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Anordnung zur Drehzahlregelbereichserweiterung fliehkraftkontaktgesteuerter
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 Arbeitsstromkon.takt zu verwenden, der in Reihe mit der Nebenschlußerregerwicklung
geschaltet arbeitet und es, werden Regler mit Ruhestromkontakt verwenidet, der in
Reihe mit dem Ankerkreis bzw. Hauptstromkreis geschaltet ist.
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In vorliegendem Falle ist vorzugsweise der in Reihe mit der Nebenschlußw
icklung arbeitende Regler mit Arbeitsstromkontakt zur Anwendung des Erfindungsgedankens
herangezogen worden.. Der Fliehkraftkon:taktregler 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 Spannungs- 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 beta-iehsmäßig möglichen höchsten Spannung
mit der höchsten Drehzahl. Um zu erreichen, daß der Motor in diesem Betriebszustand
mit der gewünschten. Drehzahl arbeitet, muß der Nebenschlußerregerstrom verstärkt
werden. Das wind bei arbeitendem Drehzahlfliehkraftkontaktregler durch lange Schließungintervalle
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 sog. Drehzahlregelbereiches bei unbelastetetn 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 Niedrigshvert ab. Um zu-erreichen, daß
der Motor in diesem Betriebszustand mit der gewünschten Drehzahl arbeitet, muß der
Nebenschlußerregerstrom geschwächt werden, was bei arbeitendem Drehzahlregler durch
kurze Schließungs- bzw. lange Öffnungsintervalle des regelnden Kontaktpaares herbeigeführt
wird, so lange, bis letzten Endes bei zu hoher Belastung des Motors und/oder zu
niedriger angelegter Spannung das regelnde Kontaktpaar nicht mehr zur Berührung
kommt, nicht mehr regelt und die Drehzahl unter dein Regelnennwert abfällt. Damit
ist dann die untere Grenze des Drehzahlregelbereiches bei unbelastetem Motor unterschritten.
Bekanntlich hat nicht nur ein Hauptschlußmotor sondern auch ein Nebenschluß#motor
bei jeder Belastung 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 Herbei.führung gleichbleibender Drehzahl erforderlich
ist.
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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. Dass
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 un:d daZ andererseits der belastete Motor an. der unteren Grenze
des Bereiches der verfügbaren Spannung aus dem Drehzahlregelbereich heraus und zu
langsam läuft. Um diese Darstellung anschaulicher zu machen, seien folgende Zahlenbeispiele
gegeben. Die verfügbare Spannung zum Betrieb des Motors, kann sich zwischen
22 und 3o V ändern. Bei Leerlauf hält der Fliehkraftkontaktregler die Drehzahl im
Bereich von etwa 23 bis 29 V konstant, bei Belastung etwa zwischen 26 und
31 V. Die überlappung der beiden Bereiche beträgt dann noch 3 V, d. h. der
Motor hält seine Drehzahl zwischen Leerlauf und allen Belastungen nur innerhalb
des Bereiches 26bis.29 V konstant. Darüber und darunter nur, wenn der Motor oberhalb
29 V nicht leer läuft und wenn er unterhalb 26V nicht voll belastet wird: oder leer
läuft, bei allen Belastungen jedenfalls. nur garantiert innerhalb des Bereiches
26 bis a9 V.
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In vielen Fällen wird. es ausreichend sein., daß nur im Belastungsfall
und zwar an der unteren Bereichsgrenze Maßnahmen zur Ausweitung des Regelbereiches
getroffen werden, da durch entsprechende Bemessung der Erregerwicklung, insbesondere
ihres Widerstandes, die obere Bereichsgrenze nicht s o# leicht Überschritten wird.
Vielfach werden auch die Verhältnisse im Leerlauf der Maschine nicht so sehr von
Bedeutung sein wie die Verhältnisse im Belastungsfall. Die vorliegende Erfindung
schlägt vor, eine Ausweitung des Drehz.ahlregelbereiches dadurch herbeizuführen,
daß beim Erreichen der unteren Regelbereichsgrenze, insbesondere im Belastungsfall,
mittels. eines durch den Ankerstrom und den Erregerstrom gegensinnig erregten Relais
ein Widerstand in den Erregerstromkreis oder parallel zur Erregerwicklung geschaltet
wird. Das Relais besitzt zwei Wicklungen, und zwar wird die eine von dem Ankerstrom
und die andere vom Erregerstrom durchflossen., wobei jedoch .die Wirkung der vom
Erregerst om durchflossenen Wicklung der Wirkung der vom Ankerstrom durchflo@.s,senen
Wicklung entgegenarbeitet. Wird die Belastung des Motors so weit ansteigen, daß
der untere Drehzahlregelbereich erreicht wird, so wird damit auch der Ankerstrom
ansteigen und das Relais bei einem bestimmten Stromwert zum Ansprechen bringen..
Hierbei wird der Kontakt des Relais den Kurzschluß eines im Erregerstromkreis liegendenWiderstandes
aufheben. Unterstütztwird evtl. diese Wirkung noch dadurch, 'aß mit der größeren
Belastung ein Spannungsabfall eintritt, der seimenseits eine Verkleinerung des Erregerstromes
zur Folge hat. Infolgedessen wird die vom Erregerstrom durchflossene Relaiswicklung
nicht mehr in denn Maße der vom Ankerstrom durchflossenen Wicklung entgegenwirken.
Natürlich müssen die Relaiswicklungen derart bemessen und in ihrer Wirkung so aufeinander
abgestimmt sein, daß dicht vor dem Erreichen der unteren Regelbereichsgrenze das
Relais auch zum Ansprechen gelangt. Durch die Einschaltung des Widerstandes in den
Erregerkreis tritt eine zusätzliche Schwächung des Stromes. in der Erregerwicklung
ein und der Drehzahlregelbereich wird nach unten hin bis zum betriebsmäßig erforderlichen
Spannungswert ausgeweitet bzw. verlagert. Somit ist also dem Motor ein derartiges
Verhalten aufgezwungen, daß seine
Drehzahl innerhalb des Bereiches
bleibt, in dem der Regler einwandfrei arbeitet, und zwar bevor der Regelvorgang
aussetzt. Die Feldschwächung, die auf den durch die große Belastung evtl. hervorgerufenen
Spannungsabfall zurückzuführen ist, würde jedoch allein nicht genügen, die gewünschte
Bereichsausweitung herbeizuführen. Die beschriebene Wirkung wird auch eintreten,
wenn die untere Regelbereichsgrenze nicht durch Belastungsanstieg, sondern durch
Abfall der Netzspannung eintritt. In diesem Fall wird nämlich auch der Erregerstrom
absinken, so daß dieWirkung der Relaisspule, die vom Ankerstrom durchflossen ist;
bedeutend überwiegt und das Relais zum Ansprechen bringt.
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Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Maßnahmen. Mit dem Motor i ist der Fliehkraftkontaktregler - mittelbar oder unmittelbar
gekuppelt, dessen Kontakte auch zwischen den beiden Erregerwicklungstei.len 3 bzw.
q. angeordnet sein können. Durch die Widerstände 5 und 6 erfolgt eine Einstellung
der Größe und der Lage des Bereiches, in dem der Regler arbeiten soll. In dem Erregerstromkreis
ist ein weiterer Widerstand 7 vorgesehen, der im Normalbetrieb durch den Kontakt
8 eines Relais kurzgeschlossen ist. Das Relais besitzt zwei Wicklungen 9 und io,
und zwar wird die Wicklung 9 vom Ankerstrom und die Wicklung io vom Erregerstrom
des Motors einander entgegenwirkend durchflossen. Steigt der Ankerstrom infolge
größerer Belastung über einen bestimmten Wert, wobei unter Umständen auch die Gegenwirkung
der Wicklung io infolge des durch den Spannungsabfall bedingten geringen Erregerstromes
abnimmt, so wird das, Relais ansprechen und seinen Kontakt 8 öffnen. Hierdurch wird
der Widerstand 7 in den Erregerstromkreis eingeschaltet und infolgedessen der Erregerstrom
geschwächt. Hierdurch wird der Drehzahlregelbereichnachuntenhinerweitertbzw.verlagert.
Sinkt die Belastung und damit der Ankerstrom wieder ab, bis der Anzugswert des Relais
wieder unterschritten ist, so wird -dessen Anker wieder abfallen und der Widerstand
7 durch den Kontakt 8 überbrückt, womit die Drehzahlbereichsausweitung bzw. Verlagerung
nach unten zurückgezogen wird. Auch beim Absänken der Netzspannung wird die oben
geschilderte Wirkung eintreten, da in diesem Fall der Erregerstrom schwächer wird
und demgemäß die Gegenwirkung der Relaisspule io nicht mehr so stark ist. Damit
wird die Wirkung der Spule 9 überwiegen und, falls die untere Regelbereichsgrenze
erreicht wird, das Relais zum Ansprechen bringen, so, daß der Kontakt 8 geöffnet
wird.
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Während bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Widerstand in den
Erregerkreis eingeschaltet wird, kann zur Erzielung derselben Wirkung die Schaltung
auch derart: getroffen werden, daß der Widerstand parallel zu der Erregerwicklung
bzw. je ein Widerstand parallel zu jedem Erregerwieklungsteil liegt:, wobei dieseWiderstände
im Normalfall abgeschaltet sind, und beim Ansprechen des Relais durch den Relaiskontakt
bzw. je einen Relaiskontakt eingeschaltet werden, so da,ß die schon vorher beschriebene
Wirkung eintritt.