DE974027C - Mit einer elektrischen Maschine gekuppelte elektrische Kupplung - Google Patents

Description

• Mit einer elektrischen Maschine gekuppelte elektrische Kupplung Es sind elektrische Schlupfkupplungen bekannt, die aus zwei mit Wicklungen versehenen, umlaufenden, in der Art elektrischer Maschinen ausgebildeten Teilen bestehen, von denen der eine Teil mit der antreibenden, der andere mit der angetriebenen Welle verbunden ist. Der eine Teil der Kupplung wird mit Gleichstrom erregt, der zweite ist dagegen meist als Kurzschlußläufer ausgebildet und treibt z. B. die Arbeitsmaschine (Schiffsschraube oder Kolbenmaschine) an. Derartige Schlupfkupplungen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn von der Antriebsmaschine Drehmomentstöße, insbesondere dauernd auftretende wechselnde Momente mit hoher Schwingungszahl, der Arbeitsmaschine ferngehalten werden sollen. Die Drehmomentstöße können aber auch umgekehrt von der Antriebsmaschine, z. B. von einem Dieselmotor, ausgehen. Wenn die elektrische Schlupfkupplung konstant erregt ist, besteht jedoch die Gefahr, daß bei einer plötzlichen Überlastung die Kupplung ebenso wie ein AsynchronmotoT kippt. Dies ist in manchen Fällen unerwünscht. Wird zur Vermeidung dieses Kippeis die Erregung für das größte vorkommende Drehmoment gewählt, so werden die Abmessungen der Kupplung unnötig groß.
• Der geschilderte Nachteil wird bei der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung, bei der die elektrische Schlupfkupplung mit einer elektrischen Maschine als antreibende oder angetriebene Maschine gekuppelt ist, dadurch vermieden, daß der Belastungsstrom der mit der Kupplung verbundenen, deren Größe bestimmenden elektrischen Maschine bei seinem Anwachsen die Erregung der Kupplung verstärkt. Bei einem Belastungsstoß wird dann auch die Erregung der Schlupfkupplung in derartigem Maße verstärkt, daß ein Kippen der Kupplung unterbleibt. Die lastabhängige Erregung der Schlupfkupplung geschieht mit besonderem Vorteil über Trockengleichrichter in Stromschaltung, wobei der Erregergleichstrom aus einem lastabhängigen Anteil und einem lastunabhängigen Grundanteil besteht.
• Es ist zwar bekannt, bei Schlupfkupplungen zur Erfassung des Schlupfes bzw. der Drehzahl der abtreibenden Welle gesonderte Hilfsmaschinen vorzusehen, in Abhängigkeit von deren Spannung die Erregung der Kupplung verstärkt wird; infolge der Zeitkonstante der Hilfsmaschine sind solche Anordnungen aber nicht geeignet, bei stoßartigen Drehmomentbelastungen die Erregung der Kupplung ebenfalls stoßartig in kürzester Zeit zu verstärken. Weiterhin ist es bekannt, die elektrische Kupplung, über die ein Elektromotor eine Welle antreibt, mit. Hilfe einer Brückenschaltung oberhalb eines vorgegebenen Drehmomentwertes zu entregen.
• Die Erfindung ermöglicht demgegenüber auch bei plötzlichen Drehmomentstößen eine stoßartige Erregung der Kupplung, damit einerseits ein Kippen der Kupplung und andererseits eine während des Normalbetriebes nicht erforderliche, unnötig große Bemessung der Kupplung vermieden werden.
• Die Zeichnung veranschaulicht die neue Anordnung an einem Beispiel. i ist eine Arbeitsmaschine, beispielsweise eine Kolbenmaschine oder eine Schiffsschraube, 4 ist ein Synchron- oder Asynclironmotor für den Antrieb der Arbeitsmaschine i. Die elektrische Schlupfkupplung zwischen diesen beiden Maschinen besteht aus einem Außenläufer 3, der mit der elektrischen Maschine 4 gekuppelt ist und mit Gleichstrom erregt wird, während der Innenläufer :2 mit der Maschine i gekuppelt ist und eine Käfigwicklung aufweist. Die beiden Teile 2 und 3 schlüpfen gegeneinander um einen Betrag, der für die Erzeugung eines Belastungsstromes im Teil z durch das Gleichstromerregerfeld und damit für die Erzeugung des zu übertragenden Drehmoments ausreicht. Um nun bei Belastungsstößen ein Kippen der Schlupfkupplung zu vermeiden, ist die Gleichstromerregerwicklung an eine Trockengleichrichterschaltung 7 angeschlossen, deren Wechselstro.mseiten an die Zweitwicklung eines Umspanners 6 angeschlossen sind. Der Erstwicklung dieses Umspanners wird einerseits über die Drosselspule 5 ein von der Netzspannung gelieferter konstanter Erregerstromanteil zugeführt, andererseits ist die Erstwicklung noch mit der Ständerwicklung der Maschine .4 in Reihe geschaltet, so daß der Umspanner auch von dem Belastungsstrom der Maschine 4 erregt ist. Dementsprechend setzt sich die Gleichstromerregung an der Schlupfkupplung aus einem lastabhängigen und einem lastunabhängigen Anteil zusammen. Dies ist dadurch ermöglicht, daß die der Erstwicklung des Umspanners zugeführten Ströme mit Scheinwiderständen (Drosselspule 5 und Ständerwicklung der Maschine 4) in Reihe geschaltet sind, deren Leistung groß gegenüber den der Erstwicklung des Umspanners 6 zugeführten Erregerleistungen ist.
• Unter Umständen genügt eine Erregung der Schlupfkupplung mit dem Strom der elektrischen Maschine allein, so daß der Anschluß des Umspanners 6 über die Drosselspule an die Netzspannung entfallen kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Maschine .4 eine Asynchronmaschine ist, die ihren Blindstrombedarf aus dem Netz aufnimmt. Dieser -annähernd gleichbleibende Blindstrom ergibt dann den lastunabhängigen Erregeranteil an der Schlupfkupplung.
• Der Trockengleichrichter 7 kann auch auf der Schlupfkupplung in bekannter Weise selbst untergebracht sein, wobei für die Speisung des Trockengleichrichters durch die Zweitwicklung des Umspanners 6' eine induktive Übertragung dienen kann, etwa derart, daß auf der mit der Maschine 4 gekuppelten Welle noch eine Hilfsinduktionsmaschine angebracht ist, deren Ständer vom Umspanner 6 gespeist wird, während der mit ausreichender Frequenz induzierte Läufer die umlaufenden Trockengleichrichter speist. In ähnlicher Weise wirkt ein Umspanner mit zwei die Kupplungsachse umschließenden Spulen, von denen die eine feststeht, während die andere auf dem Kupplungsteil mit der Erregerwicklung und den Gleichrichtern angebracht ist.
• Die Anordnung nach der Erfindung kann auch bei Kupplungen synchroner Bauart angewendet werden, die sich nach vollzogenem Hochlauf synchronisieren. Dies geschieht dadurch, daß beide umlaufende Teile nach Art einer Mittelfrequenz-Gleichpol-Maschine mit Zähnen und Nuten gleicher Teilung versehen sind und sich so einstellen, daß der magnetische Leitwert seinen Höchstwert erreicht. Diesen Höchstwert suchen dann beide Teile beizubehalten, d. h. sie bleiben synchron gekuppelt. Die Erregung der Kupplung kann dabei ebenso wie bei den Mittelfrequenz-Gleichpol-Maschinen mittels einer die Kupplungsachse konzentrisch umschließenden, auf einem der beiden Kupplungsteile untergebrachten ringförmigen Erregerspule erfolgen. Für den Anlauf ist auf einem der beiden Kupplungsteile eine beispielsweise als Käfigwicklung ausgebildete Anlaufwicklung untergebracht, in der der Anlaufstrom durch die Feldpulsationen erzeugt wird.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit einer elektrischen Maschine gekuppelte elektrische Kupplung, bestehend aus zwei mit Wicklungen versehenen umlaufenden Teilen, von denen der eine Teil zweckmäßig mit Gleichstrom erregt ist, dadurch gekonnzeiehnet, daß der Belastungsstrom der mit der Kupplung verbundenen, deren Größe bestimmenden elektrischen Maschine bei seinem Anwachsen die Erregung der Kupplung verstärkt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Kupplung nach Art einer Induktionsmaschine mit einer kurzgeschlossenen (Käfig-) Wicklung auf dem einen Teil und einer verteilten oder zusammengefaßten Erregerwicklung auf dem anderen Teil ausgerüstet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Kupplung nach Art einer Mittelfrequenz-Gleichpol-Maschine mit Nuten und Zähnen gleicher Teilung an beiden Teilen, ferner mit einer Ringerregerspule und einer Anlaufwicklung auf dem einen Teil ausgeführt ist. .
4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speisung der Erregerwicklung der elektrischen Kupplung mit Gleichstrom eine i rockengleichrichterschaltung dient, deren V'echselstrornanschlüsse einerseits von einer konstanten, andererseits von einer dem Belastungsstrom der elektrischen Maschine verhältnisgleichen Spannung gespeist werden.
5. 5. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 3, bei der die elektrische' Kupplung mit einer Asynchronmaschine gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung der Kupplung nur von dem Wirk- und Blindstrom der Asynchronmaschine, zweckmäßig über Trockengleichrichter, erregt ist.
6. 6. Anordnung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speisung der Erregung der elektrischen Kupplung dienende Trockengleichrichter auf dem dieErregerwicklung tragenden Teil der Schlupfkupplung untergebracht sind und die Wechselstromspeisung der Trockengleichrichter unter Vermeidung von Schleifringen auf induktivem Wege von dem Belastungsstrom der elektrischen Maschine aus erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. -q42oi, 8a6875; schweizerische Patentschrift Nr. 173 584.; französische Patentschrift Nr. 691 267; USA.-Patentschriften Nr. 2 286 778, 2 55 I 839.