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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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Im vorliegenden Fall ist vorzugsweise der in Reihe mit der Nebenschlußiwicklung
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 je 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 Drehregler betrieben wird, dann läuft er im
unbelasteten Zustand und
bei der betriebsiiiHiig 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 wird bei arbeitendem Drehzahlfliehkraftkontaktregler durch lange Schließüngsintervalle
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 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 der Nebenschlüßerregerstrom
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 den Regelnennwert abfällt. Damit ist dann die untere Grenze
des Drehzahlregelbereiches bei belastetem Motor unterschritten.
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Bekanntlich hat nicht nur ein Hauptschlußmotor, sondern auch ein Nebenschlußmotor
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 Herbeiführung 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.
Das bedeutet, daßf 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 daß andererseits 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 zn machen, seien folgend 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 29 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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Um trotzdem bei allen Belastungen den Bereich so groß, zu bekommen,
wie er betriebsmalßig entsprechend der auftretenden Änderung der angelegten Spannung
erforderlich ist, schlägt die Erfindung vor, im Leerlauf der Maschine beim Erreichen
der oberen Regelbereichsgrenze einen Widerstand in den Hauptstromkreis und im Belastungsfall
und beim Erreichen der unteren Regelbereichsgrenze einen Widerstand in den Erregerkreis
automatisch einzuschalten. Vorzugsweise erfolgt das Zuschalten der Widerstände durch
Relais, die in Abhängigkeit von den Impulsen des Reglers über eine Gleichrichteranordnung
gesteuert werden. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in einfacher Weise
ohne größeren Aufwand eine Drehzahlregelbereichserweiterung geschaffen. Wird nämlich
angenommen, daß bei Leerlauf durch Spannungsanstieg die obere Grenze des Bereiches
erreicht ist, so wird in Abhängigkeit von dem Regler ein Relais gesteuert, das den
Kurzschluß eines im Hauptstromkreis des Motors liegenden Widerstandes aufhebt, so
daß hierdurch der Drehzahlregelbereich nach oben hin ausgeweitet wird und die Drehzahl
weiterhin im Arbeitsbereich des Reglers bleibt. Bei Belastung des Motors und an
der unteren Bereichsgrenze wird durch den Regler ein zweites Relais betätigt, das
den Kurzschluß eines im Erregerstromkreis liegenden Widerstandes aufhebt und dadurch
bewirkt, daß der Drehzahlregelbereich auch nach unten hin ausgeweitet wird. Es ist
also durch die angegebenen Maßnahmen 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.
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Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäßen
Maßnahmen. Mit der Welle des Motors z ist der Fliehkraftkontaktregler 2 gekuppelt,
dessen Kontakte zwischen den beiden Erregerwicklungsteilen 3 bzw. q. liegen. Die
Aufteilung der Nebenschlußwicklung in zwei Hälften mit dazwischen angeordneten Reglern
wird zwecks besserer Hochfrequenzentstörung vorgenommen. Der parallel zum Regler
liegende Widerstand 5 dient zur Einstellung der GröiB'e und der Lage des Bereiches
des Reglers. 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 9 bzw. io angeschlossen sind. Ist
die untere Regelbereichsgrenze bei Belastung erreicht, dann sind die vom Regler
auf den Transformator gelangenden ?mpulse so schwach, daßt der über die Gleichrichteranordnung
8 und die Spule des Relais 9 fließende Strom nicht ausreicht, den Anker des Relais
zu halten. Der Anker fällt ab, der Kontakt 12 wird geöffnet und der vorher kurzgeschlossene
Widerstand i i in den Erregerkreis eingeschaltet, so daß hierdurch der Strom in
der Erregerwicklung zusätzlich geschwächt und der Drehzahlregelbereich nach unten
hin bis zum betriebsmäßig erforderlichen Spannungswert ausgeweitet bzw. verlagert
wird. Wenn die Spannung am Motor wieder ansteigt und den Wert überschreitet, bei
dem der Anker des Relais 9 abfiel, oder wenn der Motor entlastet wird, dann steigt
infolge Zunahme der Pulsationen vom Regler her der gleichgerichtete über die Relaisspule
fließende Strom, so daß, das Relais 9 erneut ansprechen und seine Kontakte 12 und
13 schließen kann. Der Kontakt 12 überbrückt dann wieder den Zusatzwiderstand i
i im Erregerkreis, womit die Drehzahlregelbereichsausweitung bzw. Verlagerung nach
unten zurückgenommen wird. Durch das Schließen des Kontaktes 13 wird das
Relais io zum Anziehen vorbereitet. Das Relais io ist so ausgelegt, daß es an der
oberen Grenze des Drehzahlregelbereiches anspricht, insbesondere bei unbelastetem
Motor; dadurch wird der Kontakt 14 geöffnet und der Widerstand 15 in den Ankerkreis
geschaltet und damit durch Herabsetzen der Spannung am Anker der Drehzahlregelbereich
nach oben hin bis zu dem betriebsmäßig erforderlichen Spannungswert verlagert. Die
Widerstände sind dabei so bemessen, daß1 sie in die Größenordnung der betreffenden
Wicklungen fallen.