, wo-@durch wiederum die Erregung der Feldwicklung der Haspelmaschine
16 herabgesetzt wird. Infolgedessen wird der Ankerstrom der. Haspelmaschine 16 und
damit die Spannung im Walzband io entsprechend verringert. Wenn der Ankerstrom der
Haspelmaschine 16 auf den der aufrechtzuh.altenden Zugspannung iin Walzgut entsprechend--n
Wert herabgesetzt worden ist, wird der Strom in der Erregerwicklung 27 des Reglers
22 auf den Wert herabgesetzt, bei dem der Regler durch die Spiralfeder 22 ausbalanciert
ist, und der Regler bleibt unwirksam, bis eine neue Änderung im Ankerstromkreis
der Maschine 16 auftritt. Während der Zeit, während der sich die Spannung der Hilfsmaschine
36 ändert, wird- in der Sekundärwicklung des Transformators 41 eine Spannung induziert,
die auf die Stabilisierungswicklung_4.o des Reglers 22 einwirkt. Die, Richtung des
Stromes in der Hilfswicklung 4o ist bei einer Erhöhung der Ankerspannung der Hilfsmaschine
36 - derart, daß die Amperewindungen der Wicklung 4o den Amperewindungen der Hauptwicklung
27 entgegenwirken. Hierdurch wird bewirkt, daß der Regler die Regelwirkung gerade
beendet, bevor der Ankerstrom der Haspelmaschine 16 den Wert erreicht, auf den der
Einstellwiderstand 43 eingestellt ist. Gleichzeitig wird hierdurch die elektrische
Trägheit der Felder der dynamoelektrischen Maschinen und die mechanische Trägheit
der Regelvorrichtungen ausgeglichen.
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Wenn die Spannung im Walzband io abnimmt,. wirken die Regeleinrichtungen
in der ,entgegengesetzten Weise, indem sie die Stärke der Gegenfeldwicklung 35 herabsetzen
und- damit die Spannung der Hilfsmaschine 36 und die Erregung der Haspelm.aschine
16 erhöhen. Durch die ansteigende Spannung der Hilfsmaschine 36 wird eine Spannung
entgegengesetzter Polarität in der Sekundärwicklung des Transformators 41 induziert.
Infolgedessen fließt ein Strom entgegengesetzter Richtung über die Wicklung 4o,
und die Amperewindun.gen der Wicklung 4o addieren sich zu denen der Erregerwicklung
27, so daß der Regler die Regelwirkung gerade beendet, bevor der ansteigende
Strom in der Erregerwicklung 27 den Wert erreicht, auf den der Einstellwiderstand
43 eingestellt ist.
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Es ist also ersichtlich, daß irgendeine Änderung in der Spannung des
Walzbandes io, gleichgültig ob es sich um eine Erhöhung ode`-eine Verringerung der
Bandspannung handelt, den Regler 22 zum Ansprechen bringt, der die Erregung der
Haspelmaschine 16 so steuert, daß die Änderung in der Bandspannung ausgeglichen
wird.
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Wenn der Haspel i i während des Aaslassens aus der Ruhe beschleunigt
wird, erhöht sich die Änkerklemmenspannung der Haspelmaschine 16. Diese vergrößerte
Spannung
addiert sich zu dem Spannungsabfall über den Widerstand
2i im Ankerstromkreis .und bewirkt daher, daß der Regler einen niedrigeren Strom
im Ankerstromkreis der Haspelmaschine 16 einregelt, so daß das Walzband den abwickelnden
Haspel beschleunigen kann, ohne daß eine Erhöhung der Zugspannung des Bandes auftritt.
In entsprechender Weise wird während der Verzögerung die Ankerklemmenspannung der
Haspelmaschine 16 herabgesetzt, und die in der Sekundärwicklung des Transformators
q.2 erzeugte Spannung subtrahiert sich von dem Spannungsabfall über den Widerstand
2i, so daß der Regler veranlaßt wird, auf einen größeren Strom im Ankerstromkreis
der Haspelinaschine 16 einzuregeln. Infolgedessen wird der abwickelnde Haspel verzögert,
ohne daß einSpannungsverlust in demWalzbandauftritt.
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Da die Haspelmaschine 17 als Motor arbeitet, wenn die Haspelmaschine
16 als Generator wirkt, ist die Wirkung ihres Reglers ähnlich, aber entgegengesetzt,
d. h. also, daß eine Erhöhung des Ankerstroms der Haspelmaschine 17 eine Verstärkung
der Erregung der Haspel.maschine 17 bewirkt und eine Abnahme des Ankerstroms. den
Regler so beeinflußt, daß er die Erregung der Haspelniaschine 17 herabsetzt. Während
der Beschleunigung bewirken die auf Geschwindigkeitsändertingen ansprechenden Mittel,
daß der Regler einen höheren Strom im Ankerstromkreis der Haspelmaschine 17 aufrechterhält,
so daß der Anker und der Haspel ohne Spannungsverlust im Walzband zwischen dem Haspel
14. und den Walzen 13 beschleunigt werden. Während der Verzögerung bewirken die
auf Geschwindigkeitsänderungen ansprechenden Mittel, daß der Regler einen niedrigen
Strom aufrechterhält, so daß die Bandspannung nicht über den gewünschten Wert anwächst.
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Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wirken die Stromänderungen
im Ankerstromkreis der Haspelm.aschinen nicht unmittelbar auf die Regler 22 ein,
sondern auf die Feldwicklung eines Hilfsgenerators 20, der die Erregerspule des
Reglers 22 speist. Hierdurch wird der auf den Regler einwirkende Strom gegenüber
der unmittelbaren Beeinflussung verstärkt. Als Verstärkungsmittel können an Stelle
des Generators 20 selbstverständlich auch andere bekannte Mittel, beispielsweise
Verstärkerröhren, treten, auf deren Gitter die Änderungen des Ankerstroms einwirken
und in deren Anodenstromkreis dann die Hauptspule des Reglers 22 anzuordnen wäre.