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Anordnung zur Drehzahlregelbereichserweiterung fliehkraftkontaktgesteuerter
elektrischer Motoren Es ist bekannt, daß die Drehzahl von 'Elektromotoren durch
Fliehkraftkontaktregler konstant gehalten werden kann. Ein solcher Regler steht
in mittelbarer oder unmittelbarer mechanischer Verbindung mit der Welle des zu regelnden
Motors. Es ist üblich, Regler mit Arbeitsstromkontakt zu verwenden, der in Reihe
mit der Nebenschlußerregerwicklung geschaltet arbeitet, und es werden Regler mit
Ruhestromkontakt verwendet, der in Reihe mit dem Ankerkreis bzw. Hauptstromkreis
geschaltet ist.
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In vorliegendem Fall ist vorzugsweise der in Reihe mit der Nebenschlußwicklung
arbeitende Regler mit Arbeitsstromkontakt zur Anwendung des Erfindungsgedankens
herangezogen worden. Der Fliehkraftkontaktregler mit Arbeitsstromkontakt funktioniert
bekanntlich derart, daß er den Nebenschlußerregerstrom des zu regelnden Motors steuert,
dadurch, daß der Abstand des regelnden Kontaktes bzw. des Kontaktpaares so eingestellt
wird, daß es in. Rotation bei der konstant gewünschten Drehzahl zu berühren beginnt,
wodurch der Regelvorgang eingeleitet wird. Der Regelvorgang besteht darin, daß das
Kontaktpaar in vielen mehr oder weniger langen Intervallen pro Umdrehung schließt
und öffnet und damit den zur Gleichhaltung der Drehzahl für den jeweiligen Spannüngs-
und Belastungszustand des Motors erforderlichen Wert des Erregerstromes einstellt.
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Wenn der Motor ohne den Drehzahlregler betrieben wird, dann läuft
er im unbelasteten Zustand und bei der betriebsmäßig möglichen höchsten Spannung
mit
der höchsten Drehzahl. Um zu erreichen, daß der Motor in dieserri
BetriebsZustä;nd'init der gewünschten Drehzahl arbeitet, muß der Nebenschlußerregerstrom
verstärkt werden. Das wird bei arbeitendem Drehzahlfliehkraftkontaktregler durch
lange-. Schließungsintervalle des regelnden Kontaktpaares herbeigeführt, so lange,
bis, letzten Endes bei unbelastetem Motor und -bei zu hoher angelegter Spannung
der Kontakt dauernd schließt. Das heißt, der Regler arbeitet dann nicht mehr, die
Drehzahl steigt über den Regelnennwert an, die obere Grenze des sogenannten Drehzahlregelbereiches
bei unbelastetem Motor wird überschritten. Der entgegengesetzte Fall, bei Betrieb-des
Motors ohne den Drehzahlregler, tritt bei höchster Belastung und bei niedrigster
betriebsmäßig möglicher Spannung ein. Dabei fällt die Drehzahl auf einen Niedrigstwert
ab. Um zu erreichen, daß der Motor in diesem Betriebszustand mit der gewünschten
Drehzahl arbeitet, muß derNebenschlußerregerstromgeschwächt werden, was bei arbeitendem
Drehzahlregler durch kurze Schließ- bzw. lange Öffnungsintervalle des regelnden
Kontaktpaares herbeigeführt wird, bis letzten Endes bei zu hoher Belastung .des
Motors- oder zu niedriger angelegter Spannung das regelnde Kontaktpaar nicht mehr
zur Berührung kommt, - nicht mehr -regelt und die Drehzahl unter den Regelnennwert
abfällt. Damit ist dann die untere Grenze des Drehzahlregelbereiches bei belastetem
Motor unterschritten.
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Bekanntlich hat nicht nur ein Hauptschlußmotdr sondern auch einNebenschlußmotor
beijederBelastung einen anderen Drehzahlspannungsverlauf, d. h. im Leerlauf anders
als bei Nennlast usw., so daß bei gleicher angelegter Spannung für jeden Belastungszustand
ein anderer Erregerstrom zur Herbeiführung gleichbleibender Drehzahl erforderlich
ist. Diese Tatsache führt zu dem Ergebnis, daß die Drehzahlregelbereiche, das ist
der Zustand des Konstanthaltens der Drehzahl durch den Fliehkraftkontaktregler innerhalb
eines begrenzten Bereiches der angelegten Spannung, bei Leerlauf und bei Belastung
nicht deckungsgleich -- sondern gegeneinander verschoben sind und im Extremfall,
zwischen vollkommenem Leerlauf und höchster Belastung nur zum Teil überlappen. Das
bedeutet, daß bei relativ großen, betriebsmäßig möglichen Änderungen der angelegten
Spannung der überlappende Teil der Drehzahlregelbereiche zwischen Leerlauf und Vollast
zu klein ist, so daß einerseits der unbelastete Motor an der oberen Grenze des Bereiches
der verfügbaren Spannung aus dem Drehzahlregelbereich heraus und zu schnell läuft
und d aß anderseits der belastete Motor an der unteren Grenze des Bereiches der
verfügbaren Spannung aus dem Drehzahlregelbereich heraus und zu langsam läuft.
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Um diese Darstellung anschaulicher zu machen, seien folgende Zahlenbeispiele
gegeben. Die verfügbare Spannung zum Betrieb des Motors kann sich zwischen 22 und
30 Volt ändern. Bei Leerlauf hält der Fliehkraftkontaktregler die Drehzahl
im Bereich von etwa 23 bis 29 Volt konstant, bei Belastung etwa zwischen 26 und
31 Volt. Die Überlappung der beiden Bereiche beträgt dann noch 3 Volt, d. h. der
Motor hält seine Drehzahl zwischen Leerlauf und allen Belastungen nur innerhalb
des Bereiches 26 bis 2g-Volt konstant. Darüber und darunter nur, wenn der Motor
oberhalb 29 Volt nicht leer läuft, und wenn er unterhalb 26 Volt nicht voll belastet
wird oder leer läuft, bei allen Belastungen jedenfalls nur garantiert innerhalb
des Bereiches 26 bis -29 Volt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Ausweitung des
Regelbereiches beim Erreichen der oberen Regelbereichsgrenze,und eswirdvorgeschlagen,
im Leerlauf der Maschine beim Erreichen der oberen Regelbereichsgrenze, den parallel
zu den Reglerkontakten liegenden Widerstand automatisch zu verkleinern. Der parallel
zu dem Regler liegende Widerstand dient bei den bekannten Anordnungen lediglich
zur Einstellung der Größe und der Lage des Bereiches des Reglers. Er wurde für einen
ganz bestimmten Fall bemessen und die einmal gewählte Größe während des Betriebes
nicht verändert: Durch die erfindungsgemäße Verkleinerung des Widerstandes beim
Erreichen der oberen Bereichsgrenze wird in einfacher Weise ohne größeren Aufwand
eine Drehzahlregelbereichserweiterung geschaffen. Die Verkleinerung des -Widerstandes
erfolgt zweckmäßigerweise durch Kurzschließen eines Teiles desselben durch einen
Relaiskontakt, wobei das Relais in Abhängigkeit von den Impulsen des Reglers über
eine Gleichrichteranordnunggesteuertwird. Wirdalso dieobereBereichsgrenze erreicht,
so spricht das Relais an, schließt einen Teil des parallel zum Regler liegenden
Widerstandes kurz und bewirkt hiermit eine Ausweitung des Drehzahlregelbereiches
nach oben hin, so daß die Drehzahl weiterhin im Arbeitsbereich des Reglers bleibt.
Eine eventuell erforderliche Ausweitung des Regelbereiches nach unten hin, insbesondere
bei Belastung, kann durch Aufhebung des Kurzschlusses eines im Erregerstromkreis
liegenden Widerstandes oder Parallelschaltung von Widerständen zur Erregerwicklung
erfolgen, wobei diese Schaltvorgänge auch durch ein Relais vorgenommen werden, das
in Abhängigkeit von den Reglerimpulsen gesteuert wird.
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Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäßen
Maßnahmen, 'und zwar ist auch der Fall mit dargestellt, daß eine Ausweitung des
Regelbereiches nach unten erfolgen soll. Mit der Welle des Motors r ist der Fliehkraftkontaktregler
gekuppelt, -dessen Kontakte zwischen den beiden Erregerwicklungsteilen 3 bzw. 4
liegen. Die Aufteilung derNebenschlußwicklungin zweiHälftenmit dazwischen angeordnetem
Regler wird zwecks besserer Hochfrequenzentstörung vorgenommen. Der parallel zum
Regler liegende Widerstand ö dient zur Einstellung der Größe und der Lage des Bereiches
des Reglers. Bei den bisher bekannten Anordnungen besitzt dieser Widerstand einen
festen unveränderlichen Wert. Die von dem Regler gelieferten Impulse werden über
den Kondensator 6, der zur Sperrung des Gleichstromes und zur Vermeidung der Überbrückung
des Reglers durch die Transformatorwicklung dient, dem Transformator 7, der auch
als Spartransformator ausgebildet sein kann, zugeführt, an dessen - Sekundärklemmen
über eine Gleichrichteranordnung 8 die Relais g, bzw. ro angeschlossen sind. Zunächst
soll die Wirkungsweise des für die Durchführung der erfindungsgemäßen
MaßnahmenmaßgebendenRelais
iobetrachtetwerden. Dabei ist angenommen, daß der Kontakt ii des Relais g geschlossen
ist. Wird die obere Regelbereichsgrenze erreicht, dann sind die vom Regler auf den
Transformator gelangenden Impulse derart, daß der über die Gleichrichteranordnung
8 und die Spule des Relais io fließende Strom das Relais io zum Ansprechen bringt,
so daß der Kontakt 12 dieses Relais geschlossen wird. Durch diesen Schaltvorgang
wird ein Teil des Widerstandes 5 kurzgeschlossen. Durch die Verkleinerung des @Viderstandes
5 wird bewirkt, daß der Strom in der Erregerwicklung verstärkt und der Drehzahlregelbereich
nach oben hin bis zum betriebsmäßig erforderlichen Spannungswert ausgeweitet bzw.
verlagert wird. Wenn die Spannung wieder über den Anzugswert des Relais io abgefallen
ist, d. h. wenn die Pulsationen vom Regler her wieder derart sind, daß das Relais
nicht mehr betätigt wird, wird dessen Anker wieder abfallen und der Kontakt 12 geöffnet.
Somit liegt wieder der ganze Widerstand in dem Erregerkreis, und die Drehzahlregelbereichsausweitung
bzw. Verlagerung nach oben wird zurückgenommen.
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Eine Ausweitung des Regelbereiches nach unten hin erfolgt z. B. durch
das Relais g. Wird nämlich die untere Regelbereichsgrenze bei Belastung erreicht,
dann sind die vom Regler auf den Transformator gelangenden Impulse so schwach, daß
der durch die Spule des Relais g fließende Strom nicht ausreicht, den Anker des
Relais zu halten. Der Anker fällt ab, der Kontakt 13 wird geöffnet und der vorher
kurzgeschlossene Widerstand 14 in den Erregerkreis eingeschaltet, so daß hierdurch
der Strom in der Erregerwicklung zusätzlich geschwächt und der Drehzahlregelbereich
nach unten hin ausgeweitet bzw. verlagert wird. Beim Anziehen des Relais g wird
auch der Kontakt ii geschlossen und hierdurch das Relais io zum Anziehen vorbereitet.
Es ist nicht unbedingt erforderlich,. daß der Widerstand 14 in Reihe mit der Erregerwicklung
liegt, sondern die Ausweitung des Regelbereiches nach unten hin könnte auch durch
Einschalten eines Widerstandes parallel zur Erregerwicklung erfolgen. Die Widerstände
5 bzw. 14 sind so bemessen, daß sie in die Größenordnung der Erregerwicklung fallen.