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Elektromotorischer Antrieb für Aufwidkelvorridhturlgen
Es sind Haspelantriebe
nut Gleichstrorunotor und Steuerdynamo bekannt, bei denen zwecks selbsttätiger Regelting
auf konstanten Bandzug auf die Erregung des Haspelmotors oder der ihn speisenden
Steuerdynamo eine dem jeweiligen Quotienten aus der Bandgeschwindigkeit und der
Haspeldrehzahl, also dem Bunddurchmesser proportiouale elektrische Meßgröße einwirkt.
Bei der in der deutschen Patentschrift Nr. 732 3ei6 beschriebenen Anordnung wird
bei der Messung des Bunddurchmessers die Ankerspannung des Haspelmotors selbst benutzt
und dabei der Einfluß des Ohmschen Spannungsverlustes des Haspelmotorankers durch
eine zusätzliche Wicklung am Regler kompensiert, deren Wirkung sich zu der der übrigen
den Regler beeinflussenden Wicklungen addiert. Eine solche Anordnung ist dann nicht
mit Vorteil anwendbar, wenn die Spannung des Haspelmotors so hoch ist, daß sie potentialmäßig
vom Reglerkreis getrennt werden muß, oder wenn mehrere Haspelmotoren mechanisch
gekuppelt und elektrisch zusammen geschaltet sind, von denen betriebsmäßig aber
auch einer abgekuppelt und abgeschaltet werden kann.
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Diese Schwierigkeiten werden vermieden, wenn an
Stelle
des Haspelmotors selbst eine mit ihm gekuppelte Hilfsmaschine bei der Messung des
Bunddurchmessers verwendet wird. Nach der österreichischen Patentschrift 171 645
wird als solche Maschine eine Metadyne benutzt, die primärseitig von einer der Bandgeschwindigkeit
proportionalen Spannung gespeist wird. Der Sekundärstrom der mit dem Haspelmotor
gekuppelten Metadyne ist dann dem Bunddurchmesser proportional.
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Die Erfindung bringt eine Verbesserung derartiger Antriebe. Sie ermöglicht
u. a. eine genauere Einhaltung des. eingestellten Bandzuges bei Indem rung des Bunddutrchmessers
bzw. eine Verkleinerung der zur Erfassung des letzteren dienenden Hilfsmaschinen.
Dabei kann an Stelle einer Metadyne mit gleichem Erfolg auch eine viel einfachere
gewöhnliche Reihenschlußmaschine verwendet werden. Gegenstand der Erfindung ist
ein elektromotorischer Antrieb für Aufwickelvorichtungen, insbesondere für Haspeln
von Bandwalzwerken, mit selbsttätiger Regelung auf konstanten Bandzug unter Verwendung
einer dem jeweiligen Quotienten aus der Bandgeschwindigkeit und der Haspeldrehzahl,
also dem Bunddurchmesser entsprechenden elektrischen Meßgröße, die in einer mit
dem Haspelantrieb gekuppelten und von einer der Bandgeschwindigkeit proportionalen
Spannung gespeisten Hilfsmaschine gewonnen wird und die Erregung des Haspelmotors
oder des diesen speisenden Generators beeinflußt, mit den besonderen Merkmalen,
daß als mit dem Haspelantrieb gekuppelte Hilfsmaschine eine Maschine verwendet ist,
deren Feldwicklunig von einem mit dem Ankerstrom identischen oder wenigstens mit
diesem gleichsinnig sich ändernden Strom durchflossen wird und deren Ankerstrom
die Meßgröße bildet und einem Verstärker, vorzugsweise einem ruhenden magnetischen
Verstärker zugeführt wird, dessen Ausgangskreis auf den die Meßgröße erzeugenden
Hilfsmaschinenkreis im Sinne eines Ausgleiches des Ohmschen Spannungsabfalles in
diesem Kreis zurückwirkt. Dieser Ausgleich ist von besonderer Bedeutung im Hinblick
auf den beträchtlichen Ohmschen Widerstand einer kleinen Reihenschlußmaschine, der
die Genauigkeit der Bunddurchmessermessung sehr ungünstig beeinflussen würde. Dazu
kommt, daß die Reihenschlußmaschine niemals so abgeglichen werden kann, daß der
Strom im Meßkreis Null ist, wie dies bei der deutschen Patentschrift 732 366 der
Fall sein kann, da ja die Reihenschlußmaschine stets einen Strom führen muß, der
ein Maß für den jeweiligen Bunddurchmesser bzw. den Erregerstrom der Hauptmaschine
ist.
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Der bei der Erfindung zu verwendende vorzugsweise nur einstufige
Verstärker wird zweckmäßig so bemessen; daß er zur unmittelbaren Speisung einer
Feldwicklung des Antriebsmotors oder des diesen speisenden Generators geeignet ist.
An die Stelle eines ruhenden magnetischen Verstärkers konnte gegebenenfalls etwa
eine mit konstanter Drehzahl angetriebene elektrische Maschine treten.
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Bei sehr-kleinen Drehzahlen der ganzen Anlage und damit auclh der
sonst die elektrische Meßgröße für den Bunddurchmesser liefernden Hilfsmaschineu
können diese ihre Aufgabe nicht mehr erfüllen.
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Die erfindungsgemäßen Anordnungen werden deshalb zweckmäßig durch
eine in diesem Fall selbsttätig zur Wirkung kommende Anordnung ergänzt, die in der
zu regelnden Maschine an Stelle eines vom Bmlddurchmesser abhängigen Feldes ein
konstantes Feld (Mindestfeld) ergibt. Es können z. B. außer der veränderlichen,
den 13unddurchmesser darstellenden Meßgröße auch eine konstante elehntrische Größe,
und zwar beide Größen je über ein Ventil bzw. einen Gleiollrichter, an den Verstärkereingang
geschaltet sein, so daß die jeweils überwrieg,ende Größe - bei normalen Drehzahlen
stets die erstere - allein wi;rksam ist. Statt dessen kann aber auch dem Ausgang
des Verstärkers bzw. der von diesem gespeisten Feldwidklung ein für eine bestimmte
Mindesterregung bemessener Gleichrichter paraLlel geschaltet sein.
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Bei entsprechender Bemessung wird die den Bun ddurchmesser abbildende
Meßgröße infolge Sättigung der sie erzeugenden Hilfsmaschine in bestimmter Weise
stärker als proportional mit dem Bunddurchmesser ansteigen. Dadurch kann der Charakteristik
des Verstärkers und insbesondere auch einer nicht linearen magnetischen (>harakteristik
der zu regelnden Maschine Rechnung getragen, d. h. geg'e.henenfalls in dieser ein
dem Bunddurchmesser genau proportionales Feld erzielt werden.
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Die Zeichnung zeigt sthematisch zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung,
und zwar Fig. I ein Bandwalzwerk mit einer Reihenschlußmaschine zur Erzeugung der
den Bunddurchmesser abbildenden Meßgröße und Fig. 2 eine verbesserte Anordnung,
bei der statt einer gewöhnlichen Reihenschlußmaschine eine Maschine verwendet ist,
deren Feldwicklung von einem dem Verstärker entnommenen, also zwar vom Ankerstrom
verschiedenen, sich jedoch mit diesem gleichsinnig ändernden Strom durchflossen
wird.
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Es bedeutet I den Walzmotor, 2 den Haspelmotor und 3 eine diesen
speiseude Konstantstrommaschine (Kraemermaschine). Zur Erzielung eines nicht nur
von der Waizgeschwindigkeit, sondern auch vom jeweiligen Bundldufohmesser D unabhängigen
Haspelznges (Bandzuges) muß der Feldwicklung 4 des Haspelmotors 2 ein mit dem Bunddurchmesser
ansteigender Erregerstrom zugeführt werden. Dieser wird einem einstufigen magn,etischen
Verstärker entnommen, nämlich einem Gleichrichter 5, der aus dem Wechselstromnetz
6 über eine durch Gleichstromvormagnetisierung regelbare Drosselspulenanordnung
7 gespeist wird. Die letztere kann in Wirklichkeit in bekannter Weise so ausgebildet
sein, daß ihr Wechselstromkreis auf den den Eingangskreis des Verstärkers .darstellenden
Vormagnetislierungskreis möglichst wenig transformato-risch zurückwirkt. Diesem
Eingangskreis wird der Strom der mit dem Haspel gekuppelten Reihen-. schlußmaschine
I4, Ig-zugeführt, die an der Spannung der mit g bezeichneten Tachometermaschine
des
Walzantriebes liegt. Das von der Wicklung 15 erzeugte Feld (bzw. unter Berücksichtigung
der Sättigungsverhältnisse ebenso der es erzeugende, dem Verstärkereingang zugeführte
Strom) ist ein Maß für den Bunddurchmesser, nämlich für den Quotienten aus Walzgeschwindigkeit
und Haspeldrehzahl, da es ja bei einer der letzteren entsprechenden Drehzahl -des
Ankers 14 in diesem jeweils die gleiche Spannung erzeugen muß, wie die Wal.z-Tachometerm
aschine 9.
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Der Strom in dem Meßkreis, der die Anker der Leiden Tachometermaschinen
enthält, ist ein um so genaueres Abbild der Drehzahlquotienten, d. h. des Bunddurcihimessers,
je kleiner der Ohmsche Spannungsabfall in diesem Kreis im Vergleich zu der in jedem
der beiden Anker induzierten Spannung ist. Zur Aufhebung oder teilweisen Aufhebung
des die Genauigkeit herabsetzenden Ohmschen Spannungsabfalles ist nun in den Meßkreis
eine dem Verstärkerausgangskreis entnommene, dem Ohmschen Spannungsabfall entgegengerichtete
Kompensationsspannung eingefügt, die an dem gegebenenfall s regelbaren oder als
Potentiometer ausgebildeten Widerstand 10 abgegriffen wird und zur Erfüllung des
beabsichtigten Zwecks im allgemeinen um ,so besser geeignet ist, je geradliniger
der Verstärker verstärkt.
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Zur Erzeugung eines Mindestfeldes bei sehr niedrigen Drehzahlen,
bei denen die Tachometermaschinen mehr oder weniger stromlos werden, ist an die
Feldwicklung 4 außer dem geregelten Gleichrichter 5 noch ein über einen vorzugsweise
justierbaren Widerstand II gespeister Gleichrichter I2- geschaltet, der bei zu starkem
Absinken der Erregerspannung wirksam wird. Im normalen Drehzahlbereich ist der jeweils
gewählte, an einem Shunt I3 meßbare Konstantstrom des Ankerkreises der Maschine
2 und 3 ein vom Bunddurchmesser unabhängiges Maß für den herrschenden Bandzug.
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Eine weitere Möglichkeit, den Ohmschen Spannungsabfall im Meßkreis
zu vermindern, zeigt Fig. 2. Dabei ist die Erregerwicklung I5 der JIaspel-Tachornetermaschine,
die meist den größten Anteil am Gesamtwiderstand des Meßkreises hat, aus dem Meßkreis
weg in den Ausgangskreis des Verstärkers verlegt. Die Wirkungsweise ist prinzipiell
gleich der nach Fig. I, denn der dem Ausgang des Verstärkers entnommene und mit
dem Nebenwiderstand I6 auf die richtige Größe justierte Erregerstrom ist ja ein
Abbild des Stromes im Verstärkereingang. Bei entsprechender Bemessung könnte die
Wicklung I5 auch zur Wicklunge parallel geschaltet sein, ohne daß sich dadurch die
Wirkungsweise ändert. Einer zusätzlichen Kompensation des restlichen Ohmschen 'ipannungsabfalles
im Meßkreis mit Hilfe des Widerstandes 10 steht natürlich nichts im Wege.
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Der schließlich verbleibende Fehler wird um so kleiner, je kleiner
der zu kompensierende Spannungsabfall ist, so daß. sich die Herausnahme der Erregerwicklung
15 atis dem Meßkreis sehr günstig auswirkt.
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Fig. 2 zeigt ferner noch an Stelle des Widerstandes II einen Transformator
I7 mit einigen Anzapfungen, der die Einstellung des Mindest-Erregerstromes gestattet.