DE767488C

DE767488C - Schaltgeraet (Geschwindigkeitsregler, Schrittwaechter und Bremswaechter) zur Betaetigung von Hilfskontakten bei der Steuerung von Elektromotoren

Info

Publication number: DE767488C
Application number: DES114883D
Authority: DE
Inventors: Paul Donath
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1934-07-28
Filing date: 1934-07-28
Publication date: 1952-09-08

Description

Schaltgerät (Geschwindigkeitsregler, Schrittwächter und Bremswächter) zur Betätigung von Hilfskontakten bei der Steuerung von Elektromotoren Es ist bereits eins Gerät zur Gesch.windigkeitsiiberwachung elektrischer Antriebe bekanntgeworden, bei welchem ein zweischenkliger Magnet, der drehbar gelagert, mit Steuerkontakten verbunden und durch ein Gegengewicht einseitig belastet ist; mit einer auf der Motorwelle sitzenden WirbeIstromsche:i,be durch einen elektrischen Kraftfluß gekuppelt ist, so daß die Steuerkontakte in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit betätigt werden. Diese Anordnung arbeitet jedoch -infolge der Kleinheit der mit diesier Kionstruktion erzielbaren Kräfte im Verhältnis zur Größe der zu bewegenden Masee des begrenzt beweglich angeordneten Magnetteiles verhältnismäßig träge. Sie ist daher für viele Zwecke nicht brauchbar, insbesondere dort, wo. es auf ein:- verhältnismäßig starkes Drehmoment, auf rasches Ansprechen oder auf mehrmaliges Ein- und Ausschalten in kurzen Zeitabtständen ankommt.

Die Erfindung bezieht sich dagegen auf ein Schaltgerät, das insbesondere als sog. Schrittwächter zur Feineinstellung von elektrisch

betriebenen Aufzüge -n geeignet ist und es

ermäglicht, einen Motor auch hei langsamer

Fahrt drehzahlabhängig absatzweise ein- und

auszuschalten.

Sie heruht zu einem wesentlich, n Teil in

der Erkenntnis. daß man bei :Anwendung

eines um eine mittlere Gleichgewichts- bzw.

Ruhelage begrenzt beweglich angeordneten.

unter der EinwirI;ung einer verhältnismäßig

ldeinen Rückführungskraft stehenden. Kon-

takte steuernden Magnetkörpers in V.°rbin-

dung mit einem auf einer Welle der Antriebs-

maschine timlatif-ciid angeordneten Leiterteil

und magnetischer Kupplung die3er beiden

Teile durch `irren sie I)eid@ durchsetzenden

hraftlluß eInz drehzahlabhängige Koiltakt-

1:Lli-:#,yti22` von solcher Kraft und mit derartig

kurzer EIg#-Iiz-It 2-rzieI@;n kann. wie .._ für

Geräte. wie Geschwindi-k°itsregfer, Dreh-

zahlwachter cl. dgl.. erwünscht Ist. Dadurch,

daß gemäß der Erfindung die lreideri durch

den KraftfluP initehlander gekuppelten Teile

einander vollständig nach Art von Ständer

und L@iufer einer elektrischen Maschine

(Hilfsmaschine) umfassend ausgeführt ulid

gelagert sind und daß von dein Teil, der finit

der der steuernden Drehzahl entsprechenden

Geschwindigkeit umläuft, auf den die Steuer-

kontakte hetiitigenden Teil ein von Null (bei

Stillstand) aus mit zunehmender Drehzahl

ansteigendes Drehmoment ausgeübt wird. läßt

sich der Oberschnitt des Kraftßusses zwi-

schen den beiden durch ilin -:el:upp°lten Teilen

auch Im! sehr geringes- Massenträgheit der

=\nordiitII1g lie3C,nd,rJ wirksam ausnutzen und

besonders grcß ausbilden: dadurch. dalz. 1i.

das ehe Teil eine Kurzschlußwicklung erhält.

«-ähren( das andere als Gleichstrom-. Ein-

phasen- aller Permanentmagnet ausgebildet

seif) kann. SC dalvooIl 117111 e121 Feld ausgeht.

in d:m sich das andere Teil bewegt, kann 1I1

elnfach:r il eise (die gewünscht-2 Drzlim`1Incilt-

Drzhzahl-Charakteristik erzielt werden. Es

läßt sich so erreichen, (all von dem Teil, das

mit der der steuernden Dr:lizahl entsprecl:en-

den @esch«-indigl:°it umläuft. auf das Kon-

takta steuernd: Teil ein von Null (bei

a113 mit zwnE'hrnend er Drehzahl an-

Steigjädes DrehnioInent au3getibt wird.

Die @--erweiidtiiIg von Hilfsmaschinen. die

mit der Hauptmaschine direkt gekuppelt sind.

ist an sich. jedoch in anderen Zusa mnl:n-

hängen und für andere Zweck, bereits be-

Icannt. Inslns_^:ndere ist bereits eine F@in-

einstAullgvorriclitung für Aufzüge und

II°hezeugz lekannt. bei welcher zur ErzIe-

IMW einer niedrigen. gleithlileihenden Ge-

sthwin digl:eit der Hauptniotnr mittels einer

von 'in-in Dr-:iLqtroinerzeuger heelnllulten

Re;g_Ilireiiise derart #4jreg:lt wird, dali lies

7_Llllt)llneIldel"Dr-Ahl<'ilIl dte%3rzmS° 3I2°-I).gull,

hei sinl:Lild-er Drzlizalil gzlüftet wü-d. wobei

der -#',tromerz=uger unter- @-el-«-:ndting ciiles

finit dem ßr@msg-estäng@e v erbund°Ilen dreh-

baren Gehäuses fremd :rrezt ist. Das Hilfs-

g-.rät ist hi-erhei j°dcch nicht ein einfaches

dre'lzahlabhängiges Schaltgerät. sondern chn

mechanische Br_mseinrichtung. Es inul:) d<ll#.ei-

so, stark bemessen werd,eil. daf@ -s die treins-

kräft-e selbst aufbringen kann.

Es ist bereits zil1e An ordnung zum Um-

steuern von Dr°llfeldhollel;torseri,:nlnotoren

l.esthril>11 w)3rdeil, 1i der auf die Unischal-

tung Lei ldrinen Geschwindigkeiten iiberllaupt

=Achtet wird hzw. -in= solche erst dann

wird. @l,-°nli vier llotnl- eine

101i'; i:c:3chwIndIgkelt erreicliL hat, Hierzu

wird (l11 Umsvhaitr @-el"t@-eüd.t. der ins zwei

l;@tt @litlien lind @IIleIn r@3tel1 Teil hesteht-

A1- innerst- 1,°_«-z7glicli° TJI ist nach Art

c:n°_s Käfig- ausgebildet und Ist mit (lein

Der zweite h@«-:glichTeil

ist als zweipcligis. den Iiäfiganler unifa:aeli-

des Magnetsv:teni ausg-e-bil<let und trügt die

Hauptkontakte- lchaltlnessera. weIche«-ec@i-

sl«-i@e mit den auf d n festen Teil nlontier-

ttne@nl:@utalaen in Eingriff konlinew

Uhmi also dij Geschwindigkeit des Motors

iIniIl gewisscIl verhaltn-lmaßig hohen Wert

iiherstlireit.et. wird durch die Mitnalunckraft

des Innenläufers die Reihum der Schait-

me3ser an den Geg-:nkontakten iil:er@c-und.en.

der GMCheUNfer In Drehrichtung mit-

@@ii'iinin-eii und s @in@ T-mschaltung auf die

anderen Geg=-#likcntaktt durchgeführt. Eili'

derartig;: C'mschalteinrichtung° mit finit groß,r

Reibung

@atipt@troml:olltalaell

intlla sehr grelle Schaltkräfte aufbringen und

muß) daher schwer und massig gAaut aein,

ist also im Aufu-and grstlenordnungsmäßig

nicht lde irrer als der zli schaltende Motor

_211)3t.

L'@i zineln ander,#li 1?ekanntell L tIischalter,

der ts sc-lbsttätiger thnkehrschalter für

Geireratoren testimmt ist, ist auf der Gene-

rat_1-@:-@I1; -ein Satz von vier Magneten ang,-e-

ord net. die mit dem Generatoranker umlauten.

In der: Spalt die=ser Magnete ragt ein Kupfer-

ring hinein. dir von den Kraftlinien jedes

elnzehlen dieser Magnete dllrthsetzt R'ird,

wodurch auf diesen IZtipierring. der seiner-

alts Wen zwischen Ilehromagnemn lein

und her IIwegliclicn Anker trägt. eine ge-

tcisse Mitnahinekrait aus`feiitlt wird. Bei

dieser @n:;rdlning ist IAiglich beabsichtigt,

in Abhängigkeit vou der Firelirichtungr eine

L m3Chahung vorzunehmen: Irgendwelche Ab-

hängigkeit vi:n (!er 1ldlle der Ges:c11windigkeit.

fier wertmäßige Drehzahlabhängigkeit, ist

ZZ-@ der I ea1)3lchtlgt il@3cll auch ans-

;L-nutzt.

[in Zug-: (.er L`1;:rI-egun en. die die vor-

liegende Erfindung darstellen, könnte man an

sich eine derartige Einrichtung so, ausbilden,

daß hiermit die nach der vorliegenden Erfin-

diung zu lösende Aufgabe erfüllt werden

könnte. Hierbei würde sich jedoch ein großer

Material-undRaumaufwand bedingen, da die

Mitnahmekraft mit Rücksicht auf den gerin-

gen Teil des Ringes, der von den Kraftlinien

durchsetzt wird, und auf den großen Luft-

spalt, die magnetische Leitfähigkeit des

Kupferringes ist der der Luft gleichzusetzen,

sclh.r klein ist.

Das Schaltgerät nach der Erfindung stellt

al"cr ein wertmäßig von der Drlehzahl ab-

hängiges Gerät dar, bei dem im Vergleich

hk rzu bei gleicher Leistung (gleichem Dreh-

moment) ein erheblich geringerer Material-

und Raumaufwand dadurch erreicht isst, daß

die l-liden durch den Kraftfluß miteinander

gekuppelten Teile sich vollständig nach Art

von Ständer und Läufer einer elektrischen

Maschine umfassend ausgeführt und gelagert

werden.

Die; Erkenntnis, daß durch diel Anwendung

der bekannten Maschinenbauart hierbei eine

ganz wesentliche Verbesserung erreicht wird,

ist neu. Es lassen sich auf diese Weise bei

äußerst geringer Eigenzeit verhältnismäßig

starke Drehmomente erzielen, was boslon:ders

im Hinblick auf die dadurch mögliche Er-

höhung des l#'-omtaktdruclc@es an den Ste.u@er-

hontalkten von großem Vo@rte.il ist. Daher ist

die Erfindung nicht nur für absatzweise,

sondern auch für einmalig ansprechende

Geräte von erheblicher Bedeutung.

Es können sich bei einem solchen Schalt-

gz#r,#t nach der Erfindung die beiden durch

den Kraftfluß miteinander gekuppelten Teile

gegenseitig zu einer Anordnung nach. Art

einer elektrischen Maschine (Hilfsmaschine)

,e,rgänzen. Der die'Kontakte tragendie,begrenzt

bceweglirh angeo@rdaete Magnetteil kann der

Ständer und, der umlaufend angeordnete Teil

kann der Läufer eines Motors sein, "vobei

.entweder der Ständer oder der Läufer mit

Wechsel- oder Gleichstrom erregt wird, wäh-

ren!d die Wicklung des anderen 1Vtotorteiles

zu einem in. sich, geschlossenen Stromkreis

verbunden; ist.

Bei Ausbildung des Gerätes nach: de@r Er-

findung ist ein besonders starker, räumlich

ausgedehnter, die beiden Teile durchsetzender

magnetischer Kraftfluß vorhanden, wodurch

der Kontaktdruck auf ein Höchstmaß und

die Eigenzeit des Gerätes auf ein Mindestmaß

gebracht wird. Ein weiterer Vorteil beisteht

darin, daß das Schwungmoment des um-

laufend auf der Antriebswelle, insb.e.son:delre

Motorwelle, angeordneten Leiterteiles nur

ein Bruchteil des Schwüngmoinelntes einer

Wirbelstromscheibe ist, wodurch die Be-

anspruchung der mechanischen Kupplungs-

organe erheblich herabgesetzt wird'.

Die Wicklung des nicht erregten Motor-

teiles wird im allgemeinen kurzgeschlossen,

damit die in ihr fließenden drehzah:labhän-

gigen Ströme möglichst stark sind,. Die Er-

regung der Hilfsmaschine mit Gleichstrom

ist deshalb, besonders vorteilhaft, weil sie bei

geringen Drehzahlen kräftige Drehmomente

ermöglicht und weil bei Gleichstromerregung

das Drehmoment in einem weiten Arbeits-

bereich ohne Kippunkt stetig ansteigt. Be-

sonders günstig kann es sein, einen Motor

mit Kollektor zu benutzen, dessen Ständer

mit Gleichstromerregt und dessen Läufer-

wicklung über den Kollektor kurzgeschlossen

wird. Auch das Drehmonment eines derartigen

Motors wächst mit der Drehzahl stetig an.

und hat überhaupt keinen Kippunkt, was für

d:ie Kontaktsteuerung sehr erwünscht ist.

Um die Trägheit des kontaktgebenden Teileis

noch weitergehend ztn verringern, kann man

dem Moto,rständer ein Leichtmetallgehäuse

geben.

In der Zeichnung ist die Erfindung bei-

spielsweise dargestellt.

i ist die Welle, des Aufzugmotors, z eine

Kupplung, 3 die, Welle eineis Motorläufers q.,

dessen Wicklung zu einem Kodlekto-r 5 ge-

führt ist. Die auf dem Kollektor schleifenden

Bürstens 6; 6' sind kurzgeschlossen. Die-

W°11C 3 isst in dem Gehäuse 7 gelagert. 8 ist

der Motorständer, der mittels der Lager-

schilder 9 und 9' auf der Läuferwelle 3 dreh-

bar gelagert ist. Die Ständerwicklung ist zu

dein Klemmen io herausgeführt und wird

durch die Gleichistromquelle i i erregt. An

dem Motorgehäuse ist der Mitnehmen 12 be-

festigt, welcher den Kontaktblock i3 trägt.

Dieser wird zwischen den federnden, K#antakt-

paaren 1q., 15 und 1q', 15' festgehalten;

infodgedzssen befindet sich der Motorständer

normalerweise immer in der gezeichneten

Ruhe-läge!, um welche er nach beiden Seiten

sich drehen kann. Die Kontakte 1q.- und iq'

sind an den Blattfedern 18, 18' befestigt. Sie

sind in dien Stromkreis der Spule! dies

Abwärtsschützes der Aufzugsteuelrung ein--

geschaltet. Die Kontakte 15 und 15' sind an-

Blattfedern i9, i g' befestigt, sie sind in den

Stromkreis des Aufwärtisschützes eingeschal-

tet. Der Kontaktblock 13 hat leitende Beläge

16, welche den Kontaktschluß zwischen dien

Kontaktpaaren 14, i4' und 1.5, 15' vermitteln.

Die Stromkreise sind also normalerweise

geschlossen. Außerdem sind noch die Kon-

takte 17, 17' vorhanden. Diese sind an Blatt-

federn 2o, 2ö -befestigt, und ebenfalls no,r-

malerweise durch den Federdruck geschlossen.

Sie liegen! in dem Stromkreis des Motor-

b:re,msliiftma.gnet-e@n. An dem Kontaktblock 13

sind 'Mitnehmerstiftz 21. 21' befestigt, die bei

einer entspr,cliend starken Drehung dcs

Motorständers 8 mit den Federn 20, -2ö in

Berührung kommen können.

Die Wirkungstveise dieses Schrittwächters

ist folgende: Einer Drehung der -Motorwelle i

im Rechtsdrehsinn entspreche der Aufwärts-

gang des Fahrkorbes, der Linksdrehung sein

Abwärtsgang. Wenn nun in d:er Feinehi;tell-

zane der Aufzugsmotor auf Aufwärtsgang

eingeschaltet ist und die Geschwindigkeit

übersteigt das für die Feineinstellung zii-

lässige3lMaß, dann wird das von deni Läuf2r-

auf den Ständer S durch Vermittlung des in

dem Ständer erregten 'lagnetfelde-s üb°r-

tragene Drehmoment so groß, daß das Motnr-

gehäuse mit d°m Mitnehmer 12 und dein

Kontaktblock 13 im Rechtsdrelisinn mit-

g:enGmmen wird. Dadurch wird der Kontakt

zwischen den Kontakten 15 und 15' unter-

brochen, und die Spule des Aufwärtsschützes,

welche in diesem Stromkreis eingeschaltet ist,

wird daher ausgeschaltet. Infolgedessen ver-

ringert sich die G,.scliwindigl,-eit auf den für

die Feineinstellung zulässigen Wert, wodurch

das von dem Läufer -i auf den Stäilder ,"# ül)er-

tragene Dr°llm#-inent wieder so weit sinkt,

daß der Kontaktblock 13 unter der Wirkung

d:r Federn 18 und 18' in die Mittellage zti-

rückgeführt wird, in welcher er weder den

Stromkreis des Aufwärtsschützes über die

I,#ontal.zte 13 und 15' schließt. Durch das

neuerliche Einschalten des Aufzugsmotors

wird nun der Fahrkorb weiter in der Auf-

wärtsrichtung het.-egt. Dieses Spiel kann sich

je nach den Verhältnissen mehrere, Male in

der Feineinstellzoue wiederholen, bis d°_r

Fahrkorb in die Bündigstellung mit dein

Fltirftifib-.den gebracht ist. wodurch die. end-

gültige Abschaltung durch die Feineinstell-

kurven @e-rfälgt.

Ist der Fahrkorb leer, so kann es var-

kommen, daß er nach dein Ausschalten des

Aufwärtsschützes durch das Gegengewicht

weiterhin auf eine unzulässige Gesellwindig-

k°it beschleunigt wird. In diesem Fall ver-

größert sich der Ausschlag des Kontakt-

blocl,:s 13 nach rechts. wodurch der Mit-

2 1 mit der Feder 2o in Anschlag

kommt und den Kontakt 17 nach. rechts mit-

nimmt. Infolgedessen wird der über die

Kautakte 17. 17' geführt. Stromkreis des

Bremslüftmagneten unterbrochen:, d,i-e Bremse

fällt ein und v°rzägert den Fahrkorb auf die

zulässige Geschwindigkeit. Auch dieses Spiel

kann. sich in der Feineinstellzone je nach

den Belastungsverhältnissen mehrere 'Male

wiederholen.

Ist der --Iuf7u-,smotor in der Feineinstell-

zane in der Linhsdrehrich tung, d. h. im

Sinne der Ahwärtshewegting des Falirlzorhes

eingeschaltet und übersteigt liierl;ei die Ge-

schwindigkeit das für die Feineinstellung

zulässige -Maß, dann wird vom Läufer .l auf

den Ständer 8 ein entsprechendes Drehmomelit

im Linksdrehsinn übertragen. -wodurch der

Kontaktunterhrecher 16 den Stromkreis zwi-

schen den Kontakten rd., i-i',. der zur Spule

des Abwärtsschützes führt; unterbricht. Der

Vorgang spielt sich nun in analoger Weise

a1). wie hei der Aufwärtsfahrt geschildert.

In diesem Fall kann iniol2-e sehr starker

Belastung des Fahrkorbes die.Bescliletniigting

nac11 dein Öffnen des Abwärtsehützes an-

dauern. Dann wird durch den vergröberten

Ausschlag des Kantalstl?lo-cli-, 13 nach links

iih:r (-]en. Mitnehinerstift 21' die Feder 20'

mitgenommen Lind der Kontakt zwischen 17

und i7' unterbrochen, so- daß die Bremse

einfällt.

Claims

PATENTAN$PRÜl:11E: i. Schaltgerät (Geschwindigkeitsregler. Schrittwächter und Bremswächter) zur Betätigung von Hilfskontakten hei der Steuerung von Elektromotoren bei sehr kleinen Drelizahl-en unter Verwendung eines begrenzt beweglich angeordneten, unter Einwirkung einer Rückführungs- kraft stehenden, die Steuerkontakte l - tätigenden Teiles und eines finit diesli17 durch magnetischen Kraftflut) gekuppelten, mit einer der steuernden Drehzahl eilt- sprechenden Geschwindigkeit gleichachsig uin.laufend°n Teiles. dadurch gekennzeich- net, daß die beiden durch den Kraftfuß miteinander gekuppelten Teile einander vollständig nach Art von Ständer und Läufer einer elektrischen -Maschine (Hilfs- maschine) tunfassend und ge- lagert sind und daß voll d eni Teil, der mit der der steuernden Drehzahl entspreelieii- den Geschwindigkeit umläuft, auf den die Steuerkontakte hetätigeiiden Teil ein von \-ull (hei Stillstand) aus mitzunehmender Drehzahl ansteigendes Drehmoment aus- geübt wird. 2. Drehzahlabhängiges Scllalt-erät nach Anspruch i, dadurch gekemlzeichnet. daß der Ständer einer Hilfsmaschine den i>e- grenzt beweglich angeordneten. Kontakte steu.erndeii Teil und der Läufer der Maschine den mit einer der steuernden Drehzahl entsprechenden Geschtvindigkeit umlaufenden Teil bildet und dala entweder der Ständer oder der Läufer elektrisch ermgt wird, während die Wicklung des anderen Teiles zu einem in :ich kurz- geschlossenen Stromkreis verbunden ist. 3. Drehzahlabhängiges Schaltgerät nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeich-

net-, daß die Hilfsmaschine mit Gleichstrom erregt wird. 4. Drehzahlabhängiges Schaltgerät nach Anspruch 1 bdis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor mit Kollektor als HiIfs-' maschine verwendet wird, dessen Ständer mit Gleichstrom erregt und dessen Läuferwicklung über den. Kollektor kurzgeschlosisen ist. 5. Drehzahlabhängiges Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer des Motors ein Leichtmetallgehäuse hat. 6. Drehzahlabhängiges Schaltgerät nach Anspruch: 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der begrenzt beweglich angeordnete Teil zweierlei Kontakte steuert, von welchen die zweiten erst bei größerer Geschwindigkeit des umlaufenden Teiles, z. B. bei Aufzügen bei negativem Lastmoment, betätigt werden und dadurch beispielsweise eine Haltebremse zur Wirkung bringen. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren falgende@ Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 273 880, 466 90r, 57i 811, 6o6 403, 6o9 084; USA.-Patentschriften Nr. 967:237, 1 161 932, 1 222 72 0 ; britische Patentschrift Nr. 126 8oo; »Fördertechmik und Frachtverkehr«, 1934, H.3/4, S.41.