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Schalteinrichtung für in Leonard-Schaltung gesteuerte Umkehrantriebe
Im Patent 886 620 ist eine Schalteinrichtung für in Leonard-Schaltung gesteuerte
Umkehrantriebe, insbesondere für Werkzeugmaschinen, z. B. Hobelmaschinen, beschrieben,
bei der die für die Umkehrung des Antriebes notwendige Umpolung des Feldes des Leonard-Generators
ohne Zuhilfenahme eines Schaltgerätes im Erregerkreis des Leonard-Generators oder
einer ihn speisenden Hilfsmaschine und ohne Schütze oder sonstige Fernsteuergeräte
erzielt wird. Nach dem Hauptpatent erfolgt dies in der Weise, daß eine fremderregte
Hilfsfeldwicklung vorgesehen ist, die mit dem Nebenschlußfeld einer das Generatorfeld
speisenden Hilfserregermaschine zusammenwirkt und durch Gegenerregung jeweils dessen
gewünschte Feldrichtung erzwingt. Die für die Umkehrung der Drehrichtung des Leonard-Motors
maßgebliche Umpolung des Generatorfeldes wird damit nur noch durch eine Umpolung
der Hilfsfeldwicklung der Hilfserregermaschine vorgenommen, die beispielsweise über
einen Spannungsteilerwiderstand mittels zweier einpoliger Druckknöpfe oder ähnlicher
einpoliger Tastschalter umgepolt wird. Die im Stramkreis der Hilfsfeldwicklung der
Hilfserregermaschine zu schaltende Leistung beträgt naturgemäß nur einen Bruchteil
der Erregerleistung
des Leonard-Generatorfeldes, so daß die Schaltung
in dem genannten Hilfsstromkreis mittels einfacher einpoliger Druckknöpfe oder sonstiger
Tastschalter erfolgen kann.
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Die Wirkungsweise der Schalteinrichtung nach dem Patent-886-62o ist
die, daß bei Betätigung eines der beiden Druckknöpfe oder Tastschalter zur Umkehrung
des Antriebes die Hilfsfeldwicklung der Hilfserregermaschine in dem dem Nebenschlußfeld
der Hilfserregermaschine entgegengesetzten Sinne erregt wird. Hierbei ist vorausgesetzt,
daß die Erregung der Hilfsfeldwicklung um einen gewissen Betrag größer als die Erregung
des Nebenschlußfeldes der Hilfserregermaschine ist. Auf diese Weise wird bei Betätigung
des Druckknopfes zunächst das Nebenschlußfeld verdrängt, so daß nur noch das diesem
entgegengesetzte Hilfsfeld wirksam ist. Die Folge davon ist, daß sich die Polarität
des Ankerstromes der Erregermaschine und damit auch die Feldrichtung des Leonard-Generatorfeldes
umdreht. In dem Augenblick, in dem sich aber die Richtung des Ankerstromes der Hilfserregermaschine
ändert, wird auch die Richtung des Nebenschlußfeldes vertauscht, so daß sich die
beiden Felder (Nebenschlußfeld und Hilfsfeld) addieren. Wenn nun in diesem Augenblick
der betätigte Druckknopf bzw. Tastschalter wieder losgelassen wird, wird die Erregung
des Hilfsfeldes der Hilfserregermaschine zu Null, wobei aber trotzdem die dem Nebenschlußfeld
vom Hilfsfeld aufgezwungene Feldrichtung erhalten bleibt. Soll daraufhin die eingeleitete
und durchgeführte Drehrichtung des Leonard-Motors wieder umgekehrt werden, so wird
der andere Druckknopf betätigt, wodurch zunächst wiederum eine dem Nebenschlußfeld
entgegengerichtete Erregung der Hilfsfeldwicklung erzielt wird, die wiederum zunächst
das Nebenschlußfeld unwirksam macht und daraufhin in der entgegengesetzten Richtung
erregt, wobei diese erzwungene Feldrichtung auch beim Lösen des Druckknopfes wiederum
erhalten bleibt. Die Hilfsfeldwicklung der Hilfserregermaschine wird gemäß dem Hauptpatent
beispielsweise vom Ankerstrom der das Feld des Leonard-Motors speisenden Haupterregermaschine
erregt.
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Aus dem Vorhergesagten ist zu entnehmen, daß sich, wenn sich die Erregung
des Nebenschlußfeldes der Hilfserregermaschine umkehrt, die beiden Felder, nämlich
Nebenschlußfeld und Hilfsfeld, addieren, wenn nicht im gleichen Augenblick der betätigte
Druckknopf losgelassen wird. Es besteht also die Gefahr, daß durch zu langes Drücken
des Drucklsnopfes infolge der Addition der beiden Felder eine Übererregung der Hilfserregermaschine
eintritt, die zu unerwünschten, von den am Drehzahlregler eingestellten Drehzahlen
abweichenden höheren Drehzahlen führt. Die Schalteinrichtung nach dem Hauptpatent
verlangt daher von dem Bedienungsmann der Anlage, daß er zur Vermeidung derartiger
Drehzahlsteigerungen den betätigten Druckknopf immer im rechten Augenblick wieder
losläßt. Hierin ist aber eine gewisse Unsicherheit und Erschwerung der Bedienung
des Umkehrantriebes zu sehen. Dieselben Schwierigkeiten treten übrigens auch dann
auf, wenn bei laufender Anlage der der gerade vorhandenen Drehrichtung zugeordnete
Druckknopf versehentlich betätigt wird, da sich auch dann durch die Addition der
beiden Felder eine Übererregung und damit eine unerwünschte höhere Drehzahl einstellt.
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Die Erfindung beschäftigt sich nun mit der Aufgabe, diese Schwierigkeiten
zu beseitigen, d. h. eine Übererregung der Hilfserregermaschine im Augenblick der
'Bewegungsumkehr mit. den sich daraus ergebenden Drehzahlsteigerungen mit Sicherheit
zu verhindern. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem die die Hilfsfeldwicklung
speisende fremde Spannung, z. B, die Erregerspannung des Leonard-Motors,. mit der
Spannung der Hilfserregermaschine verglichen wird, derart, daß die Hilfsfeldwicklung
beim Erreichen der normalen Erregerspannung nach dem Umsteuern selbsttätig spannungslos
wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung
nach der Erfindung dargestellt, wobei mit dem Patent 886 62o übereinstimmende Teile
der Einrichtung Iriit -entsprechenden Bezeichnungen versehen sind. In der Abbildung
bedeutet a den Antriebsmotor des Leonard-Satzes, der mit dem Leonard-Generator b
durch die Welle c unmittelbar gekuppelt ist. Vom Ankerstrom des Leonard-Generators
b wird der eigentliche Arbeitsmotor d gespeist. Letzterer besitzt ein Feld, das
vom Ankerstrom einer unmittelbar auf der Generatorwelle c sitzenden Erregermaschine
e erregt wird. Die Erregermaschine e besitzt ein Nebenschlußfeld f und eine
Hauptstromwicklung g. Das Feld h des Leonard-Generators wird von einer besonderen
Hilfserregermaschine i fremderregt, die ebenfalls auf der gemeinsamen Welle c angeordnet
ist. Die Hilfserregermaschine i besitzt ein Nebenschlußfeld-k. Zur Umpolung des
Feldes h des Leonard-Generators b, die für die Umkehrung der Drehrichtung des Leonasd-Motors
d maßgeblich ist, dient eine mit dem Nebenschlußfeld k der Hilfserregermaschine
i zusammenwirkende, deren Feldrichtung erzwingende Hilfsfeldwicklung y, die von
der Erregerspannung des Leonard-Motors über einen Spannungsteiler s gespeist wird.
Erfindungsgemäß wird diese die Hilfsfeldwicklung y speisende Spannung mit der Spannung
der Hilfserregermaschine i verglichen. Zu diesem Zweck ist die Mitte des Spannungsteilers
s mit einer Klemme des Hilfserregers i verbunden, während die Enden des Spannungsteilers
über die Umsteuerdruckknöpfe t und u an die Wicklung y angeschlossen sind.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schalteinrichtung näher erläutert:
Beim Ingangsetzen des Antriebes wird zunächst der den Leonard-Generator sowie die
beiden Erregermaschinen i und e antreibende Motor a angelassen. Damit wird gleichzeitig
das Feld des Leonard-Motors d von der Erregermaschine e konstant erregt. Gleichzeitig
wird auch das Feld h des Leonard-Generators erregt, worauf der Ankerstrom des Leonard-Generators
fließt und damit den Leonard-Motor anlaufen läßt. Im selben Augenblick wird außerdem
die Nebenschlußwicklung k der Hilfserregermaschine i z. B. im Sinne der eingezeichneten
Pfeilrichtung erregt. Diese Richtung des Stromes im Nebenschlußfeld der Hilfserregermaschine
i bedingt eine bestimmte Richtung des Generatorfeldes h, dem dadurch ebenfalls eine
bestimmte Drehrichtung des Arbeitsmotors d zugeordnet ist. Wie bereits erwähnt,
dient
zur Umkehrung der Drehrichtung des Arbeitsmotors d das von der Vergleichsspannung
erregte Hilfsfeld r.
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Es sei nun z. B. angenommen, daß die Spannung der Erregermaschine
e 22o V Gleichspannung und die mit ihr verglichene Spannung des Hilfserregers i
iio V Gleichspannung beträgt. Die eingetragenen Polaritäten gelten für die durch
die eingezeichnete Richtung des Feldes k gerade vorhandene Drehrichtung des Antriebes.
Wird der Druckknopf u gedrückt, so wird das Hilfsfeld r in dem eingezeichneten,
der vorhandenen Feldrichtung des Nebenschlußfeldes k entgegengesetzten Sinne kräftig
erregt, da die Spannungsdifferenz zwischen Hilfserreger i und Spannungsteiler s
gemäß den eingezeichneten Polaritäten 22o V beträgt. Durch diese Gegenerregung wird
nun zunächst das Nebenschlußfeld k verdrängt, so daß nur das diesem entgegengesetzte
Feld r wirksam ist und- die Polarität des Ankerstromes des Hilfserregers und damit
auch die Feldrichtung des Leonard-Generatorfeldes lt sich umdreht. Im dem Augenblick,
in dem sich aber die Richtung des Ankerstromes des Hilfserregers i ändert, wird
auch die Richtung in dessen Nebenschlußfeld k geändert. Da sich nun nach dem Vorhergesagten
die Polarität des Ankerstromes der Hilfserregermaschine i umdreht, ist beim Erreichen
der vollen Erregerspannung an dem Hilfserreger i die Spannungsdifferenz zwischen
diesem und dem Spannungsteiler gleich Null, d. h. die Hilfsfeldwicklung r wird beim
Erreichen der normalen Erregung nach dem Umsteuern spannungslos. Hierdurch wird
mit Sicherheit vermieden, daß nach dem Umsteuervorgang eine Übererregung der Hilfserregermaschine
i und damit unerwünschte Drehzahlsteigerungen durch Addition der Felder k und
r eintreten. Diese Wirkung wird auch dann erreicht, wenn der Druckknopf u
nach dem Umsteuervorgang noch länger niedergedrückt bleibt. Soll daraufhin diese
eingeleitete und durchgeführte Drehrichtung des Arbeitsmotors d umgekehrt werden,
so kann dies in entsprechender Weise durch Betätigung des Druckknopfes t erfolgen.
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Wäre bei dem dargestellten Schaltzustand an Stelle des Druckknopfes
u zufällig der der gerade vorhandenen Drehrichtung zugeordnete Druckknopf t betätigt
worden, so hätte sich an dem Erregungszustand der Maschine i und damit des ganzen
Antriebes überhaupt nichts geändert, da in diesem Falle die Differenzspannung zwischen
Spannungsteiler und Hilfserreger Null ist, d. h. die Hilfsfeldwicklung r spannungslos
bleibt. Mit anderen Worten heißt das, daß auch bei versehentlichem Betätigen des
der gerade vorhandenen Drehrichtung des Antriebes zugeordneten Druckknopfes keine
Übererregung der Hilfserregermaschine i, verbunden mit unzulässigen Drehzahlsteigerungen
des Leonard-Motors eintritt.
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Durch die Erfindung,%iird die Schalteinrichtung des Patents 886 62o
also wesentlich verbessert, indem, ohne daß eine besondere Aufmerksamkeit von dem
Bedienungsmann der Anlage verlangt wird, unerwünschte Drehzahlsteigerungen beim
Umkehren des Antriebes verhindert werden.
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In der Zeichnung ist der Einfachheit halber angenommen, daß die Anlage
mit gleichen Umlaufgeschwindigkeiten für beide Drehrichtungen betrieben werden soll.
Soll dagegen, wie es im Falle des Hobelmaschinenantriebes üblich ist, eine von der
Schnittgeschwindigkeit abweichende größere Rücklaufgeschwindigkeit angewendet werden,
so kann dies entsprechend dem Patent 886 62o in der Weise erfolgen, daß im Stromkreis
des Generatorfeldes zwei Sperrventile angeordnet werden, die den über einen als
Drehzahlregler dienenden Einstellwiderstand über zwei bewegliche Kontakte abgenommenen
Erregerstrom des Generators b jeweils in der einen Richtung sperren.