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Steuerung zur Erzielung eines Gleichlaufs von zwei durch Drehstrom-Asynchron- motoren angetriebenen ungleich belasteten Triebwerken, insbesondere Zweimotoren- Greiferwindwerken.
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Schliessteil des Greifers zwei durch je einen besonderen Motor angetriebene Trommeln vorgesehen sind, die mechanisch nicht gekuppelt sind. Hier bestehen bekanntlich besonders bei Drehstromanlagen die
Schwierigkeiten, das Senken des geöffneten Greifers zu bewirken, ohne dass der Greifer sich schliesst.
Dies hat seinen Grund darin, dass das Halteseiltriebwerk, an dem der geöffnete Greifer allein hängen muss, wenn ein Schliessen des Greifers vermieden werden soll, durch das Gewicht des Greifers durchgezogen wird und übersynchrone Geschwindigkeit annimmt, während der Sehliessmotor nur das ScNiessseil unter Stromaufnahmeim Kraftsinne abzuwickeln hat.
Zur Beherrschung dieser Schwierigkeiten hat man bereits verschiedene Mittel angewendet : Bremsung des Halteseilmotors auf ebenfalls untersynchrone Drehzahl, mechanische Kupplung der beiden Trommeln, Antrieb der Sehliesstrommel durch einen Hilfsmotor mit einer der übersynchronen Drehzahl des Halteseihnotors entsprechenden höheren Drehzahl unter Abschal- tung des Schliessmotors, Kuppeln des Halteseiltriebwerks mit einem Drehstromgenerator, der den Ständer des leerlaufenden Sch1iessmotors speist u. dgl. Jede dieser Einrichtungen hat ihre Vorteile und Nachteile.
Die Bremsung auf untersynchrone Geschwindigkeit wirkt z. B. dem Bestreben nach Produktionssteigerung entgegen, mechanische Kupplungen sind besonders bei grösseren Leistungen unbequem.
Die einfachste Art der Lösung der obengenannten Aufgabe wäre die Herstellung einer elektrischen
Kupplung der beiden Antriebe durch Verbinden der Schleifringe der beiden Motoren durch Ausgleichs- leitungen. Diese Möglichkeit scheitert aber wieder an dem Umstand, dass sich die synchronisierende
Kraft bei Annäherung der Motoren an die synchrone Drehzahl wegen der Abnahme der Motorspannung und Frequenz stark verringert, so dass ein Gleichlauf nicht aufrechterhalten werden kann. Um einen genügend grossen Schlupf zu behalten, müsste ein Teil des Anlasswiderstandes eingeschaltet bleiben.
Dieses Mittel ist aber unwirtschaftlich, weil dauernd Energie in den Widerständen vernichtet wird und es ist selbst für den Fall, dass die Motoren im untersynchronen Bereich arbeiten, nicht immer wirksam, weil bei geringerer Belastung sich die Drehzahl trotz eingeschalteter Anlasswiderstände dem Synchronismus nähert. Gänzlich wirkungslos wird aber diese Massnahme bei Senkschaltung, wenn die durchziehende
Last den Motor übersynchron antreibt. Hier erstreckt sich der Bereich, in dem die Kupplungswirkung unsicher ist, von zirka 35% vor bis 35% nach der synchronen Drehzahl, so dass die Motoren selbst bei annähernd gleicher Belastung beim Durchlaufen dieses Bereiches ausser Tritt kommen würden.
Ein besonders grosser Schlupf zwischen Ständer und Läufer besteht, wenn die Richtung des Dreh- feldes und der Läuferbewegung entgegengesetzt sind. Man hat nun auch bei dieser Gegenschaltung die
Erfahrung gemacht, dass ein entgegengesetzt seinem Drehfeld von der Last durchgezogener Asynchron- motor einen mit ihm elektrisch gekuppelten, weniger beiasteten Motor gleicher Art. dessen Drehfeld eben- falls wie das des ersten Motors geschaltet ist, in derselben Drehsinn, also auch entgegen der Richtung seines Drehfeldes mitzunehmen imstande ist.
Diese Wirkung beruht auf der bei Gegenstroll1schaItung erzeugten hohen Spannung und Frequenz und somit der entsprechend hohen Ausgleichstromstärke sowie der Anzahl der Ausgleichsimpulse, die schon bei geringer Voreilung eines Motors einen hohen Aus- gleichsstrom hervorrufen.
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Es ist aber nicht empfehlenswert, diese bei Gegenstromschaltung der Felder erzeugte Kupplungskraft in der Weise zu verwenden, dass man für das Senken die beiden Motoren in Gegenstromschaltung an das Netz legt und elektrisch kuppelt. Dagegen spricht einmal der Stromverbrauch und die Notwendigkeit, auch nicht durchziehende Lasten senken zu müssen. Ferner mussten, da bei Greiferbetrieb der leere Greifer unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades nur etwa 40% des V ollasthubmomentes als im Senksinne wirksames Moment ergibt, das sich in einem bestimmten Verhältnis auf zwei Motoren verteilt, zur Erzielung genügend grosser Geschwindigkeiten sehr hohe Widerstandswerte in den Rotor geschaltet werden, was teuer und unbequem ist. Ausserdem können aber die Motoren durch die bei höherer Senkgeschwindigkeit, z.
B. der 2% fachen, auftretende hohe Spannung gefährdet werden.
Es wurde bereits für andere Antriebe, z. B. für in Leonardschaltung betriebene Gleichstrommotoren eine einfache Anordnung angegeben, die es in verschiedener Weise und unter Vermeidung der genannten Nachteile gestattet, unter allen Umständen, also auch bei durchziehenden Lasten, einen für die Synchronisierung ausreichenden Schlupf zu erhalten. Zu diesem Zwecke wird mit jedem der beiden Triebwerke ein Drehstromasynchronmotor wesentlich kleinerer Leistung als Ausgleichsmaschine gekuppelt.
Die Schleifringe dieser beiden Hilfsmaschinen werden bei offenem Rotor, also ohne Anlasswiderstände, durch Ausgleichsleitungen phasengleich verbunden. Die Ausgleichsmotoren werden erfindungsgemäss durch Schaltung der Felder entgegen der Drehrichtung der Rotoren so ausgeführt, dass sie stets mit einem zur Erzielung der Kupplungskraft ausreichenden Schlupf arbeiten, der immer grösser ist als der der Hauptmaschinen.
Die Hilfsmotoren, die gleiche Leistung haben, sind bei Gleichlauf der beiden Triebwerke stromlos und laufen leer mit, da bei Phasengleichheit die Schleifringspannungen einander aufheben. Falls das eine Triebwerk stärker belastet ist und zurückzubleiben versucht, entsteht eine Phasenverschiebung, die einen Ausgleichsstrom entsprechend der Grösse des zu übertragenden Drehmomentes zur Folge hat. Für die Wahl der Grösse der Kupplungsmotoren ist also der zu übertragende grösste Belastungsunterschied, der im Betrieb auftreten kann, massgebend.
Der bei Zweimotoren-Greifertriebwerken auftretende grösste Unterschied in der Belastung, der, wie erwähnt, beim Senken des offenen Greifers auftritt, lässt sich nun dadurch verringern, dass man die beim Erreichen der synchronen Drehzahl einsetzende elektrische Bremsung des Schliessseilmotors unmöglich macht, indem man den Motor bei gelüfteter Bremse abschaltet. Es werden also zunächst Halte-und Schliessseilmotor im Senksinne und ebenso die beiden Ständer der Hilfsmotoren im Hubsinne eingeschaltet, so dass die elektrische Kupplung von Beginn der Bewegung an geschlossen ist. Es wird nun auch das SchliessseiJtriebwerk, an dem keine Last hängt, schnell beschleunigt.
Nach dem Erreichen der synchronen Drehzahl wird mittels eines von der Rotorspannung des Schliessseilmotors abhängigen Spannungswächters der Schliessseilmotor abgeschaltet, so dass von diesem Augenblick an die Kupplung nur noch das Moment zur Überwindung des Reibungswiderstandes im Schliessseiltriebwerk sowie das Moment zur Beschleunigung des Ankers und der Triebwerksmassen auf die zu erreichende übersynchrone Drehzahl zu übertragen hat. Ein Geringhalten des zu übertragenden Kupplungsmomentes ist bei Gegenstromschaltung der Hilfsmasehinen auch aus dem Grunde empfehlenswert, weil nicht nur die Hilfsmotoren vergrössert werden müssten, wenn der Schliessseilmotor nicht abgeschaltet werden würde, sondern auch eine Verminderung der Senkgeschwindigkeit eintreten würde.
Es setzt nämlich beim Beginn der Übertragung des Kupplungsmomentes durch die Hilfsmaschinen eine zusätzliche elektrische Bremsung ein, da ein Teil des allein zur Verfügung stehenden Momentes des am Halteseil wirkenden Gewichtes des leeren Greifers zur Er- zeugung der Kupplungskraft dienen muss.
Die elektrische Kupplung kann auch beim Senken des geschlossenen Greifers verwendet werden, um ein Öffnen des Greifers bei nacheilendem Halteseilmotorzu verhindern. Die zu übertragende Kupplungs- kraft ist hiebei geringer, da bereits durch den Widerstand im Flaschenzug des Greifers eine gewisse
Kupplung zwischen den beiden Triebwerken besteht.
Die Verwendung der Kupplungsmotoren zum Zwecke des Synehronisierens zweier Triebwerke beim Heben könnte in gleicher Weise erfolgen, indem man ihre Drehfelder in Senkrichtung schaltet, damit für die Ausgleichswirkung eine genügend hohe Spannung und Frequenz zur Verfügung steht.
Die Steuerung wird aber, und das ist besonders für Greiferbetrieb wichtig, einfacher, wenn die Hilfs- motoren immer in einer Richtung geschaltet werden. Um für diesen Fall aber noch eine ausreichende synchronisierende Kraft zu erhalten, ist es nötig, die Hilfsmotoren mit einer höheren synchronen Drehzahl als der der Hauptmotoren zu wählen. Verwendet man z. B. für die Hauptmotoren 750tourige Maschinen, so kann man als Hilfsmotoren 1500tourie verwenden, die beim Heben der Last gezwungen werden, mit der Drehzahl der Hauptmotoren zu laufen.
Bei dieser Drehzahl steht aber für die Ausgleichswirkung noch die halbe Stijlstandsspannung und halbe Periodenzahl zur Verfügung, die ausreichend ist, um bei geringen Belastungsunterschieden die Synchronisierung zu bewirken.'
Die Wahl der höheren Drehzahl für die Hilfsmotoren hat aber auch für das Senken mit hohen
Senkgeschwindigkeiten bei Gegenstromschaltung der Hilfsmotoren einen ganz besonderen Vorteil. Nimmt man an, dass mit der zweifachen synchronen Senkgeschwindigkeit, also bei 750tourigen Maschinen mit
1500 Umdrehungen gesenkt werden soll, so ist die bei den 1500tourigen Hilfsmotoren auftretende
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Spannung erst die doppelte Stillstandsspannung gegenüber der dreifachen bei Wahl von 750tourigen Hilfsmaschinen.
Noch günstiger wird dieses Verhältnis bei Wahl von 600tourigen Hauptmaschinen.
Man vermeidet hiedurch die unbequemen hohen Spannungen, die die Motoren leicht gefährden können, für die Ausgleichswirkung in dieser Höhe aber nicht notwendig sind.
Die Fig. l zeigt eine Anwendung der Erfindung auf eine Greifersteuerung, bei der die beiden Walzen durch einen im Sehlitzkorb (Fig. 2) geführten Hebel gesteuert werden. Bei Bewegung des Hebels im Längsschlitz werden, wie Üblich, die beiden Walzen, die hiebei in der Nullstellung stehen, miteinander gekuppelt oder entkuppelt und der Umsehalter verstellt, während in den Querschlitzen die Arbeitsspiele des einzelnen Motors wie Greifen und Entleeren, oder beider Motoren zusammen, wie Heben, Senken
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mit e und dessen Läufer mit t bezeichnet ist. g und h sind die Ständer und i und k Rotoren der durch die Ausgleichsleitungen i ! miteinander verbundenen beiden Hilfsmotoren, die mit den Rotoren c und f der beiden Hauptmotoren starr gekuppelt sind.
mund n sind die beiden Bremslüfter. Zum Einschalten der beiden Hauptmotoren dienen die Umkehrschütze, u. zw. o und q für die Senkrichtung und p und r für die Hubrichtung. Die Ständer der beiden Hilfsmotoren werden durch das gemeinsame Schütz s an das Netz gelegt. t und u sind die Bremslüfterschütze, v ist ein Spannungswächter, der den Schliessseil- motor beim Senken des offenen Greifers abschaltet, w sind Anspringkontakte für das Schütz q, die den vom Spannungswächter v gesteuerten Kontakt beim Einschalten überbrücken, x ein Umschalter mit den Stellungen ,,Senken offen" und ,,Senken geschlossen".
Die Arbeitsweise der Steuerung ist, für den Vorgang des Senkens des offenen Greifers erläutert, folgende :
Beim Überführen des Steuerhebels in den mit ,,Senken offen" bezeichneten Schlitz werden beide Steuerwalzen auf die Senkseite geschaltet. Es springen dann auf Stellung I der Walzen die beiden Senkschütze o und q und ebenfalls die beiden Bremslüfterschütze t und u an. Durch Schliessen der Schütze o und q wird von der Phase R über die hintereinandergeschalteten linken Hilfskontakt dieser beiden Schütze und die Spule des Schützes s zur Netzphase T ein Stromkreis geschlossen, durch den das Schütz s zum Anspringen gebracht wird. Hiedureh werden die Ständer der beiden Hijfsmotoren < und h im Hubsinne an das Netz gelegt.
Durch einen Hilfskontakt des Schützes s wird ein Selbstspeisestrom für das Schütz s zur Netzphase S abgezweigt (am Schütz o des Halteseilkontrollers) geschlossen, damit nach dem Abschalten des Schliessseilmotors das Schütz s nicht abfällt. Beim Weitersehalten der beiden Walzen a und d werden die Rotorwiderstände kurzgeschlossen und beide Motoren beschleunigt. Der Spulenstrom für das Senkschütz q geht nach dem Ablaufen der Vorkontakte w über den Kontakt des Spannungs-
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ist, direkt an die Phase T. Der Umschalter steht in der Stellung Senken offen", so dass der Unterbreehungskontakt des Spannungswächters nicht dauernd überbrückt ist.
Fällt dieser nun beim Erreichen von zirka 10 bis 20% der StiUstandsspannung, also kurz vor dem Erreichen der synchronen Drehzahl ab, so wird auch der Strom für das Senkschütz q des Schliessseilmotors unterbrochen, so dass dieser abgeschaltet wird und die Kupplungsmotoren i und k von diesem Augenblick an nur das leerlaufende Triebwerk mitzunehmen haben. Beim Senken des geschlossenen Greifers sind die Kontakte des Spannungs-
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werden genau wie beim Senken des Greifers durch die hintereinandergeschalteten linken Hilfskontakte der beiden Hubschütze p und r das Schütz s und somit die beiden Hilfsmotoren ebenfalls im Hubsinne eingeschaltet. Beim Greifen und Entleeren ist nur der Sehliessseilnotor eingeschaltet.
Der Stromkreis für das Schütz s ist also nicht geschlossen und die Synchronisiervorrichtung ist wirkungslos.
Die Steuerung nach der Erfindung lässt sich besonders in der Form, wie sie in dem angeführten Beispiel für das Heben des Greifers beschrieben ist, auch für Fahrwerke verwenden. Als Kupplungsmaschinen würden also für diesen Fall höhertourige Motoren mit in der Drehrichtung der Hauptmotoren geschalteten Feldern verwendet werden. An sich bestände auch die Möglichkeit, Hilfsmotoren mit geringerer Drehzahl als die der Hauptmotoren zu wählen. Diese würden dann mit der Drehzahl der Hauptmotoren übersynchron laufen und für den Ausgleich eine genügend hohe Spannung und Frequenz zur Verfügung haben. Man müsste dabei allerdings auch die Läufer der Hauptmotoren durch Ausgleichsleitungen verbinden, um während des Anlassvorganges den Gleichlauf zu sichern, da die Ausgleichswirkung der Hilfsmotoren erst bei steigender Drehzahl eintritt.
Da aber bei kleinen Leistungen niedrige
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sich die Verwendung von hochtourigen Maschinen als Hilfsmotoren.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.