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Verlustlos und durch Null hindurch stufenlos regelbarer Antrieb mit
Hilfe eines Drehstromnebenschlußmotors Drehstromnebeuschlußmotoren gestatten bekanntlich
eine weitgehende Regelung der Drehzahl, die bei läufergespeisten Typen durch Verdrehen
der Bürstens ätze, bei stände#rgespeisten durch Einführung einer veränderlichen
phasengleichen Spannung über den Kommutator in den Läuferkreis bewirkt wird. Diese
Motoren haben aber insoferneinen Nachteil, als- gerade im unterenDrehz;ahlbereich
die Drehzahl starle von der Belastung abhängig und trotz starker Typenvergrößerung
die Regelung bis Null sehr ungenau ist. Außerdem ist zu beachten, daß eine Umkehr
des Drehsinns nicht ohne weiteres möglich ist, sondern nur durch Umpolen der Phasenzuleitungen
herbeigeführt werden kann. Die vorbezeichneten Nachteile des Drehstromnebenschlußmotoms,
nämlich seine unbefriedigende Regelung im unteren Drehzahlbereich sowie die nur
durch Umschalten mögliche Umkehr des Drehsinns, werden nach der Erfindung
dadurch beseitigt, daß der Läufer des regelbaren Drehstro,mnebenschlußmotors den
mechanisch mit ihm gekuppelten Ständer eines Drehstromasynchronmotors entgegen dem
Umlaufsinn seines Drehfeldes antreibt
und der 'Kurzschlußläufer
des Asynchronmotors mit der Welle des in seiner Drehzahl zu regelnden Antriebes
verbunden ist. Durch die Zuordnung der zweiten Maschine in vorbezeichneter Weise
können mehrere Vorteile erzielt werden. Vor allem wird die Regelung im -L\'ullbereich
insofern erheblich verbessert, als der Synchronbereich des Drehstromnebenschlußmotors
in den Nullbereich verlegt wird und sich nunmehr allein durch Bürstenverstellung
zwei Drehrichtungen erzielen lassen. Hierzu sind Umschaltungen weder zum Zwecke
der Richtungsänderung noch zur Drehzahlregelung, wie z. B. Polumschaltungen od.
dgl., erforderlich. Beachtenswert ist des weiteren, daß die Regelung der Drehzahl
des Antriebes nunmehr verluist- und stufenlos durchgeführt werden kann und daß zum
Beetrieb der Anordnung nur eine einzige Speisestromquelle, nämlich ein Drehstromnetz,
benötigt wird. Da für die Durchführung des Regelvorganges nur ein einziges Steuerorgan,
nämlich die verstellbaren Bürsten oder ein Regeltransformator benötigt werden, eignet
sich die neue Vorrichtung insbesondere für Fernsteuerzwecke, da nur ein Steuermotor
für die Bürstenverschiebung oder die Regelung eines Transformators erforderlich
ist. Die neue Anordnung ist gewichtsmäßig betrachtet leichter, als wenn etwa mit
dem Drehstromnebenschlußmotor ein mechanisches Getriebe verbunden wäre, das die
Umkehr des Drehsinns veranlaßt und außer seinem hohen Gewicht mit höheren Verlusten
und starker Geräuschbildung behaftet wäre. Man sieht also, daß die neue Einrichtung
überaus vorteilhaft ist und da.ß durch sie die Nachteile des an sich einfach, jedoch
unzureichend regelbaren Drehstromnebenschlußmotors völlig beseitigt werden können.
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Die neue Einrichtung besteht also z. B. aus einem Drehstromnebenschlußmotor,
dessen Läufer aus dem Netz gespeist wird und desszn Ständer über den Kommutator
eine veränderliche Zusatzspannung zugeführt wird. Die BürstMisätze sind, wie an
sich bekannt, verschiebbar. Mit dem Läufer dieses Motors ist mechanisch der Ständer
(Außenläufer) eines ebenfalls an das Netz angeschlossenen Asynchronmotors verbunden,
und zwar wird hierbei der Ständer des zugeordneten Motors entgegen dem Umlaufsinn
seines Drehfeldes angetrieben. Der Läufer dieser Maschine ist ein Kurzschlußläufer,
dessen räumliche Lage sich jeweils mit der räumlichen Lage des elektrischen Drehfeldes
decken muß. Dessen Drehzahl kann nunmehr in weitem Umfange geregelt werden, so daß
eine mit seiner Welle gekuppelte Arbeitsmaschine stufenlos in zwei Drehrichtungen
ausgesteuert werden kann. Ein solcher Antrieb eignet sich insbesondere für Fördereinrichtungen,
Krane, Werkzeugmaschinen, Feinsteuergeräte u. dgl.
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Die Wirkungsweise der neuen Einrichtung ist folgende: Die beiden aus
einem Drehstroinnetz gespeisten Maschinen arbeiten je nach der gewählten Drehzahl
wechselweise entweder als Generator oder Motor. Es wird angenommen, daß der Drehstrornnebenschlußmotor
eine vierpolige 1laschine ist, deren Soperiodige Synchrondrehzahl bei i5oo Umdrehungen
liegt. Der Läufer dieser Maschine treibt den Ständer der zugeordneten Asynchromnaschine,
an. Da der Läufer des Drehstromn.ebenschlußmotors den mit ihm gekuppelten Außenläufer
der zweiten Maschine mit der synchronen Drehzahl entgegen dem Umlaufsinn ihres Drehfeldes
dreht, wird das dem Außenläufer der gekuppelten 'Maschine aufgedrückte Drehfeld
im Raum stillstehen, so daß auch der Kurzschlußinnenläufer stillsteht. Werden jetzt
die Bürsten des Drehstromnebenschlußmotors verstellt, so daß z. B. dessen Läufer
mit übersvnchroner Drehzahl umläuft, so wird damit auch der gekuppelte Außenläufer
der zweiten Maschine ül>ersynchron angetrieben. Hierdurch entsteht eine Differenz
zwischen der mechanisch aufgedrückten und der dem Drehfeld der gekuppehen Maschine
eigenen, entgegengesetzt gerichteten Winkelgeschwindigkeit. Der Innenläufer der
gekuppelten zweiten 1Taschine wird sich nunmehr drehen müssen, und zwar mit einer
Drehzahl, die der Differenz aus der mechanisch aufgedrückten übersynchronen Drehzahl
des Drehstromnebenschlußmotors und der elektrischen synchronen Drehzahl des Drehfeldes
der gekuppelten Maschine entspricht. Angenommen wird wieder, daß, wie schon erwähnt,
der Drehstromnebenschluß- i motor und der ihm zugeordnete asynchrone Motor vierpolige
Maschinen sind. Stellt man nun durch Bürstenverschiebung in dem Drehstromnebenschlußmotor
eine übersynchrone Drehzahl ein, beispielsweise a2oo U/min, dann wird dem gekuppelten
Außenläufer des Asynchronmotors dies;. Drehzahl mechanisch aufgezwungen. Unter dem
Einfluß des Netzes läuft aber dessen Drehfeld mit i5oo U/min im Gegensinn um. Die
Folge hiervon ist, daß der Läufer des Asynchronmo.tors nur auf die Differenz dieser
Umdrehungszahlen anspricht, nämlich 2200-1500 = 700 U/min macht.
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Stellt man hingegen in dein Drehstromnebenschlußmotor durch Bürstenverstellung
eine untersynchrone. Drehzahl ein, z. B. 800 U/min, dann wird ebenfalls dem
Außenläufer des gekuppelten Asynchronmotors diese Drehzahl mechanisch aufgedrückt,
während unter dem Einfluß des Netzes das Drehfeld dieser Maschine wiederum mit einer
Drehzahl von 1500 Umdrehungen im Gegensinn
umläuft. Die Folge
hiervon ist, daß auch in diesem Fall der Läufer sich wiederum nur mit der Differenz
dieser beiden Drehzahlen dreht. Er wird nämlich in vorliegendem Fall 800-1500-700U/min
machen. Es liegt also hier die Umkehr des Drehrichtungssinns vor. Man sieht hieraus,
daß eis allein durch Bürstenverstellung am Drehstromnebeuschlußmotor möglich ist,
den zugeordneten Motor in weitem Bereich vertust- und stufenlos auszuregeln, und
zwar auch durch Null hindurch auf die entgegengesetzte Drehrichtung. Die zugeordnete
Maschine ist daher in der Lage, praktisch jede gewünschte Drehzahl abzugeben, und,
sofern erwünscht, kann sie wechselweise im Rechts- und Linkslau betrieben werden,
welchem Gesichtspunkt insbesondere dann Bedeutung beizumessen ist, wenn; die Anordnung
zum Antrieb von Werkzeugmaschinen mit hin- und rückläufigen Bewegungen Verwendung
finden soll. Für solche Antriebe wurde der Drehstromnebenschlußmotor bisher nicht
empfohlen, da er eine Maschine ist, die vorteilhaft nur dann benutzt werden kann,
wenn keine Forderung hinsichtlich der Umkehr der Drehrichtung und der Regelung kleiner
Drehzahlen gestellt wird.
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Der dem Drehstromnebenschlußmotor zugeordnete Asynchronmotor kann
auch in bekannterWeise so aufgebaut sein, daß der das Drehfeld erzeugende Ständer
des Asynchronmotors als Innenläufer und sein Kurzschlußläufer als Außenläufer ausgebildet
ist. Der Ständer das Asynchronmotors ist dabei mit der Welle des in seiner Drehzahl
zu regelnden Antriebes verbunden und sein Kurzschlußläufer mit dem Läufer des Drehstromnebenschlußmotors
mechanisch gekuppelt. Dies empfiehlt sich insbesondere, deshalb, weil der dann außen
angeordnete, mit hoher Drehzahl laufende Kurzschlußläufer den auftretend-en Umfangskräften
mechanisch besser gewachsen ist.