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Steuerung für Häspelantriebe von Walzwerken, insbesondere von Bandwalzwerken
Zur Steuerung für Haspelantriebe von Walzwerken, insbesondere von Band@valzwerken,
ist die Verwendung von auf konstante;n: Strom arbeitenden Reglern, die im Stromkreis
der Erregerwicklung des in einem Leonardkreis angeordneten Haspelmotors liegen,
bekannt. In Walzwerken, bei denen mit verscMedenen Drehzahlei gearbeitet wird, erfordert
diese Regelung noch erhebliche zusätzliche Mittel. Es sind .auch bereits Regelvorrichtungen
bekannt, die nicht auf den Motor, sondern allein auf die Erregung :des Leonardgeneratorseinwirken.
Andere bekannte Regeleinrichtungen regeln nicht auf konstanten Strom, sondern auf
konstante Leistung,; hierbei wird die Spannung der Erregung des Leonardgenerators
sowohl in Abliängigkeit von :der Zufuhrgeschwindigkeit als auch vom Wickeldurchimesser
geregelt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß zwar während des Wickelvorganges
ein konstanter Zug aufrechterhalten werden kann, daß aber (eine Aufrechterhaltung
des Zuges beim Stillstand nicht möglich ist.
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Schließlich ist eine. Regelungsart bekannt, bei der gleichzeitig der
Leonardgenerator für den Betrieb der Hmpelmaschine in, Abhängig-
keit von
der Geschwindigkeit :des Walzwerks und außerdem der Haspelmotor entsprechend der
Strombelastung des Leonardkreises mit Hilfe eines Zitterreglers selbsttätig geregelt
werden. Hierbei wird @beim Heruntergehen der Generatorspannung für das Reversieren
des Walzwerkes der Einfluß des Ohmschen Spannungsabfalles im Motoranker allmählich
so hoch, daß die Proportionalität zwischen der Änderung der aufgedrückten Spannung
und der Umdrehtungszahl des Motors mehr und mehr verlorengeht und schließlich überhaupt
kein Drehmoment für die Bandspannung am Motor übrigbfeibt. Es, kann also die Anordnung
ohner zusätzliche Regelung durch mit der Hau;ptschaltwalze :oder ähnlichen Schaltvorrichtungen
verbundene Kontakte beim Anlassen, Albstellen oder Reversieren des Walzwerkes nicht
zufriedenstelland arbeiten, da sich sonst Schlingen im Walzband [bilden, die beim
Einholen leicht zu einem Zerreißen des Bandes führen können, mindestens aber )bewirken,
daß die Endendes Walzbandes nach Querschnitt u. dgl. keine zufriedenstellenden Eigenschaften
aufweisen und abgeschnitten werden müssen.
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Die Nachtöle der verschiedenen und
namentlich der
letztgenannten Anordnung werden gemäß der Erfindung dadurch verinieden, daß :die
stromabhängige Regelung, die auf Erhaltung des konstanten Stromes arbeitet, auf
die Erregung des Le.onardgenerators im Haspelkreis einwirkt, während die geschivin.digkeitsabhänigä!ge
Regelung die Erregung des Haspelmotors derart beeinflußt, daß bei gegen das Walzwerk
`abifallender Umdrehungszahl des Motors dessen Erregung erhöht wird. Hierdurch ergibt
sich -eine Abnahme des Stromes im Leonardkreis, worauf der Regler selbsttätig die
Generatorspannung erhöht, so daß die Leistung im Leonurdkreis konstant bleibt, «wenn
es sich nur um die Regelung infolge der Änderwng des Wickeldurchmessers am Haspel
handelt, oder die Leistung erhöht wird, wenn das Walzwerk schneller läuft. Die Einregelung
ist die umgekehrte, wenn das Walzwerk in seiner Geschwindigkeit abfällt oder der
Durchmesser des Haspelwickels abnimmt.
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Zur geschwindigkeitsabhängigen Erregung können zwei gegeneinandierges.chaltete
Tachomet:erdynamos Verwendung finden, von denen die eine mit der Haspelmaschkne
gekuppelt ist, während die andere von einer Arbaitswalze, urid zwar zweckmäßig von
der unmittelbar vor dem Haspel liegenden Aiteitswalze, getrieben wird. Soll die
Stewerung für Antriebe, die abwechselnd in beiden Drehrichtungen arbeiten, verwendet
werden, so ist es zweckmäßig, daß die stromabhängige und auf die Erregung des Leonardgenerators
leinwirkende Regeleinrichtung bei Umkehrung der Drehrichtung und Durchgang der Regelung
durch den Nullpunkt die Generator-:erregung in umgekehrtem Sinne be.einflußt. Hierbei
tritt dann der Vorteil ein, :daß bei Umkehrung dier Walzrichtung weder eine Umscha.ltung
der elektrischen Haspelmaschin° noch bei geeigneter Ausführung des Reglers eine
Umschaltung der Steuereinrichtung erforderlich ist. Die Haspelmaschine, die beim
Aufwickeln als, Motor läuft, arbeitet bei der Umkehrung der Walzgutbewegungsrichtung
ohne weiteres als Generator weiter. Auch bei Antrieben mit mehreren Walzmottoren
läßt sich die Erfindung ohne weiteres :durchführen, wobei es gleichgültig ist, ob
diese elektrischer oder nichtelektrischer Art sind.
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In der Zeichnung ist :ein Ausführungsbeispiel für den Antrieb nach
der Erfindung gezeigt, wobei eis für de Schaltanordnung gleichgültig ist, ob, die
Haspelmiaschine als Motor oder als Generator arbeitet. -Der zum Antrieb des Walzenpaares
i dienende Motor 2 liegt an dem Gl.eichstroman:e.tz 3, das beispielsweise von dem
Leonardgenerator q. gespeist wird. Mit der Haspelrolle 5, die das Walzgut 6 aufnimmt
odie-r abgibt, äst die H.aspelmaschine 7 gekuppelt, die mit einer besonderen Maschine
8 eines Leonardsatzes in Leonardschaltung verbunden ist. Ein. Regler 9 ist über
einen S11unt io an den Leo.iardkreis angeschlossen und wirkt auf die Erregerwicklung
i i der Leon.ardmaschine 8 in einer solchen Weise ein, daß durch die, Spannungsänderung
der Leonardmaschin-e der Strom des. Leonardkreises ständig auf konstanter Höhe gehalten
wird. Die Haspelmasch:ine 7 ist in dem Ausführungsbeispiel mit zwei getrennten Erregeriizcklunge.n
12 und 13 versehen. Die Erregerwicklung 12 wird von einer unabhängigen Stromquelle
14 konstant erregt, während die Erregerwick= lung i3 von dem Ausglevchstrom der
beiden gegeneinandergeschalte',en Tachometer@ynamois 15 und 16 durchflossen wird,
von denen die eine mit der Haspel s gekuppelt ist und die andere m;it einer der
Arbeitswalzen, in dem Ausführungsbeispiel also mit dein Walzenpaar i. Die beiden
Tachom:eterdynainos sind in :einer solchen Weise mit der Erregerwicklung 13 verbunden,
daß beispielsweise beim Nacheilen der Dynamo 15 gOgenüber der Dynamo 16 eine Verstärkung
der Motorerregung stattfindet, wie in der Figur durch die Stromrichtungspfeile angedeutet
ist.
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Bei der Betrachtung der Wirkungsweise der Anlage sind für beide Bewegungsrichtungen
dies Walzgutes zwei Fälle zu untersuchen, nämlich das Verhalten des Antriebes 'bei
einer Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit sowie sein Verhalten bei der Änderung
des Haspeldurchm:essers. Zur Vereinfachung der Untersuchungen soll zunächst nur
das Verhalten bei einer Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit betrachtet werden, wöbei,ein
stets g1eichbleibender Durchmesser des Haspels vorausgesetzt sein möge.
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Es sei zunächst angenommen, daß die Haspelrolle 5 das Walzgut 6 aufhaspelt,
die Haspelmaschine 7 also als Motor arbeitet. Ferner sei angenommen, daß sich das
Walzwerk bereits in Betrieb befindet und augenblicklich mit einer beliebigen Geschwindigkeit
läuft. Der auf konstanten Strom arbeitende Regler 9 übt dabei :einen solchen Einfluß
auf die Erregung i i der Leonardmas.chine 8 aus, daß diese eine ganz bestimmte Spannung
an den Haspelmotor 7 abgibt und das Walzgut unter einer ganz bestimmten Zugspannung
steht. Wird jetzt die Umdrehungsges:chii,indigk@eit :dier Arbeitsu -alzen i bzw.
ihres Antriebsmotors 2 beispielsweise vergrößert, so, tritt einerseits eine Entlastung
des Haspelmotors 7 ein und andererseits ein Voreilen der Tacliometierdynamo 16 gegenüber
der Tacho:me.`erdynama il. Durch die Entlastung des Haspelmo-tors 7 hat der Strom
des Leonardkreises das Bestreben zti
sinken. Daran wird er aber
durch ,den Regler 9 gehindert, da dieser sofort,die Regelung des Leonardgenerators
8 verstärkt und somit auch dessen Spannung erhöht. Infolge dieser Spannungserhöhung
steigt aber die Umdrehungsgeschwindigkeit des Haspelmotors auf die erforderliche
höhere Drehzahl, so daß das .vorübergehende Absinken des Stromes wieder verschwindet
und der Regler 9 wieder zur Ruhe kommt. Durch die gleichzeitig mixt dem Stromabsinken
auftretende Drehzahldifferenz der Tachometerdynamos wird ein Ausgleichstrom hervorgerufen,
der, entsprechend :den in der Figur eingezeichneiten Stromrichtungspfeilen, das
Feld des Hasp;elmobors 7 verstärkt und somit im Sinne einer Drehzahlerniedrigung
wirkt, also entgegem!gesetzt zu der beabsichtigten Ausregelung. Durch dieses Entgegenarbeiten
wird der Regelvorgang an dem Regler 9 je-
doch nicht gehindert, sondern die
Feldverstärkung des Motors bewirkt vielmehr eine noch stärkere Verringerung seiner
Belastung sowie seines Stromes, so daß der Regler g hierdurch um so. schneller anspricht.
S.obald der Haspelmotor die erstrebte höhere Drehzahl erreicht hat, verschwindet
auch die Drehzahldifferenz der Tachometerdynamos wieder und mit ihr die zusätzliche
Beeinflussung der Motorerregung.
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Bei der Umkehrung dieses Steuervorganges, d.h. bei einer Erniedrigung
der Arbeiitsgesichwindigkeit des Walzwerkes, verlaufen alle Regelvorgänge entsprechend
im umgekehrten Sinne: Belastung und Strom des Haspelmotors nehmen zu, bis der Regler
g die Spannung des Le.oinardge@ne'rat.ors 8 genügend verringert hat. Eine vorübergehende
Drehzahldifferenz der beidem Tachometerdynamos tritt infolge der Elastizität des
Wälzgutes ".auch in diesem Falle ein, wobei ihr Aus,gleichstrom wiederum den Regler
9 im Sinne einer erhöhten Ans.prechgeschwindigkeit unterstützt.
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Wird die Arbeitsgeschwmnd@gkeit des Walzgutes jetzt immer weitererniedrigt,
und zwar bis zum Stillstand, so sinkt auch die Spannung des Leonardgenerators 8
immer weiter ab. Diese Generatorspannung sinkt aber beim Stillstand des gesamten
Antriebes nicht aud Null, sondern behält zufolge der Tätigkeit des Reglers 9 einen
-bestimmten positiven Wert. Durch diese verbleibende Spannung wird erreicht, daß
selbst beim Stillstand immer noch die gleiche konstante Zugspannung auf das Walzgut
ausgeübt wird. Der positive Spannungsbetrag des Leoinardgenerators bleibt so lange
umverändert bestehen, bis das Walzwerk wieder in Bewegung gesetzt wird, gleichgültig
in welcher. Bewegungsrichtung. Wird das Walzwerk jetzt beispielsweise in seiner
Arbeitsrichtung umgekehrt, so wird das Walzgut 6 von der Haspelrolle 5 wieder abgezogen
und hierdurch die Haspelmaschin,e 7 nunmehr als Generator angetrieben. Die Haspelmaschine
7 drückt jetzt in den Leanardkreis eine -Spannung in umgeikehrter Richtung, so daß
eine Stromerhöhung eintritt: Unter dem Einfluß dieser Stromerhöhung bringt jetzt
der Regler g zunächst die noch vom Stillstand her vorhandene positive Spannung der
Leoinar dmaschine 8 vollständig zum Verschwinden, regelt die Erregung durch den
Nullpunkt hindurch, kehrt die Spannung der Leonardmaschine 8 @ebenfalls um und erhöht
-jetzt diese negative Spannung so weit, bis. der Strom des Leon.ardkreises wieder
auf den ursprünglichen konstanten Wert abgesunken ist.
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Die gleichzeitig mit der Stromerhöhung wiederum auftretende Drehzahldifferenz
,dar beiden Tachometerdynamos unterstützt Aden Regler 9 auch in diesem Falle im
Sinne einer erhöhten Ans@prechgeschwindigkeit, wie sich aus den S-tromrichtungspfeilen
der Zeichnung ergibt.
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Aus der vorstehend beschriebienen Wirkungsweise des Antriebes ergibt
sich, daß sowohl die Haspelmas:ahine vollkommen selbsttätig ,allen Drehzahländerungen
des Walzwerkes folgt als auch gleichzeitig die auf das Walzgut ausgeübte Zugspannung
bei allen Drehzahlen unverändert verhalten bleibt, und zwar völlig unabhängig von
der Bewegungsrichtung des, Walzgutes. Es ist lediglich eine solche Ausbildung des
Reglers 9 erforderlich, daß -.er die Erregung i i der Leonardmasichine 8
beim Durchgang durch den Nullpunkt ohne Umsichaltung in umge- i kehrter Stromrichtung
weiterregelt.
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Bei einer Änderung-des. Haspieldurchm:essers verhält sich der Antrieb
ähnlich wie Blei einer Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit. Wird das Walzgut beispielsweise
auf .die Haspelrolle 5 aufgewickelt, so daß die Haspelmaschine 7 als Motor läuft,
so nimmt der Durchmesser des Haspels während des Hasp;elvorganges ständig zu. Hierbei
treten wiederum zwei Erscheinungen auf, nämlich eine Belastungserhöhung der Hasp.elmaschine
7 sowie eine Drehzahldifferenz der beiden Tachonmeterdynamo:s.. Die Belastungs-bzw.
Stromerhöhung bewirkt durch den Regler 9 :eine Spannungsabsenkung der Leonard- i
maschine 8, so. daß der Haspelmator 7 in seiner Drehzahl absinkt. Hiermit ist zwar
der Haspelinoitor auf die erforderliche geringere Umdrehungsgeschwindigkeit gebracht
worden, doch nimmt infolge des zunehmenden 'Wickel- i durdhmessers des Haspels
.die auf das Walzgut ausgeübte Zugkraft ab, solange das Feld
des
Haspelmotars konstant erregt ist. Um jedoch die Zugspannung unvermindert aufrechtzuerhalten,
wird das Feld des Haspelmotors durch den Ausgleichstrom der beiden Tachometerdynamos,
wie sich wieder aus den Stromrichtungspfeilen ergibt, in dem erforderlichen Maße
verstärkt. Da in diesem Falle die Drehzahldifferenz der beiden Tachometerdynamos
nach :erfolgter Ausregelung bestehen bleibt, bleibt auch die verringerte Drehzahl
des Hasp.elmotors bestehen.
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Bei der Umkehrung dieses Steuervorganges, d. h. bei einer Verringerung
des Wickeldurchmessers beim Abwickeln der Haspel, verlaufen alle Regelvorgänge wiederum
entsprechend im umgekehrten Sinne, so daß auch hier auf das Walzglut stets die unveränderte
Zugspannung ausgeübt wird.
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Die Anordnung nach der Erfindung ist nicht unbedingt an. das Vorhandensein
der Tachometerdynamos gebunden, sondern die Feldregelung in Abhängigkeit von der
Drehzahldifferenz kann auch in einer beliebigen anderen, Weise erfolgen., beispielsweise
durch das Zusammenwirken zweier Fliehkraftregler. Auch die Anordnung zweier getrennter
Feldwicklungen für die Haspelmaschinen ist nicht unbedingt erforderlich, sondern
die Feldbeeinflus:sung kann auch in einer beliebigen anderen Weise geschehen.