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Einrichtung zum raschen und stoßlosen Umsteuern von in Leonardschaltung
betriebenen Motoren An Umkehrbetriebe größerer Leistung, die meist in Leonardschaltung
gesteuert werden, werden heutzutage große Anforderungen hinsichtlich der Umsteuerzeit
gestellt. Die kurzen Umsteuerzeiten dürfen aber weder die Kommutierung erschweren
noch mit wesentlichen Strom- und Drehmomentstößen verbunden sein.
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Die bisher bekannten Schaltanordnumgeln genügen den Anfarderungen,
wie siq z. B. an einen neuzeitlichen Hobelmaschinenantrieb gestellt werden, nicht
mehr. Zur Abschwächung des Strom@stoß,es beim Umsteuervorgang bat man meist eine
Dämpfenvicklung auf den Polen des Leonardgenerators vorgesehen, die aber den Nachteil
hat, nicht nur, wie erwünscht, im Anfang, sondern auch unerwünschteni"eise am Ende
des Umsteuerns wirksam zu sein; dies. hat zur Folge, d.aß die Drehzahl gegen das
Ende des Vorganges klein und dadurch die gesamte Umsteuerzeit groß wird.
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Ähnlich wirkt die Anbringung einer Gegenverbundwicklung auf den Polen
des Leonardgenerators; sie hat aber noch den weiteren Nachbeil, daß die Drehzahländerungen
des Motors bei Lastschwankungen gesteigert werden, was besonders bei niedriger Drehzahl
des Motors stark in Erscheinung tritt.
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Außerdem sind bei den genannten Anordnungen die Umsteuerzeiten bei
kleinen Moto.rdrehzahlen
praktisch kaum verschieden von denen bei
raschem Betrieb, während zweckmäßig bei schnellem Arbeiten auch das Umsteuern rascher
erfolgen sollte.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Einrichtung zum raschen und
stoßlosen Umsteuern von in Leonardschaltung betriebenen Motoren mit einer Zusatzwicklung
auf den Feldpolen des Generators, die mit seiner fremderregten, umschaltbaren Hauptfeldwicklung
magnetisch verkettet ist.
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Nach der Erfindung werden nun die genannten Nachteile bei einer solchen
Einrichtung dadurch vermieden, daß der Leomardgenerato:r .außer den beiden genannten
Feldwicklungen keine weiteren z. B. vom Hauptstrom erregten Wicklungen hat und daß
die Zusatzwicklung derart angeschlossen ist, daß sie infolge des induktiven Einflusses
der umgeSchalteten Hauptfeldwicklung beim Beginn des Umsteuervorganges während der
Verzöge:rungsperio,de des Motors bis, zu seinem Stillstand durch eigene oder Fremdwirkung
der Zunahme des Generatorfeldes, entgegenwirkt, jedoch während der Beschleunigungsperiode
des Motors bis gegen das Ende derselben mit zunehmender Stärke. aus einer Stromquelle
in der Weise gespeist wird, daß durch die Zusatzwicklung das Generatorfeld verstärkt
und seine Zunahme beschleunigt wird.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele für die Erfindung
dargestellt. In allen Schaltbildern bedeutet a den Leonardgenerator, der mit der
normalen fremderregten FeldwIchlung b und einer weiteren Feldwicklung c versehen
ist; die fremderregte Wicklung @Ndrd über den Umschalterd aus der Fremdstromquielle
e gespeist.
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Gemäß Fig. i wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch
gelöst, daß dile Zusatzi,#@i@cl,:lung c über eine frei laufende, mit Schwungmassen
g versehene Maschine f in sich geschlossen ist. Durch Umlegen des Umschalters g
wechselt der Generator a seine Polarität, und zwar würde @er dies nach Maßgabe der
Selbstinduktion des Erregerkreises innerhalb einer gewissen Zeit tun. Da aber mit
der Wicklung b die Zusatzwicklung c gut gekoppelt ist, wird in dieser beim Umlegen
des Schalters transformatorisch ein Kurzschlußstrom -erzeugt; denn umersten Augen-.
blick nach dem Umlegen des Schalters d steht die Maschine f noch still und bildet
einen Kurzschluß. Der vom Kurzschlußstrom erzeugte Kraftfluß ist dem von der Wicklung
b erzeugten Primärfluß entgegengerichtet, so daß der Gesamtfluß stark geschwächt
wird. Infolge des Stromstoßes in der Wicklung c läuft nun die Maschine f als Motor
an, beschleunigt sich rasch und speichert dabei Energie in den Schwungmasseng auf.
Da nun !aber der Erregerstrom in der Wicklung b infolge ihrer Selbstinduktion nach
einer Expon.entialkennlinie verläuft und später nur ganz allmählich seinem Endwert
zustrebt, geben in dieser Periode der geringen Zunahme des Erregerstromes die umlaufenden
Massen g ihre aufgespeicherte Energie wieder ab. d. h. die Maschine f wird zum Generator,
der die Wicklung c speist, wobei der Strom darin so gerichtet ist, daß er das Feld
der Wicklung b unterstützt. Die Maschine f kann eine normale gewickelte Maschine
in der Größ9nordnung der Erregerleistung des Generatorsa sein. Durch entsprechende
Bemessung der Schwungmasse g läßt sich die Dämpfungswirkung beeinflussen.
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Die gleiche Wirkung kann mit einer Schaltung nach Fig.2 erzielt werden.
Wieder ist mit der Feldwicklung b eine Hilfsfeldwicklung c magnetisch gut gekoppelt.
Diese wird von der Spannung des Leonardgenerators oder einem Teil derselben z. B.
über den einstellbaren Spannungsteiler lz gespeist. Wieder würde ohne die Wicklung
e beim Umlegen des Schalters ,d der Erregerstrom zunächst abreißen und dann wieder
nach einer Expo:ientialkennlinie ansteigen; wobei ein kräftiger Stromstoß im Hauptstromkreis
die Folge wäre.
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Die Wirkung der Wicklung c s°i nun an Hand der Fig. 3 erläutert, in
welcher die Erregerströme i in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen sind.
Beim Ausschalten des Stro-MeS ib zur Zeit o sinkt der Strom infolge Abreißens des:
Ausschaltlichtbogens augenblicklich auf o. Unmittelbar darauf wird der Stromkreis
der Wicklung b im umgekehrten Sinne an die Spannung e gelegt. Der umgekehrte Strom
ib steigt nur allmählich an, wie in Kennlinie i dargestellt. Während des raschen
Absinkens des Stromes ib wirkt die Wicklung c als Dämpferwicklung, d. h. in ihr
wird ein Strom induziert, der durch Kennlinie 2 gegeben sei. Gleichzeitig wird sie
aber auch statisch, von der Generatorteilspannung gespeist mit einem Strom, der
der Spannung des Generatorsa entspricht, deren Verlauf als geradlinig von Plus auf
:Minus übergehend angenommen werden darf; er entspricht der Kennlinie 3. Der resultierende
Erregerstrom i, in der Wicklung e hat also einen Verlauf, wie ihn die Kennlinie
4 darstellt. In der Zeit 1,
ist der Umsteutervorgang beendet. Um die felderzeugenden
Gesamtamperewindungen zu erhalten, ist es gestattet, die Kennlinien i und 4 zu addieren,
und man erhält dann als resultierenden AW-Verlauf die Kennlinie 5. Würden die gleichen
Amper:eudndungen nicht nach der Erfindung, sondern in einer einzigen Wicklung umgesteuert,
so erhielte man die Kennlinie 6, also anfänglich eine sehr rasche,
dann.
eine langsamere :Änderung; den Gewinn durch die ,erfindungsgemäße Schaltung veranschaulicht
die schraffierte Fläche.
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Gegenüber .der Anordnung nach Fig. i hat die Anordnung nach Fig. 2
den Vorteil, @daß die Wicklung c im Normalbetrieb keinen unausgenu ,tzten Platz
beansprucht; sondern mithilft, den Generator zu erregen. Durch Verstellen des Abzweigpunktes
am Widerstand h lassen sich Dämpfungsgrad und Zusatzerregung einstellen. Statt dessen
oder außerdem läßt sich aber auch ein regelbarer Vorschaltwiderstand verwenden.
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Eine Beschleunigung ;desUmsteuervorgangs läßt sich selbstverständlich
durch übererregen des Generators während des Umsteuernserzielen. Das kann gemäß
Fig. q. durch selbsttätiges Kurzschließen seines im No-rmalbsetriab vor die Wicklung
b vorgeschalteten Widerstandes h geschehen, und zwar beispielsweise in Abhängigkeit
von der Spannung des Leonardgenerators a. Sinkt diese Spannung unter einen gewissen
Wert, so schließt das M indestspannungsrelais trz den. Widerstand k
kurz,
und die Erregung der Maschine a erhöht sich. Hat die Spannung ,einen bestimmten
Wert erreicht, so wird der Kurzschluß wiederaufgehoben. Statt des spannwngsabhängsgen
Relais kann auch ein strom- oder leistungsabhängiges Relais oder sein Relais verwendet
werden, das von der Drehzahl des umzukehrenden Motors gesteuert wird. Das Ein- und
Ausschalten des Widerstandes k kann auch mehrstufig erfolgen.
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Einen: anderen Weg zur Erzielung seiner Übererregung beim Umsteuern
gibt Fig. 5 an. Danach wird während des Umsteuervorgangs in den Stromkreis der Err.egerwIcklung
b eine Zusatzmaschinen geschaltet, denen Erregung z. B. vom Hauptstrom .des Leonardgeneratotrs,a
beeinflußt wird. Die am Widerstand .o liegende ErregerwIcklungp der Zusatzmaschinen
wirkt als Gegenbundwicklung gegen die normale, an der Erregermaschine@e liegende
Feldwicklung q der Zusatzmaschinen so, daß bei abnehmendem Hauptstrom im Widerstand
o die Spannung der Zusatzmaschine tz ansteigt. Die Wicklung p wird so bemessen,
daß während des Umsteuerns der Hauptstrom möglichst gleich bleibt. Um dem Richtungswechsel
des Hauptstromes Rechnung züi tragen, muß zugleich mit dem Umlegen dies Umstewerschalters
d auch der Strom in der Zusatzerneg erwicklung p der Zusatzmaschinen umgekehrt werden,
was mit Hilfe des. Umschalters Y geschieht. Nach Beendigung des Umsteuervargangs
werden beide Erregerwicklungen p und g der Zusatzmaschine tt mittels des Schalters
s abgeschaltet, so daß diese spannungslos -,vird und die Wicklung b nur noch die
Spannung der Maschinee erhält. Der Schalters wird zweckmäßig selbsttätig gesteuert,
sei es unmittelbar von der angetriebenen Maschine aus, sei es auf elektrischem Wege.