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Leonardsteuerung; insbesondeie für Hobelmaschinen Bei :der üblichen
Leonardsteuerung, bei der die Regelung des üblichen. lediglich in ,die Regelung
der Erregung..: des Steuergenerators `erlegt .ist, zeigt sich der in gewissen Anwendungsfällen
unerwünschte Übelstand, daß die Drehzahl. des Leonardmotors sehr starb von äußeren
Einflüssen (Arbeitsw.iiderstand, Temperatur, - Spannungsänderungen usw.) abhängt.
Eine höchste ist nur :dann zu- erwarten, wenn die Drehzahl des Motors unabhängig
von derartigen Mnfiüssen 'auf gleicher Höhe gehalten werden kann. Bei Arbeitsmaschinen
Mit hin -und her gehender Arbeitsbewegung, z. B. bei- Hobelmaschinen, ist außerdem
wesentlich, daß die Umsteuerung am Hubende schnell und stoßfrei vor sich :geht.
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In der Erkenntnis :der Nachteile, die :die einfache Leonardsteuerüng
unter Umständen ; 'mit. sich' bringt, sind -Schaltungen entwickelt worden, die mit
einem zusätzlichen Regelgenerator aribeiten. Dieser Regelgenerator arbeitet mit
zwei Wicklungen, die abhängig von dem- Str om :des Leonar.dmotors und seiner Klemmenspannung
erregt werden und dann am Regelgenerator eine Ausgleichsspannung erzeugen, die dem
Steuergenerator zugeführt wird und ,dessen Erregung so ändert, daß die Motordrehzahl
trotz .der erwähnten Einflüsse gleichbleibt. Da man somit. die Regelung des Steuergenerators
von zwei Quellen aus Yeeinflussen muß, nämlich einmal von der Erregermaschine und
zum anderen vom Regelgenerator, so mußte nach einer Schaltung gesucht werden, idie
,diese Unabhängigkeit der Erregung des Steuergenerators von .den beiden Erregerquellen
ermöglicht. Diese Möglichkeit ist :durch die bekannte Brückenschal= tung gegeben.
Man schaltet in drei Zweige der Brücke Widerstände ein, während der
vierte
Zweig die Hauptschlußwicklung ides Regelgenerators- und die Hauptnebenschlußwicklung
_des Steuergenerators enthält. Eine solche Schaltung ermöglicht in weitgehender
Weise die Schaffung einer Unabhängigkeit des Leonardmotors von fremden Einflüssen.
Sie bildet auch die Grundlage der vorliegenden Erfir%ung, die diese Schaltungen
in fal= gerader Weise weiterbildet. Zwei fremderregte' Feldwicklungen des Steuergenerators
werden' mit zwei Reihenschlußfeldwicklungen des Regelgenerators in Reihe geschaltet
und in eine Brücke derart eingeschaltet, daß in zwei entsprechenden Brückenzweigen
je eine fremderregte Feldwicklung des Steuergenerators und eine Reihenschlußfeldwicklung
des Regelgenerators eingeschaltet sind.
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Der Vorteil der neuen Schaltung liegt in folgendem: Der Regelgenerator
schickt in die beiden Hälften .der Brücke einen durch die Feldwicklungen der beiden
Maschinen gehenden Strom. Da bei der bekannten Brückenschaltung die Feldwicklungen
in nur einem Brückenzweig eingeschlossen sind; während die übrigen Brückenzweige
durch Widerstände gebildet werden, so ist der in der einen Brückenhälfte fließende
Strom nur Widerstandsstrom, also Strom, der vernichtet wird. Da nun in dem Zweig
der Brüche, der die Feldwicklungen enthält, ein Strom bestimmter Größe und Spannung
fließen muß, und ein entsprechend großer Strom in der anderen Hälfte fließt, so
wird bei dieser Schaltung die Hälfte des vom Regelgenerator erzeugten Stromes vernichtet,
oder mit anderen Worten, der Regelgenerator muß die doppelte Leistung der durch
die Betriebsbedingungen gegebenen Leistung erzeugen. Bei der neuen Schaltung dagegen,
bei der zwei Brückenzweige Feldwicklungen von Steuer- und Regelgenerator enthalten,
ist der in der zweiten Brückenhälfte fließende Strom ebenfalls Nutzstrom"d. h. der
Regelgenerator wird ` jetzt unter Zugrundelegung der gleichen Maschinenleistungen
nur halb so groß wie früher.
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Das Schaltbild der neuen Steuerung ist in Fig. i dargestellt. Ein
Drehstrommotor DM treibt den Steuergenerator G und auf der- _ selben Welle die Erregermaschine
EM an. Die konstante Erregerspannung wird in das Netz .L1, L2 geschickt. 1V1 ist
der Leonardmotor, dessen Feld MF am Netz L1, L2 liegt, während der Anker in üblicher
Weise- an den Steuergenerator G angelegt ist: Der Regelgenerator ist mit
HE bezeichnet. Er wird durch einen DrehstrommotorAM angetrieben. Die Drehrichtung
es Motors M ist durch einen Umschalter U5; U6 bestimmt. Die Feldwicklungen
HF des Steuergenerators G und die Feldwicklungen HHF des Regelgenerators
HE sind in Hintereinanderschaltung in zwei Brückenzweige eingeschaltet, während
die beiden anderen Brückenzweige durch die Belastungswiderstände BW gebildet
werden. Der Regelgenerator HE hat zwei weitere Wicklungen Sp und St, und
zwar liegt die Wicklung Sp an den Klemmen des Generators G; während die Wicklung
St an einem Widerstand SH ,im Motorstromkreis des Lecnardmotors angeschlossen ist.
Die Erregung der Wicklung Sp ist demnach abhängig von der an den Motor !1l angelegten
Spannung, während die Erregung der Wicklung St vom Strom im Leonardmotorstromkreis
abhängig ist. Die Wirkung der Wicklungen ist durch Pfeile angedeutet. Steigt die
Spannung im Motorstromkreis des Leonardmotors an; so muß die Generatorerregung verringert
werden, d. h. :die Wicklung Sp muß der Wicklung HEF entgegenwirken, um eine Spannungsabsenkung
am Generator G zu erzielen. Steigt dagegen der Strom im Motorstromkreis des Leonardmotors
an, -so muß die Erregung des Generators G verstärkt wenden, damit die Drehzahl des
Motors M gehalten werden kann. Die Wicklung St muß also die Wirkung der Wicklungen
HEF unterstützen. Ein Widerstand Wi dient zur Grundeinstellung der vom Generator
HE zu erzeugenden Spannung.
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In die -die Wicklungen HF und HEF enthaltenden Brückenzweige
sind zusätzliche Widerstände Ei eingeschaltet. In einer Weitenbildung dieser Schaltung
sind diese Widerstände R1 weggelässen und durch einen Widerstand WA im, Ankerkreis
des Regelgenerators' ersetzt (Fig. z).- Die Überlegungen, die zu dieser Schaltung
führen, sind folgende: Es sei angenommen, der Regelgenerator soll eine Spannung
von zoo Volt bei einem Strom von i Amp. erzeugen. Um eine sichere Regelung zu .gewährleisten,
muß dafür Sorge getragen werden, daß .der Ohmsche Widerstand des Brückenzweiges
gleich der erzeugten. Spannung ;dividiertdurch den Feldstrom ist. Ist diese Bedingung
nämlich nicht erfüllt, so wird entweder die gewünschte Spannung nicht erreicht,
oder sie steigt übermäßig an. Im vorliegenden- Beispiel (ioo Volt und i Amp.) muß'
also .der Brückenwiderstand ioo Ohm sein. Das ergibt für jeden Brückenzweig einen
Widerstand von 50 Ohm, wenn man den "sehr geringer. Widerstand im Anker des
Regelgenerators vernachlässigt. An der Brücke liegt weiter die Spannung der Erregermasclune.
Nimmt man an, daß diese eine Spannung von 22ö Volt hat, so bedeutet das, daß der
größte Strom in der Steuergeneratorwicklung 2,2 Amp. sein kann. Das bedeutet, :daß
jede Hälfte :des Steuergenerator- j feldes (HF). weniger als 5o Ohm haben muß. Man
ist aber in der Wahl der Widerstands=
große der Feldwicklungen nicht
frei, da der Widerstandswert " der Brückenhälften, in denen diese Wicklungen liegen,
zu etwa 5o Ohm festgelegt ist. Wenn der Stromdurch die Feldwicklung HEF infolge
zu niedrigen Widerstandes zu hoch ansteigt; so steigt auch die Spannung an, ohne
daß zunächst ein Anlaß zur Spannungshegrenzung bestünde. Wenn dagegen der Widerstand
zu groß ist, so ist der in .den Wicklungen fließende Strom zu gering, als daß
die erforderliche -Spannung erreicht werden könnte. Da nun der Widerstand
jedes Brückenzweiges für einen angegebenen Fall festliegt, können die Wicklungsgrößen
für die Wicklungen HF nicht mehr unabhängig voneinander gewählt werden. Es
maß deshalb ein Widerstand R1 in Reihe mit den Wicklungen HF geschaltet werden,
um den Widerstandswert des Brückenzweiges genau auf den nötigen Wert zu bringen.
Dasselbe gilt für den zweiten Brückenzweig mit den beiden anderen Wicklungen. Es
müssen dann diese Widerstände R1 und die beiden Widerstände. BW so aufeinander abgestimmt
werden, daß alle Feldwicklungen und die Ankerdaten des Regelgenerators den Erfordernissen
der Brücke entsprechen. Das Ergebnis ist, d aß die Feldwicklungen, vor allem des
größeren Steuergenerators; zu träge werden.
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Wie Fig: 2 zeigt,-erhält man erheblich andere- Verhältnisse, wenn
man die Widerstände R1 aus den Brückenzweigen wegnimmt und einen Widerstand WA in
den Ankerkreis des Regelgenerators legt. Bei dieser Anordnung können die Generatorfelder
für einen geringeren Widerstand und infolgedessen _für einen höheren Strom ausgelegt
werden. Sie wirken dadurch erheblich schneller. Auch,die Brückenzweige brauchen
nicht mehr 50 Ohm oder mehr Widerstand zu halten; sondern können erheblich kleiner
werden und nehmen infolgedessen mehr - Strom der Erregermaschine EIYl auf. Der in
Reihe mit dem Anker des Regelgenerators geschalteteWiderstand WA hat die gleiche
Wirkung wie die Widerstände in' den Brückenzweigen', jedoch beeinflußt er jetzt
flicht mehr die Erregung der Feldwicklungen HF. Während bei der zuerst behandelten
Schaltung vier Widerstände abgeglichen werden müssen, ist bei.. der zweiten Schaltung
nur der im Ankerkreis liegende Widerstand abzugleichen. Während bei ider ersten
Schältang die vor den Wicklungen liegenden Widerstände groß genug sein nußten, um
sowohl Erregerstrom wie Regelstrom aufzunehmen, sind jetzt .die Brückenwiderstände
lediglich dem Unterschied zwischen Erregerspannung und Reglerspannung unterworfen
und können infolgedessen klein sein. Gleichgültig, ob man -die erste oder zweite
Schaltung wählt, man hat in jedem. Falle gegenüber den früheren Vorschlägen den
Vorteil, mit einem wesentlich kleineren Regelgenerator äuszukommen.