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Asynchronmaschine zum Antrieb von Hebezeugen u. dgl., die beim Bremsbetrieb
im Primärteil mit Gleichstrom erregt ist Es ist bekannt, zum Antrieb von Hebezeugen
u. dgl. dienende Asynchronmaschinen äum Zwecke der Bremsung im Primärteil mit Gleichstrom
zu erregen und den Sekundärteil auf Widerstände zu schalten.
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"In der Fig. z der Zeichnung sind die betriebsmäßigen Bremskurven
Md = f (n) einer derartigen Maschine für eine konstante Gleichstromerregung
und verschiedene Widerstände (R1, R2 bzw. R3) im Läuferstromkreis eingezeichnet.
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Aus dem Schaubild geht hervor, daß das Bremsmoment auf der niedrigsten
Bremsstufe (Kurve z), wenn nur ein sehr kleiner Wid6rstand in den Läuferkreis der
Maschine eingeschaltet ist, bei höheren Drehzahlen verhältnismäßig stark abnimmt.
Schaltet man dagegen größere Widerstände in den Läuferkreis ein, so ergibt sich,
wie ein Vergleich der Kurve z mit den Kurven 2 und 3, die für größere Widerstände
R2 bzw. R3 gelten, zeigt, daß das Bremsmoment bei größeren Drehzahlen mit der Größe
des Widerstandes zunimmt, und zwar ist für irgendeine Drehzahl im Bereich der abfallenden
Äste der Drehmomentskurven das Drehmoment für den Widerstand R1 kleiner als die
der gleichen Drehzahl zugeordneten Bremsmomente für die Widerstände R2 und R3.
Bei
kleineren Drehzahlen dagegen, d. h. im Bereich der aufsteigenden Äste der Drehmomentskurven,
ist für irgendeine beliebige Drehzahl das Bremsmoment für den kleinsten Widerstand
im sekundären Kreis größer als die den größeren Widerständen zugeordneten Bremsmomente.
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Nähere Einzelheiten über die elektrischen Verhältnisse bei derartigen
Maschinen können beispielsweise aus dem Aufsatz von Weißheimer: ,Die Asynchronmaschine
mit Gleichstrom erregt als Bremse-,, im Archiv für Elektrotechnik, XXVIII. Bd. (1934),
S. 487 ff., Heft 8, entnommen werden.
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Es sei beispielsweise angenommen, der Motor laufe mit einer der Kurve
6 entsprechenden Senkdrehzahl, die sich aus dem Schnittpunkt der Kurve 6 mit dem
Lastmoment 1'vIL ergibt. Nun soll die Senkdrehzahl verlangsamt werden. Es muß infolgedessen
neben dem Lastmoment noch ein Verzögerungsmoment aufgebracht werden. Würde bloß
auf die Kurve 3 umgeschaltet, dann würde sich bei der gleichen Drehzahl ein verhältnismäßig
hohes Verzögerungsmoment, Punkt P, ergeben. Wird aber zu schnell, in der Meinung,
die
also eine Gleichung von der Form R+R.1=v-Xa ergibt. Dabei ist für die Größe a der
Formel (6) des Aufsatzes von W eißheimer die Zahl 2 gesetzt, die der doppelten synchronen,
im Hebezeugbau höchst zulässigen Senkdrehzahl entspricht; bei kleineren Senkdrehzahlen,
bei denen die Drehmomentskurve stets höher liegt, wird dann von selbst ein Abstürzen
der Last vermieden. Wie in dem genannten Aufsatz, bedeutet dabei R den Widerstand
je Phase des Läufers, RA den vorgeschalteten Widerstand je Phase, Xa den Streu-
und Blindwiderstand des Läufers je Phase, E, die EMK des Nutzfeldes; E' entspricht
der Definition im zweiten Absatz auf S. 488 des genannten Aufsatzes; QO ist
durch die Formel (4) dieses Aufsatzes bestimmt.
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Ein Abstürzen der Last wird vermieden, wenn der Wert v an Hand folgender
Gleichung errechnet wird:
In dieser Gleichung bedeutet: a den Streukoeffizienten des Läufers bei ungesättigter
Maschine, k das Verhältnis des Kippmomentes Lastbewegung rascher verlangsamen zu
können, auf die Kurve i umgeschaltet, dann kommt bei der gleichen Drehzahl ein dem
Punkt P' entsprechendes Bremsmoment zustande, das kleiner als das Lastmoment 1VIL
ist, d. h. bei zu raschem Durchschalten wird immer die Gefahr bestehen, daß die
Last abstürzt.
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Die Erfindung ermöglicht ein hinsichtlich des Abstürzens der Last
gefahrloses Arbeiten. Erfindungsgemäß sind der gesamte Ohmsche Widerstand im sekundären
Teil und die Erregung im primären Teil derart bemessen, daß die abfallenden Äste
der Drehmomentskurven im Bereich der höchsten, praktisch auftretenden Drehzahl über
der Lastmomentskurve liegen, so daß in diesem Bereich ein Abstürzen der Last auch
bei beliebigem Schalten von der einen auf eine andere Bremsstellung, die eine kleinere
Bremsdrehzahl ergibt, vermieden wird.
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Für die Bemessung des Ohmschen Widerstandes wird dabei von der in
dem genannten Aufsatz von Weißheimer näher erläuterten und für den gesamten Widerstand
im Läuferkreis geltenden Gleichung (6) auf S. 489 ausgegangen, die sich nach einigen
Umformungen in folgende Form überführen läßt: zum Normalmoment in der normalen Betriebsschaltung
als Motor, a das Verhältnis des maximalen, bei doppelter synchroner Drehzahl auftretenden
Lastmomentes zum Nennmoment, Je den erregenden Gleichstrom im Ständer, J,N
den Wert des erregenden Gleichstromes, der bei ungesättigter Maschine dasselbe Kippmoment
im Bremsbetrieb ergibt wie bei Betrieb als normale Asynchronmaschine mit der Nennspannung.
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Bei Einhaltung der oben angegebenen Bedingungen ergeben sich die aus
Fig. 2 ersichtlichen Kurven. Charakteristisch für diese Kurven ist, das sie mit
ihren rechten Ästen bis zum Bereich der doppelten synchronen Drehzahl stets über
dem Lastmoment HL liegen. Wird beispielsweise mit der Kurve 6 gearbeitet, dann ergibt
sich im Stabilzustand eine dem Schnittpunkt der Kurve 6 mit der Lastmomentlinie
entsprechende Drehzahl. Soll nun das Absenken der Last verzögert werden, so läßt
sich durch Umschalten auf die Kurve 3 ohne weiteres ein genügend hohes Verzögerungsmoment
(vgl. Punkt P) erzielen. Aber selbst wenn von der Kurve 6 rasch bis auf die Kurve
i durchgeschaltet werden sollte, dann ergibt sich bei der betreffenden Senkdrehzahl
immer noch ein Bremsmoment (vgl. Punkt P'), das über dem Lastmoment liegt und infolgedessen
eine
Verzögerung der Last zur Folge hat. Die Lastgeschwindigkeit wird also abnehmen,
der Punkt P' wird dabei auf dem rechten Kurvenast der Kurve z nach links rücken,
d. h. die Bremswirkung wird fortgesetzt zunehmen, bis schließlich bei dem Schnittpunkt
des linken Astes der Kurve = mit der Lastmomentlinie ein stabiler Zustand erreicht
ist. Auch bei sehr raschem Durchschalten wird also unter allen Umständen ein Abstürzen
der Last verhütet.
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Die Erfindung bietet also den besonderen Vorteil, daß ohne Gefahr
auch auf den rechten Kurvenast der Drehmomentskurve umgeschaltet werden kann und
daß der Kranführer nicht mehr ängstlich darauf bedacht sein muß, durch geschickte
Widerstandsregelung immer auf dem linken Kurvenast zu bleiben.
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In vielen praktisch auftretenden Fällen ist Je = J,N und
k = 3 und a = 0,5 zu wählen. Für die Berechnung der Größe v ergibt sich dann
folgende vereinfachte Formel:
Erwähnt sei schließlich, daß natürlich Läufer und Ständer hinsichtlich der Schaltung
vertauscht werden können.