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Schaltung eines Leonardsatzes für Arbeitsmaschinen stark schwankender
Belastung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung eines Leonardsatzes für
Arbeitsmaschinen mit stark schwankender Belastung, der so zu regeln ist, daß einerseits
ein sehr weiter Regelbereich (i : 2o und mehr) durchfahren werden kann, andererseits
die Charakteristik des Leonardsatzes so beeinflußt wird, daß unabhängig von der
Belastung, also bei Hobelmaschinen auch im kritischen Punkt des Einsetzens des Schrittes,
die Drehzahl möglichst konstant gehalten wird. Das wird gemäß einem älteren Vorschlag
dadurch erreicht, daß man die Spannung des Leonardgenerators mit einer Sollspannung
vergleicht und eine etwa auftretende Spannungsdifferenz als Zusatzspannung in den
Erregerkreis des Leonardgenerators einführt. Als besonders zweckmäßig hat es sich
erwiesen, für die Einführung dieser Zusatzspannung einen Magnetverstärker mit einer
vormagnetisierten Drossel zu verwenden.
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Die Durchbildung der Steuerung hat gezeigt, daß es aus betrieblichen
Gründen zweckmäßig ist, den Magnetverstärker nur im Vorlauf, also für den Schnitt,
einzuschalten, ihn dagegen beim Rücklauf abzuschalten. Für diesen Teil des Bearbeitungsvorganges
ist er übrigens auch nicht erforderlich, da der Rücklauf mit dem eigentlichen Bearbeitungsvorgang
nichts zu tun hat.
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Der Magnetverstärker unterliegt den gleichen physikalischen Erscheinungen
wie jede andere vom Strom durchflossene Wicklung. Das macht sich insbesondere beim
Einschaltvorgang bemerkbar, denn
jedes magnetische Feld benötigt
eine gewisse Zeit zu seinem Aufbau, die j e nach der Zeitkonstante der Wicklung
größer oder kleiner sein kann. Diese Zeitkonstante ist für die neue Steuerung deshalb
von besonderer Bedeutung, weil nach Abschaltung des Magnetverstärkers für den Rücklauf
und Wiedereinschaltung für den Vorlauf erst wieder eine gewisse Zeit benötigt wird,
bis die Sättigung eingetreten ist. Das hat aber zur Folge, daß der Magnetverstärker
beim Ansetzen des Schnittes nicht oder wenigstens nicht in genügendem Maße wirksam
ist. Hierdurch kann eine Beeinträchtigung des Arbeitsvorganges eintreten, da ein
unzulässiger Drehzahlabfall eintreten würde.
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Gemäß der Erfindung wird die Zeitkonstante dadurch ausgeschaltet,
daß der Magnetverstärker beim Übergang vom Vorlauf auf Rücklauf nicht wechselstromseitig
abgeschaltet wird, sondern eingeschaltet bleibt, daß also nur die Verbindung der
Steuerleitungen mit dem Erregerkreis des Leonardgenerators unterbrochen wird. Dafür
wird der Magnetverstärker durch einen Widerstand belastet, der für die Aufrechterhaltung
des Feldes sorgt.
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Die neue Schaltung sei an Hand des Ausführungsbeispiels erläutert,
das in Fig. i die Erregerschaltung und in Fig. 2 die Steuerschaltung zeigt; in Fig.3
ist dargestellt, daß es für die Schaltung mit Magnetverstärker nicht unbedingt erforderlich
ist, Magnetverstärker und Erregerkreis transformatorisch zu kuppeln, sondern daß
auch eine unmittelbare. Verbindung zwischen beiden Kreisen möglich ist.
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Die Erregerschaltung nach Fig. i und die Steuerschaltung nach.Fig.
2 sind absichtlich getrennt gezeichnet, um eine bessere Übersichtlichkeit zu schaffen.
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Vom Leonardsatz sind nur der Steuergenerator G und der Leonardmotor
111 dargestellt. Antriebsmotor und Erregermaschine wurden, als für die Erfindung
unerheblich, nicht gezeichnet.
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Der Steuergenerator G ist mit vier Feldspulen versehen, die paarweise
zu zwei Gruppen Sp i und Sp 2 zusammengeschaltet sind, und zwar jeweils die Nord-
und Südpole. Die Anschlüsse sind l i, K i und 12, K2. Die Spulen sind mit zwei Widerständen
gleicher Größe R i und R 2 zu einer Brücke vereinigt. PW ist ein Parallelwiderstand.
Das ganze Brückensystem ist mit BR bezeichnet. Diese Schaltung ermöglicht es, den
Punkten C, D die normale Erregerspannung zuzuführen und unabhängig davon in den
Punkten. A und B eine Zusatzspannung. Die Schaltung ist dabei- so
gewählt, daß in den Spulen Sp i und Sp 2 ein Zusatzstrom, in den Widerständen
R i und R2 ein Differenzstrom fließt.
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Die Erregerspannung wird im Widerstand DR eingestellt. Im allgemeinen
wird man die Rücklaufgeschwindigkeit verschieden von der Vorlaufgeschw indigkeit
(Schnittgeschwindigkeit) wählen. Zu diesem Zweck sind am Widerstand die beiden Abgriffe
A i und A 2 vorgesehen, wobei A i der Rücklaufgeschwindigkeit,
A?, der Vorlaufgeschwindigkeit zugeordnet ist. Außerdem besteht die
Möglichkeit, über einen Abgriff A 3 eine kleine Geschwindigkeit (sowohl im Vorlauf
wie im Rücklauf) für das Einrichten einzustellen.
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Während der- Widerstand DR zur Einstellung der Erregung, also der
Drehzahl, dient, ist für die Einstellung der Sollspannung ein Widerstand
SW
vorgesehen, der, wie die gestrichelte Linie andeutet, zwangläufig mit dem
Abgriff A 2 von DR gekuppelt sein kann.
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Bei normaler Erregung verläuft im Vorlauf der Strom bei geöffneten
Kontakten von U 5 von P über den geschlossenen Kontakt EES/i, Abgriff
A2 von DR, geschlossenen Kontakt LS/i, geschlossenen Kontakt U 6/i,
Brücke BR zwischen C und D,
geschlossenen Kontakt U6/2 nach N. Im Rücklauf
sind die Kontakte U6 geöffnet und die Kontakte U 5 geschlossen. Der Stromkreis verläuft
dann von P über EES/i; 'Abgriff A i, LS/2 (geschlossen), U511 (geschlossen), Brücke
BR von D nach C, U512 (geschlossen) nach N.
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Sowohl im Vorlauf wie im Rücklauf sind die Ruhekontakte LSl3 und LS/4
geöffnet.
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Beim Einrichten der Maschine muß, gleichgültig, ob im Vorlauf oder
Rücklauf eingerichtet wird, mit kleinster Geschwindigkeit gefahren werden. In diesem
Falle ist das Schütz LS (Fig. 2) nicht erregt. LS/i und LSl2 sind dann geöffnet,
LS/3 und LSI4 geschlossen. Die Stromkreise sind beim Einrichten die gleichen, wie
eben beschrieben, nur daß sie in jedem Falle über A3 laufen, während die Abgriffe
A i und A:2 ausgeschaltet sind.
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Um den Leonardmotor schnell abbremsen zu können und die Remanenzspannung
des Generators zu vernichten, sind die Punkte C und D in bekannter Weise -an die
Klemmen .des .Generators G angeschlossen (Leitungen L i und L2), und zwar über die
Ruhekontakte EESl2 und EESl3, die nach Abfallen des Schützes EES (Fig.-2) geschlossen
werden. Da jedoch die hierbei eintretende Bremswirkung unter Umständen zu hart ist,
wird der Widerstand RS in Leitung L 2 vorgeschaltet.
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Die Regelung des Leonardsatzes ist nur beim Vorlauf, d. h. beim Schnitt,
erforderlich. Der Magnetverstärker MT,' ist deshalb nur beim Schnitt über die Kontakte
HS i und HS2 auf den Erregerkreis BR geschaltet, sonst aber abgeschaltet. Die folgenden
Ausführungen beziehen sich auf den eigentlichen Arbeitsvorgang.
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Im dargestellten Beispiel besteht der Magnetverstärker MV aus der
veränderlichen Impedanz D i und D.2 mit den Gleichrichtern G i und G 2, dem
Transformator T i in Reihe mit D i und D 2
und der Gleichrichteranordnung
Gl. Außerdem enthält der Magnetverstärker die Steuerwicklungen S i und S2. Parallel
zur Sekundärseite von T i liegt der Belastungswiderstand RB.
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Die vom Magnetverstärker kommende Gleichspannung wird über HS i und
HS2 den Brückenpunkten A und B zugeführt.
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Die Steuerwicklungen Si und S2 sind so geschaltet, daß die infolge
der Vormagnetisierung sehr kleine Impedanz von D i und D 2 j e nach
der von S i und S:2 gelieferten Zusatzspannung vergrößert
wird.
Zwischen dem Gleichstrom durch die Steuerwicklungen und der von MV gelieferten Zusatzspannung
besteht ein eindeutiger Zusammenhang. In einer Versuchsausführung konnte beispielsweise
durch den Strom von io mA die Zusatzspannung von etwa 35 V auf i V erniedrigt werden.
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Für die Zeitkonstante des Magnetverstärkers ergibt sich ein wesentlicher
Unterschied, je nachdem, ob der Gleichstrom durch die Steuerwicklungen verändert
wird, während der Magnetverstärker eingeschaltet ist, oder ob dieser wechselstromseitig
eingeschaltet wird. Im letzteren Falle muß sich die Selbstsättigung erst ausbilden,
und es dauert verhältnismäßig lange, bis die Zusatzspannung ihren vollen Wert erreicht
hat. Es muß aber gefordert werden, daß die Zusatzspannung gleich zu Beginn des Vorlaufes
bzw. Schnittes verfügbar ist. Zur Erfüllung dieser Forderung ist der bereits erwähnte
Belastungswiderstand RB vorgesehen, der bei abgeschalteter Zusatzspannung (HSi und
HS2 offen) die Sekundärseite des Transformators T i und damit über die Primärwicklung
von T i die Sättigung von D i und D 2 aufrechterhält. Da der Belastungswiderstand
RB eine verhältnismäßig kleine Leistung verbraucht, bestehen keine Bedenken, diesen
Widerstand auch während des Vorlaufes (Schnittes) eingeschaltet zu lassen.
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Für den Rücklauf muß der über die Steuerwicklung S i geführte Regelkreis
unterbrochen werden, da zwar die Generatorspannung, nicht aber auch die Sollspannung
umgepolt wird. Denn sonst würden zu große Spannungen und Ströme in der Steuerwicklung
S i auftreten. Die Unterbrechung geschieht über HS 3.
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Das Steuerschaltbild der Fig.2 enthält die für das Arbeiten der Erregerschaltung
nach Fig. i notwendigen Steuerorgane. Es sei angenommen, die Maschine soll, nachdem
sie eingerichtet ist, in Betrieb genommen werden. Schalter Sch steht in der
dargestellten Stellung. Es werde der Druckknopf h i für Vorlauf gedrückt, wobei
gleichzeitig sein Kontakt T12 geöffnet wird. Dann entsteht ein Stromkreis von P
über Haltedruckknopf H, Druckknopf V i, geschlossenen Kontakt R2 (Rücklauf), Anstoßschalter
A 5, Ruhekontakt U 5/3, Wicklung U 6 nach N. U 6 spricht
an, öffnet dabei seinen Ruhekontakt U6/3 und schließt seinen Arbeitskontakt U6/4.
Hierdurch bekommt EES Spannung (P-H- h i - U6/4-EES-N) und schließt Kontakt
EES14. Damit entsteht von P über H, Sch,
ESS14, EES, N einmal die Selbsthaltung
für EES und zweitens über U6/4-R2-A5-U5/3-U6 die Selbsthaltung für U6. U6 hat außerdem
seinen Kontakt U6/5 und EES seinen Kontakt EES/5 geschlossen, so daß einerseits
Wicklung HS, andererseits Wicklung LS an Spannung liegt. LS spricht an und schließt
seinen Kontakt LS15, wodurch der Magnetverstärker MV eingeschaltet ist. Der Schnitt
verläuft jetzt im Vorlauf. Ist der Schnitt durchgeführt, so wird durch einen Anstoßschalter
Kontakt A 6 geschlossen, A 5
geöffnet. Durch Öffnen von A 5 wird U6
abgeschaltet, das damit abfällt und seine Arbeitskontakte öffnet, während Ruhekontakt
U6/3 geschlossen wird. Jetzt verläuft der Strom von P über H, Sch,
EES/4,
A6, Ruhekontakt T12, A7, U6/3, Wicklung U 5 nach
N. U $ spricht an, dagegen ist, da U615
geöffnet ist, HS abgeschaltet.
Da HS i, HS2 und HS3 (Fig. i) geöffnet werden, wird hierdurch, wie bereits dargelegt,
im Rücklauf auch der Magnetverstärker vom Erregerkreis abgetrennt.
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Für das Einrichten wird Sch nach der anderen Seite umgelegt.
LS fällt ab und schließt seine Ruhekontakte LS13 und LS14 (Fig. i).
Außerdem fällt EES ab. Je nachdem, welcher Druckknopf (R oder V) jetzt betätigt
wird, läuft die Maschine mit der geringsten Geschwindigkeit, aber nur so lange,
wie der Druckknopf gedrückt wird. Die Selbsthaltung des Schützes EES ist bei der
Steuerung für Einrichten nicht möglich, genausowenig wie die Selbsthaltung von U5
und U6.
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Fig.3 braucht im einzelnen nicht erläutert zu werden, da sie in allen
wesentlichen Punkten mit Fig. i übereinstimmt. Neu ist daran, daß der Gleichrichter
GZ unmittelbar auf den Magnetverstärker MV geschaltet ist. Der Belastungswiderstand
RB ist damit parallel zum Magnetverstärker il h angeordnet.