Abwickelvorrichtung, bei welcher eine Drehstrom-Synchronmaschine zum
Bremsen verwendet wird Es ist bekannt, zum elektrischen Bremsen von Maschinen, beispielsweise
bei Kranen und elektrischen Bahnen Drehstrom-Synchronmaschinen mit gegebenenfalls
kurzgeschlossenem Anker als Bremsmaschinen zu verwenden. Bei diesen Bremsmaschinen
steigt das Bremsmoment mit der Umlaufzahl an, und infolgedessen sind derartige Bremsmaschinen
zum Abbremsen von Abwickelvorrichtungen nicht ohne weiteres geeignet; denn bei Abwickelvorrichtungen
nimmt während des Abwickelns der Wickeldurchmesser ab und dementsprechend die Umlaufzahl
zu, und wenn der Zug am Wickelgut, wie es gefordert wird, konstant bleiben soll,
so muB das Bremsmoment dem Wickeldurchmesser entsprechend kleiner werden, bei steigender
Umlaufzahl also abnehmen. Bekannt sind elektrische Bremsen, welche dies selbsttätig
durch besondere Regeleinrichtungen bewirken.Unwinding device in which a three-phase synchronous machine for
Braking is used It is known for electrical braking of machines, for example
for cranes and electric railways, three-phase synchronous machines with, if necessary
short-circuited armature to use as braking machines. With these brake machines
the braking torque increases with the number of revolutions, and consequently such braking machines are
not readily suitable for braking unwinding devices; because with unwinders
the winding diameter decreases during unwinding and, accordingly, the number of revolutions
to, and if the tension on the winding material, as required, should remain constant,
so the braking torque must be correspondingly smaller to the winding diameter, with increasing
So the number of revolutions decrease. Electric brakes are known, which do this automatically
cause by special control devices.
Die Erfindung bezweckt, eine elektrische Bremsung zu schaffen, welche
ähnliches ohne besondere Regeleinrichtungen leistet. Die Erfindung verwendet hierzu
eine mit der Abwickelvorrichtung unmittelbar oder über ein Getriebe gekuppelte,
konstant erregte Drehstrom-Synchronmaschine, und die Erfindung besteht nun
darin, diese reis (1e01 uh--n dargelegten Grunde
nicht ohne weiteres fär Abwickelvorrichtungen
brauchbare @r@3Fn_^eSCllü?@` SO auszulegen, tlaß
sie bei tltn L,ei .ib@@iclelvorrichtunaen .-orlie-
gend,_n hetrietosbe@ling@ln@en genügt. Friin-
mäl3 wird zwecks -Erziei_ung eiii-s kon-
d@ngsgI
stanten Zuges des Wickelgutes die Anker-
wicklLiii#- der Drcllstraln-Svnchronmaschine,
nötigen falls üR@er einen Widerstand und eine
Indliictivität, kurzgeschlossen und die In=?lil@-
tivität ü:@a Anherhruises so bemessen, d13 das
Br,_r-nsli#)nltnt bei der lietrie'o#näßi,-eii Ge-
Sch@vitial-keit dt5 WIc:Ltl°:Itcs der Dr,'lizalil
iingefäiir umgelehrt verliältiiisrleicli ist. Da die
Umlaufzahl der @hsvickelvorrichtlmg bei einer
1',estinl=?1t@_ü Geschwindigkeit des Wlcl,zefgiltes
dem ;i"ici@eldurchniesser umgekehrt verhältnis-
g@eich ist, wird, durch die erfindungsgemäße An-
ordnung das Bremsmoment bei der betriebs-
mäßig GesCh<<'indlgkeit des tW ickeIgutes dem
Wickeldurchmesser ungefähr verhältnisgleich.
.wie es für die Konstantlialtung des Zuges der
Ab@wickelvurriehtung am Wickelgut erforderlich
ist.
Di@z Induktivität des Ankerkreises kann ent-
weUer durch entsprechende Bemessung der
Synchronmaschine oder durch Drosselspulen auf
die erforderliche Größe gebracht .werden.
Die S v nchronmaschmu kann durch Gleich-
strom erregt oder auch mit permanenten --Ma-
gneten ausgerüstet werden.
Als Bremsmaschine kann auch eine nach der
Arbeitsweise einer Drehstrom-S"-cllronmaschine
arbeitende Asvnchronmaschine verwendet wer-
den, deren für den Netzanschluß bestimmte
Wicklung in an sich bekannter Weise mit Gleich-
strom erregt wird. -
In der nachfolgenden Erläuterung der Erfin-
dur` :wird. wie es bei den für den Erfindungs-
zweck in Frage kommenden -Maschinen zulässig
und üblich ist, die Abweichung des magnetischen
Feldes von der Sinusform, die durch Wirbel-
strombildung etwa verursachte Frequenzabhän-
gIgkeit des Ankerkreiswirkwiderstandes und der
mechanische und elektrische Drehmonientver-
lust vernachlässigt,
,-# sei die halbe Anzahl der Pole, n die sekund-
liche Umlaufzahl der @rehstr@m-S@nchr@n-
maschine, f die Ankerfrequenz, (i. i. die Fre-
quenz, mit der das magnetische Feld die _@ iiker-
-w1Ch:lung schneidet. Dann ist
t = :2 . I I1
Das Bremsmoment hängt außer von der
Ankerfrequenz und damit der Umlaufzahl vom
Wirkwiderstand und der Induktivität des Anl>tr-
kreises ab. Der Wirkwiderstand ist gleich der
Summe des Wirkwiderstandes der Ankerwick-
lung und eines etwa zusätzlich in den Ankerkreis
geschalteten Wirku-iderstan_iUs. Die Indui>tivi-
t"it ist glt-i;"I1 der Summe der _@.nlterwicl>lun:;s-
induhti@-ität und einer etwa zusätzlich in den
Ankerkreis geschalteten Induktivität.
Die Abhängigkeit des Bremsmomentes von
der t nilaufzahl wird dadurch bestimmt, daß
das I@remsmoment einen Cr;@13twert, das soge-
nanute Kippmoment, hat und daß das Ver-
hältnis des Drchnlomentes zum Kippmoment
ein- eindeutige Funktion des Verhältnisses der
zum Verhältnis des Wirkwider-
standes zur Induktivität des Ankerkreises ist.
Das Kippmoment tritt bei einer Ankerfrequenz,
der sogenannten Kippfrequenz, ein, welche
gleich (lern durch 2 :r geteilten Verhältnis des
MVirk@wid@rstündts zur Induktivität des Anker-
kreises ist, ist d ,--r Ankerkreisinduktivität ver-
1laltnlsgleicl: lind hängt vom Ankerkreiswirk-
w i id,2rst land jiicLt ab. Das Bremsmoment steht
zum Kipp inurntnt in folgendem Verhältnis:
lI sei (-as ßrenlsnioment, 1i das Kippmoment,
c cüt- hippfrequc°itz. Dann ist
Dipst- Gleichung ist in der Zeichnung dar-
g--stellt. %Ian erheniit folgendes: wie das Brems-
moment von der Ankerfrequenz und damit der
U miaufzahl abhängt, insbesondere ob es steigt
oder sinkt, wenn die Ankerfrequenz steigt, hängt
von der durch das Verhältnis des Wirkwider-
standes zur Induktivität des Ankerkreises be-
stiniinten Kippfrequenz ab. Ist die Anker-
frequenz kleiner als die _Kippfrequenz, so steigt,
ist die Ankerfrequenz größer als die Kipp-
frequenz, so sinkt das Bremsmoment, wenn die
Ankerfrequenz steigt.
Drr Erfindungszweck erfordert, daß das
Bremsmoment der Umlaufzahl ungefähr umge-
kehrt verhältnisgleich ist. Aus den Gleichungen i
und 2 folgt, daß dies Verhalten erreicht wird,
wenn c im Vergleich mit f genügend klein ge-
macht wird. ßeispielsu-eise werde eine Brems-
maschine für einen Umlaufzahlbereich von ijoo
bis --joo U min verlangt. Hierfür werde bei-
spielsweise die Bremsmaschine 12polig ausge-
führt lind c gleich jo Hz gemacht. Dann be-
rechnet man die folgende Tafel:
a in U min ... 1500 2000 2j00
finHz
(Gleichung 1f5 150 200 230
f i .......... 3 .l. J
c f .......... o,33 0,2,5 0,20 (3)
f c - e f ....
3,33 -l.25 5.'0
_lI K
l -icit"iii 2#
p ,h 0,600 0,471 0,385
0.h)21 0,1E36 0,373
Die in der vorletzten Zeile angegebenen, aus
der Gleichun- 2 errechneten Werte entsprechen
nicht ganz der Forderung, <laß sie umgekehrt
verhältnisgleich den zugehörigen Umlaufzahlen
sind. 11) d,=1' letzten Zelle ist 111111 eine be15p@<'1@-
weise graphisch ermittelte Zahlenreihe angegeben, deren Glieder
genau umgekehrt verhältnisgleich den Umlaufzahlen sind, sich also wie 5 : 4. : 3
verhalten, und deren absoluten Werten sich die Verhältnisse 1V1/K möglichst eng
anschmiegen. Die Zahlenreihe zeigt, daß die Bremsmaschine so bemessen werden muß,
daß ihr Kippmoment gleich dem durch 0,466 geteilten Sollmoment bei 2ooo U/min ist,
und daß sich dann die Abweichung des Bremsmomentes vom Sollwert in den Grenzen d:
q. "/o hält.The aim of the invention is to create an electrical braking system which does similar things without special control devices. For this purpose, the invention uses a constantly excited three-phase synchronous machine which is coupled directly or via a transmission to the unwinding device, and the invention now exists therein, this rice (1e01 uh - n reasons set out
not without further ado for unwinding devices
useful @ r @ 3Fn_ ^ eSCllü? @ `SO to interpret, tlaß
you at tltn L, ei .ib @@ iclelvorrichtunaen.-orlie-
gend, _n hetrietosbe @ ling @ ln @ en is enough. Friin-
mäl3 is for the purpose of education eiii-s con-
d @ ngsg I
constant tension of the wound material the anchor
wicklLiii # - the drcllstraln synchronous machine,
if üR @ er need a resistor and a
Indliictivity, short-circuited and the In =? Lil @ -
activity ü: @a Anherhruises so dimensioned, d13 that
Br, _r-nsli #) nltnt at the lietrie'o # näßi, -eii Ge
Sch @ vitial-keit dt5 WIc: Ltl °: Itcs the Dr, 'lizalil
it is partially lost. Since the
Circulation number of @hsvickelvorrichtlmg at a
1 ', estinl =? 1t @ _ü speed of the Wlcl, zefgiltes
dem; i "ici @ eldiesser inversely proportional
is g @ calibrated, is, by the inventive approach
order the braking torque in the operational
moderately BUSINESS <<'indlgkeit of the tW ickeIgutes
Winding diameter approximately the same.
.as it is for the constant aging of the train of the
Ab @ winding equipment is required on the winding material
is.
Di @ z inductance of the armature circuit can
weUer by appropriate dimensioning of the
Synchronous machine or by choke coils
brought to the required size.
The S nchronmaschmu can be
energized or with permanent --Ma-
gnets to be equipped.
A braking machine can also be used as a braking machine
Mode of operation of a three-phase S "-clron machine
working asynchronous machine can be used
the one whose intended for the network connection
Winding in a manner known per se with equal
current is excited. -
In the following explanation of the invention
dur`: will. as is the case with the
suitable machines are permitted
and common is the deviation of the magnetic
Field of the sinus shape, which is caused by eddy
current generation, for example, caused frequency dependencies
validity of the armature circuit resistance and the
mechanical and electrical torque
neglected lust,
, - # let half the number of poles, n be the secondary
actual number of revolutions of @ rehstr @ mS @ nchr @ n-
machine, f the armature frequency, (ii the fre-
frequency with which the magnetic field
-w1Ch: lung cuts. Then
t =: 2. I I1
The braking torque also depends on the
Anchor frequency and thus the number of revolutions from
Effective resistance and the inductance of the Anl> tr-
circle from. The effective resistance is equal to that
Sum of the effective resistance of the armature winding
ment and one in addition in the anchor circle
switched Wirku-iderstan_iUs. The Indui> tivi-
t "it is glt-i;" I1 the sum of the _ @. nlterwicl>lun:; s-
induhti @ -ität and an additional one in the
Armature circuit switched inductance.
The dependence of the braking torque on
the t nilaufzahl is determined by that
the I @ rem torque has a Cr; @ 13t value, the so-called
nanute overturning moment, and that the
ratio of torque to overturning torque
a unique function of the ratio of the
to the relationship between the
standes to the inductance of the armature circuit.
The overturning moment occurs at an armature frequency,
the so-called tilting frequency, which
equal (learn by 2: r divided ratio of the
MVirk @ wid @ rstündts to the inductance of the armature
circle, d, - r armature circuit inductance is
1altnlsgleicl: it depends on the armature circuit
wi id, 2rst country jiicLt. The braking torque is available
to tilt inurntnt in the following ratio:
lI let (-as ßrenlsnioment, 1i the overturning moment,
c cüt- hippfrequc ° itz. Then
Dipst equation is shown in the drawing
g - represents. % Ian receives the following: how the braking
moment from the armature frequency and thus the
U miauf number depends, in particular whether it increases
or decreases when the armature frequency increases, hangs
from the relationship between the
the inductance of the armature circuit was
stiniinten sweep frequency. Is the anchor
frequency is less than the _ flip frequency, so increases,
the armature frequency is greater than the tilting
frequency, the braking torque decreases when the
Anchor frequency increases.
The purpose of the invention requires that the
Braking torque of the number of revolutions
returns is proportionate. From equations i
and 2 it follows that this behavior is achieved,
if c is sufficiently small in comparison with f
power will. for example, become a brake
machine for a circulation number range of ijoo
to --joo rpm required. For this, both
For example, the braking machine has 12 poles.
leads lind c made equal to jo Hz. Then load
calculate the following table:
a in rpm ... 1 5 00 200 0 2j00
finHz
(Equation 1f5 1 5 0 200 2 30
fi .......... 3 .l. J
cf .......... o.33 0.2.5 0.20 (3)
fc - ef ....
3.33 -l.25 5.'0
_lI K
l -icit "iii 2 #
p, h 0.600 0.471 0.385
0.h) 21 0,1E36 0, 373
The ones given in the penultimate line
correspond to the values calculated by equation 2
not quite the demand, <leave it the other way round
in proportion to the corresponding numbers in circulation
are. 11) d, = 1 'last cell is 111111 a be15p @ <' 1 @ -
wise graphically determined series of numbers whose terms are exactly inversely proportional to the numbers in circulation, i.e. behave as 5: 4: 3, and whose absolute values are as close as possible to the ratios 1V1 / K. The series of numbers shows that the braking machine must be dimensioned in such a way that its overturning torque is equal to the nominal torque divided by 0.466 at 2,000 rpm, and that the deviation of the braking torque from the nominal value is then within the limits d: q. "/ o holds.