DE874484C

DE874484C - Leonardschaltung fuer grossen Drehzahlbereich

Info

Publication number: DE874484C
Application number: DEP28939A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Weier
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1945-05-04
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1953-04-23

Description

Leonardschaltung für großen Drehzahlbereich Maschinen aller Art, beispielsweise für den Antrieb von Werkzeugmaschinen, Schiffen, Fahrzeugen usw., erfordern oft eine Regelung der Drehzahl in großen Grenzen. Bei einer Regelung mit konstantem Drehmoment wird vorzugsweise eine Leonardregelun g gewählt. Wenn dagegen eitre konstante Leistung verlangt wird, ist es vorteilhaft, im Motorfeld zu regeln. Diese letztere Art von Regelung ist aber nur für einen maximalen Drehzahlbereich von ungefähr i : q. anwendbar, so daß für einen größeren Drehzahlbereich normalerweise eine Kombination beider Regelungsarten gewählt wird. Die mit einer solchen kombinierten Regelung erzielte Regelkurve, beispielsweise bei einer Regelung in der Spannung bis iooo'o Drehzahl und im Feld von ioo bis 3ooo l o Drehzahl, ist in Fig. i Kurve A) ersichtlich, wo das Drehmoment als Ordinate und die Drehzahl als Abszisse in Prozenten aufgetragen sind. Diese Le.onardregelung mit nachfolgender Feldschwächung des Antriebsmotors bedingt ,aber je einen großen Magnetregler für die Regelung des Generator- und des Motorfeldes. Dies ergibt zusätzliche große Verluste, weil die Erregerleistung von Generator und Motor in den Reglerwiderständen teilweise vernichtet werden muß. Ferner hat eine plötzliche Motorfeldschwächung oder Verstärkung hohe Stromspitzen und damit eine schlechte Kommutierung zur Folge.
Zweck der Erfindung ist nunmehr, eine Leo:n.ardschaltung für große Drehzahlbereiche zu schaffen, mittels welcher der Motor praktisch verlustlos mit nur einem, und zwar sehr kleinen Widerstand an Stelle der bisherigen beiden großen Magnetregler geregelt werden kann. Gemäß der Erfindung «-ird dies dadurch erreicht; daß in Reihe mit dem fremderregten Erregerfeld des Arbeitsmotors ein Zwischenerreger geschaltet wird, der die Erregung des Leonardgenerators liefert.
In Fig. 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel,der Schaltung nach der Erfindung dargestellt, wobei :der Einfachheit halber alle für die Erläuterung der Erfindung nichterforderlichen Elemente weggelassen sind. Es bedeutet G den Leonardgenerator,dessen Ankerstrom den Arbieitsmotor M speist. Das Felda des Leonardgenerators wird von einem Zwischenerreger Z gespeist, der in Reihe mit der Feldwicklung b :des Arbeitsmotors M liegt. Die Erregerwicklung c des Zwischenerregers Z wird über einen einstellbaxen Widerstand f mittels der Erreger-Maschine E fremderregt, und diese letztere liefert ebenfalls die Fremderregung für die Erreger«ricklung b des Arbeitsmotors M. Mit g ist die Neb.ensch7.ußerregerwicklv:ng des Erregers E bezeichnet, wobei der Erregerstrom mittels.ein@es Widerstandes h eingestellt werden kann.
Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist nunmehr @vie folgt: Dadurch, daß der Zwischenerreger Z in Reihe mit :dem Motorfeld b an der konstanten Spannung des Erregers E liegt, wird mit zunehmender Erregung des Zwischenerregers Zund entsprechend zunehmender Spannung des Leonardgenerators; G das Mdtorfeld b geschwächt oder gestärkt, je nachdem iob der Zwischenerreger mit dem Motorfeld gegensinnig bzw. gleichsinnig geschaltet ist. Diese Schwächung oder Verstärkung des Motorfeldes b durch den Zwischenerreger richtet sich nach dem Verhältnis der von den Erregermaschinen Z und E gelieferten .Spannungen.
Wenn der Zwischenerreger Z dem Motorfeld b entgegengeschaltet ist, ergibt sich eine Drehzahlregelung, wie beispielsweise die Kurve B der Fig. i darstellt. Beim Anlassee. des Arbeitsmotors M wird das Drehmoment am größten sein, denn der ZwischenerregerZ ist dann noch nicht erregt, so daß die volle Spannung des Erregers E für .die Erregung des Motors M zur Verfügung steht.. Die nachfolgende Drehzahlregelung wird dann lediglich durch eine Veränderung der Erregung c des Zwischenerregers Z fittels des Widerstazides f bewirkt, wobei eine Erhöhung der Spannung des ZwischeneTregefs @ gleichzeitigeine Schwächung des Motorfeldes b zur Folge hat.
Vergleichshalber ist noch in @Fig. i eine weitere Kurve C eingezeichnet, wo beispielsweise von o bis 25% Drehzahl ein konstantes Drehmomnent und von 25 bis 3oo% Drehzahleine konstante Leistung verlangt wird, woraus man sieht, daß fauch die Kurve B die Bedingungen nach Kurve C erfüllt.
Außer der beschriebenen Regelung mittels des Widerstandes/ kann auch bei konstanter Zwischenerregerspannung -die Drehzahl ;mittels des Widersbä.ndes lt im Feld g des Erregers E geregelt werden. Ferner ist auch.eine kombinierte Regelung mittels beider Widerstände/ und li ohne weiteres. möglich.
Die angegebene Regelung weist ferner den großen Vorteil rauf, daß bei Stufenregelung des Widerstandes f bzw. lt eine plötzliche Schwächung oder Stärkung- des. Motorfeldes b nicht möglich ist, weil eine Schwächung des. Motorfeldes ,immer von einer :gleichzeitigen Spannungserhöhung des Zwischenerregers Z begleitet ist, -und umgekehrt. Große Stromspitzen können daher nicht auftreten, und eine gute Kommutierung wird somit gewährleistet.
Die Schaltung gemäß der Erfindung eignet sich besonders für Schnellwendeantrieb,e. Durch die selbsttätige sukzessive Änderung des Motorfeldes fallen außer dem Motorfeldregler die üblichen Feldschwächschütze und die Schutzapparatur für zu hohe Stromstöße weg. Das Umsteuern des Antriebes kann durch Umschalten der Erregung des LeonardgeneratorsG mittels des Wendeschalters .u (Fig.2) erfolgen, und es ergibt sich dann eine Dmehmomnenit-Drehzahl-Kurve, wie in Fig.3 (Kurve E) gezeigt ist, d. h. für beide Drehrichtungen ist der Verlauf der Kurve der gleiche. Wenn für beide Drehrichtungen dagegen verschiedene Drehmoment-Drehzahl-Kurven zulässig sind, wie dies bei Schnellwendeantriehen, beispielsweise Hobelantrieben, der Fall ist, so, wird beim Umkehren des Antriebes das Feld c des Zwischenerregers Z umgesteuert. Auf diese Weise. hewirkt der Zwischenerreger eine Stärkung des Motorfeldes b beim Schnittlauf (Kurve F) und eine Schwächung des Motorfeldes beim Rücklauf (Kurve H). Beim Schnittlauf ist also der Zwischenerreger Z miterregend, beim Rückkauf dagegen wirkt er dem Motorfeld entgegen, Rücklauf da,ß das Drehmoment beim Schnittlauf über das Stillstands-Moment steigt, um beim Rücklauf unter diesen Wert zu sinken.
Zur Stabilisierung der Drehzahl ist es vorteilhaft, den Zwischenerreger mit :einer indirekten Kompoundierung zu versehen. Ferner kann der Zwischenerreger neben Ader Fremderregung auch eine Eigenerregung besitzen, so daß bei Belastungsstößen, wie sie beispielsweise bei Schnellwendeantrieben vorkommen, die Drehzahl möglichst konstant bleibt. Schließlich kann auch noch eine Gegenerregung vorgesehen sein, die ebenfalls bei Stromstößen eine günstige Wirkung auf den Zwischenerreger hat.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Leonardschaltung für großen Drehz.ahlhereich, insbesondere fär Umkehrantriebe, dadurch gekennzeichnet, @daß in Reihe mit dem fremderregten Erregerfeld des Arbeitsmotors ein Zwischenerreger geschaltet ist, der die Erregung des Leonardgenerabors liefert.
2. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenerreger dem Arbeitsmotorfeld entgegengeschaltet ist.
3. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da.ß in der :einen Drehrichtung des Arbeitsmotors der Zwischenerreger gleichsinnig und in der anderen Drehrichtung gegensinnig mit dem Motorfeld geschaltet ist.
4. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Drehzahl des Arbeitsmoatorsdurch Veränderung der Erregung des Zwischenerregers geregelt wird.
5. Schaltung- nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Arbeitsmotors durch eine Regelung der Erregung des Fremderregers geregelt wird.
6. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Drehzahl des Arbeitsmotors durch eine kombiirierte Regelung der Erregung des Zwischen .rregers und des Fremderregers erfolgt.
7. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d:aß zur Umsteuerung des Arbeitsmotors das Erregerfeld des Zwischenerregers umgeschaltet wird. B.
Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umsteuerung des Arbeitsmotors das Feld des Leonardgenerators umgeschaltet wird.
9. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d@aß der Zwischenerreger indirekt kompoundiert ist. io.
Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenerreger mit einer Eigenerregung versehen ist. i i.
Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenerreger mit einer Gegenerregung versehen ist.
12. Schaltung nach Anspruch i o, dadurch gekennzeichnet, -d@,a.ß der Zu-ischenerreger außerdem mit einer Gegenerregung versehen ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 272 563, 641 131, 654 086, 7q0533#