DE947909C

DE947909C - Elektromotorischer Antrieb von Arbeitsmaschinen, insbesondere von Haspeln

Info

Publication number: DE947909C
Application number: DEL11569A
Authority: DE
Inventors: Erich Nagel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1952-02-15
Filing date: 1952-02-15
Publication date: 1956-08-23

Description

Elektromotorischer Antrieb von Arbeitsmaschinen, insbesondere von Haspeln Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromotorischen Antrieb von Arbeitsmaschinen, insbesondere von Haspeln, über eine steuerbare elektrische Schlupfkupplung. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß bei Verwendung einer Schlupfkupplung, deren Drehmoment praktisch proportional ihrem Erregerstrom ist, der Schlupf der Kupplung mit einem Sollwert verglichen und bei Abweichung von diesem Sollwert die Drehzahl des Antriebsmotors so beeinflußt wird, daß der Schlupf der Kupplung unabhängig von der Drehzahl im wesentlichen konstant bleibt.
Der Erfindungsgedanke geht dabei davon aus, daß das von einer Magnetkupplung zu übertragende Drehmoment im geradlinigen Teil der Sättigungslinie proportional dem Erregerstrcm ist. Dies gilt selbstverständlich nur solange die Kupplung schlupft, weil im durchgekuppelten Zustand dieErregung der Kupplung keinen Einfluß auf das Moment hat, bis zu dem Grenzwert, an dem der Schlupf wieder einsetzt. Da dieser Grenzwert vom Reibungskoeffizienten der Ruhe abhängig ist, der im allgemeinen größer ist als derjenige der Erregung, muß zur Übertragung eines Drehmomentes, das in Abhängigkeit vom Erregerstrom sein soll, ein Schlupf aufrechterhalten werden. Dieser Schlupf muß andererseits aber zur Verminderung der Schlupfverluste möglichst klein gehalten werden. Die Mittel hierzu gibt die Erfindung, indem sie durch Vergleich des Schlupfes mit einem Sollwert die Drehzahl des Antriebsmotors so beeinflußt, daß der Schlupf der Kupplung unabhängig von der Drehzahl im wesentlichen konstant bleibt. Die Verlustleistung des Antriebes wird damit auf ein Mindestmaß beschränkt, ohne daß damit die Regelfähigkeit der Kupplung eine Einbuße erleidet. Die Beschränkung der Verlustleistung ist wiederum die Voraussetzung für einen guten Wirkungsgrad. Sie bedeutet außerdem eine geringe Schlupfwärme und erleichtert damit den Aufbau der Kupplung.
Der Vergleich des Kupplungsschlupfes mit einem Sollwert und die Beeinflussung der Drehzahl des Antriebsmotors können über zwei hintereinander geschaltete mechanische oder elektrische Differentiale erfolgen, wobei in dem einen Differential durch Vergleich der Motorendrehzahl mit der Arbeitsmaschinendrehzahl der Schlupf gemessen und in dem anderen Differential der gemessene Schlupf mit einer Solldrehzahl verglichen und bei Abweichung das Drehzahlsteuerglied des Antriebsmotors beeinflußt wird. Als Antriebsmotor wird dabei vorzugsweise ein Leonardmotor vorgesehen, in welchem Falle die Steuerwirkung des zweiten Differcntials zur Verstellung des Feldreglers des zugehörigen Leonardgenerators dienen kann.
Als steuerbare elektrische Schlupfkupplung kann eine Wirbelstromkupplung oder eine Magnetpulverkupplung zur Anwendung kommen. Vorzugsweise wird eine Magnetpulverkupplung vorgesehen, deren Erregerstrom mittels eines mit der Arbeitsmaschine gekuppelten Tachodynamo abhängig von der Arbeitsmaschinendrehzahl so beeinflußt wird, daß die Leistung der Arbeitsmaschine praktisch konstant bleibt.
Dem mit der Arbeitsmaschinenwelle gekuppelten Tachodynamo wird hierbei eine Gegenspannung derart entgegengeschaltet, daß die Beeinflussung der Kupplungserregung erst beim Überschreiten einer Grunddrehzähl einsetzt. Bei einer bevorzugten Ausführung wird der mit der Arbeitsmaschinenwelle gekuppelte Tachodynamo mit zwei Feldwicklungen versehen, von denen die eine an eine konstante Spannung und die andere an die Ankerspannung des Tachodynamo angeschlossen ist, wobei der Steuerwiderstand der Kupplungserregung im Ankerkreis des Tachodynamo liegt.
Die Zeichnung zeigt als Beispiel der letztgenannten Ausführung einen elektrischen Haspelantrieb in schematischer Darstellung.
Der Leonardgenerator I0 speist den Anker des Antriebsmotors II, dessen Feld I2 aus dem Netz konstant erregt wird. Das Feld I3 des Leonardgenerators Io wird über den Feldregler 14 ebenfalls aus dem Netz erregt.
Der Motor II treibt über die Magnetpulverkupplung I5 die Haspel I6 an, mit deren Welle der Tachodynamio 17 gekuppelt ist. Die Erregerwicklung I8 der Kupplung I5 wird aus dem Netz mit der konstanten Spannung UPN über den Vorschaltwiderstand 19 so erregt, daß die Kupplung I5 das größte vorkommende Drehmoment abgibt. An dem Widerstand 19 ist außerdem der Anker des Tachodynamo 17 angeschlossen, dessen Spannung U17 abzüglich einer festen Gegenspannung U20 gleich UR ist. Die Gegenspannung U20 kann dabei einem Hilfsgenerator 20 entnommen werden, dessen Feld 2I über den Widerstand 22 aus dem Netz erregt und der von dem Motor 23 angetrieben wird. Da der Spannungsabfall am Widerstand 19 stets nur gegen die Netzspannung UPN wirken soll, damit die Erregung der Wicklung8 den Höchstbetrag nicht überschreitet, ist in den Ankerkreis des Tachodynamo 17 noch der Gleichrichter 24 eingeschaltet, der bewirkt, daß im Ankerkreis des Tachodynamo 17 der Strom t17 gleich Null ist, solange Uv < U20 ist.
ZumTachodynamoI7 gehört das Feld 25, das über den Widerstand 26 aus dem Netz erregt wird. Außerdem ist das Feld 27 vorgesehen, das über den Widerstand 28 im Sinne einer Gegenerregung an den Anker des Tachodynamo 17 geschaltet ist. Die Spannung des Tachodynamo I7 nähert sich in dieser Schaltung asymptotisch einem Endwert a nach der Gleichung a.n U17. = , b + n wobei durch Einstellung der Widerstände 26 und 28 die Kanstanten a und b - so gewählt werden können, daß die gewünschte Annäherung der Erregung der Kupplung 15 an die Funktion Md. zu n = konstant durch Gegenschaltung der Spannung Ug = U17 -erreicht wird. Hiernach ergibt sich die Spannung an der Erregerwicklung I8 der Kupplung 15 zu ( = Up-1C. + ff - u) in einem Bereich oberhalb der Grunddrehzahl n.
Der konstant zu haltende Schlupf der Kupplung 15 wird mit Hilfe des Differentials 29 gemessen und in dem in Reihe geschalteten Differential 30 mit der konstanten Solldrehzahl des Motors 23 verglichen.
Zu diesem Zweck wird die Welle des Motors II über das Getriebe 31 mit der einen Antriebswelle des Differentials 29 und die Welle der Haspel I6 über das Getriebe32 mit der zweiten Antriebswelle des Differentials 29 gekuppelt. Der Abtrieb des Differentials 29 wird über das Vorgelege 33 der Welle 34 des Differentials 30 zugeführt und in diesem mit der Drehzahl der Welle 35, die über das Getriebe 36 mit dem Motor 23 gekuppelt ist, verglichen. Die Drehzahl der dritten Welle 37 des Differentials 30 ist gleich Null, wenn die Drehzahlen der Wellen 34 und 35 (verhältnis-) gleich sind. Weicht dagegen die Schlupfdrehzahl von dem durch den Motor 23 gegebenen Sollwert ab, so wird über die Welle 37 der Feldregler 14 verstellt, wodurch eine solche Änderung der Drehzahl des Motors 11 bewirkt wird, daß der Sollwert des Schlupfes wiederhergestellt ist.
Falls eine Veränderung der Bandgeschwindigkeit v gefordert wird, müssen sowohl der Widerstand 19 als auch die Gegenspannung U20 geändert werden, wenn die Leistung an der Antriebswelle der Haspeln proportional mit der Bandgeschwindigkeit ansteigen soll.
Diese Anpassung kann durch eine entsprechende Verstellung des Widerstandes 19 und des Widerstandes 22 (Gegenspannung U20) erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Elektromotorischer Antrieb von Arbeitsmaschinen, insbesondere von Haspeln, über eine steuerbare elektrische Schlupfkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Schlupfkupplung, deren Drehmoment praktisch proportional ihrem Erregerstrom ist, der Schlupf der Kupplung mit einem Sollwert verglichen und bei Abweichung von diesem Sollwert die Drehzahl des Antriebsmotors so beeinflußt wird, daß der Schlupf der Kupplung unabhängig von der Drehzahl im wesentlichen konstant bleibt.
2. Antrieb nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich des Kupplungsschlupfes mit einem Sollwert und die Beeinflussung der Drehzahl des Antriebsmotors (11) über zwei hintereinandergeschaltete mechanische oder elektrische Differentiale (29, 30) erfolgen, wobei in dem einen Differential (29) durch Vergleich der Motordrehzahl mit der Arbeitsmaschinendrehzahl der Schlupf gemessen und in dem anderen Differential (30) der gemessene Schlupf mit einer Solldrehzahl verglichen und bei Abweichungen das Drehzahlsteuerglied (I4) des Antriebsmotors (11) beeinflußt wird.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor ein Leonardmotor (II) vorgesehen ist und die Steuerwirkung des zweiten Differentials (30) zur Verstellung des Feldreglers (I4) des zugehörigen Leonardgenerators(Io) dient.
4. Antrieb nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare elektrische Schlupfkupplung eine Magnetpulverkupplung (15) vorgesehen ist, deren Erregerstrom mittels eines mit der Arbeitsmaschinenwelle gekuppelten Tachodynamo (I7) abhängig von der Arbeitsmaschinendrehzahl so beeinflußt wird, daß die Leistung der Arbeitsmaschine (I6) praktisch konstant bleibt.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit der Arbeitsmaschinenwelle gekuppelten Tachodynamo (I7) eine Gegenspannung derart entgegengeschaltet ist, daß die Beeinflussung der Kupplungserregung erst beim Üb erschreiten einer Grunddrehzahl einsetzt.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Arbeitsmaschinenwelle gekuppelte Tachodynamo (17) zwei Feldwicklungen (25, 27) aufweist, von denen die eine (25) an eine Festspannung und die andere (27) an die Ankerspannung des Tachodynamo (I7) angeschlossen ist, wobei der Steuerwiderstand (19) der Kupplungserregung (I8) im Ankerkreis des Tachodynamo liegt.