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Verfahren zum Anlassen und Umsteuern von durch Geschwindigkeitsteilung
geregelten Kraftmaschinen. Es sind Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit von
Maschinen bekannt geworden, bei denen die Geschwindigkeitsteilung z. B. durch Drehbarmachung
von Aktions- und Reaktionsteil der Maschine oder durch besondere Geschwindigkeitsteiler
(Umlaufgetriebe) Anwendung findet, um die Geschwindigkeit der anzutreibenden Maschine
kleiner oder größer einzustellen als die Geschwindigkeit des Antriebsmotors. Diese
Regelverfahren beruhen auf der Eigenart solcher mechanischen Geschwindigkeitsteiler,
bei denen die Geschwindigkeit des einen umlaufenden Teiles, gleich der Summe der
Geschwindigkeit der anderen umlaufenden Teile ist. Führt man dem einen Teil die
gegebene Geschwindigkeit zu, verbindet den zweiten mit der anzutreibenden Maschine
und verändert die Geschwindigkeit des dritten Teiles, sei es durch Geschwindigkeitsverminderung
mittels Bremsen oder Geschwindigkeitssteigerung durch Kraftzufuhr, dann kann man
damit die Geschwindigkeit der anzutreibenden Maschine in beliebig weiten Grenzen
regeln. Bei Motoren mit drehbarem Aktions- und Reaktionsteil ist die zwischen beide
Teile durch die Bauart oder durch die Kraftzufuhr gegebene Geschwindigkeit als die
Geschwindigkeit des mit einer bestimmten Geschwindigkeit umlaufenden Teiles zu betrachten,
z. B. bei Drehfeldmotoren die Geschwindigkeit des Drehfeldes, während die Geschwindigkeit
des Aktionsteiles des Motors die durch das Regelverfahren. zu ändernde Geschwindigkeit
darstellt und die Geschwindigkeit des Reaktionsteiles nach dem Verfahren durch Bremsung
oder Antreiben zwangläufig festgelegt wird, um dadurch dem Aktionsteil die gewünschte
Geschwindigkeit zu erteilen.
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Das Abbremsen oder Antreiben des Reaktionsteiles des Motors oder des
als Geschwindigkeitsteiler eingeschalteten Umlaufgetriebes erfolgt bei einer Gruppe
der erwähnten Regelverfahren durch Kupplung des Reaktionsteiles mit dem Aktionsteil
oder dem Antriebsmotor mittels veränderlicher Übersetzungen, die z. B. aus zwei
Gleichstrommaschinen bestehen, welche nach der Art der Leonardschaltung miteinander
verbunden sind und bei welchen durch - die Einstellung des Verhältnisses ihrer Feldstärken
das gegenseitige Verhältnis der Umlaufzahlen festgelegt wird. Eine solche Anordnung
ist in dem Patent 197604 beschrieben. Der wesentliche Vorzug dieser Anordnung zum
Regeln der Geschwindigkeit von Maschinen bei gegebener' Geschwindigkeit des Antriebsmotors
.besteht darin, daB der Antriebsmotor stets mit der wirtschaftlichsten Relativgeschwindigkeit
zwischen seinem Aktions- und Reaktionsteil betrieben wird, wodurch Verluste in Regelwiderständen
wegfallen. Dieses Regelverfahren. ist somit geeignet, mit denn Leonardsystem in
Wettbewerb zu treten, da, wenn auch die An-' zahl der erforderlichen elektrischen
Maschinen die gleiche ist, jedoch eine wesentlich bessere
Ansehaffungs-
und Betriebswirtschaftlichkeit erzielt werden kann, da die Hilfsmaschinen nur für
kurzzeitige und nicht für die volle Arbeitsleistung bemessen werden müssen und nur
ein geringer Teil der Gesamtenergie durch sie übertragen werden muß; nämlich derjenige
Teil der Leistung, der sonst in Regelwiderständen vernichtet würde. Trotzdem ist
die Verwendungsmöglichkeit dieser Regelverfahren bis jetzt sehr beschränkt gewesen,
da mit ihnen die Umsteuerung von Umkehrantrieben nur auf unwirtschaftliche und zeitraubende
Weise erzielt werden konnte. Bei den Umsteuerungsbetrieben, für welche der Ersatz
der Leonardsteuerung in Betracht kommen könnte, wie z. B. bei Fördermaschinen und
Umkehrwalzstraßen, ist es notwendig, außerordentlich rasch von., einem Bewegungssinn
auf den anderen übergehen zu können. Anordnungen, die umständliche und zeitraubende
Steuerungsvorgänge verlangen, ehe die anzutreibende Maschine umgesteuert werden
kann, scheiden deshalb für solche Zwecke vollständig aus.
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Bei dem genannten Regelverfahren wird während des Beharrungszustandes
der anzutreibenden Maschine, d. h. während ihres Laufes mit der vollen Geschwindigkeit,
die Antriebskraft unmittelbar vom Hauptmotor auf die Antriebsmaschine übertragen,
während die Hilfsmaschinen hierbei außer Tätigkeit sind. Es ist somit notwendig,
daß der Hauptmotor selbst bei einer Umkehrung der Drehrichtung der Arbeitsmaschine
umgesteuert wird. Die in Frage kommenden Hauptmotoren sind jedoch entweder überhaupt
nicht aus eigener Kraft umsteuerbar bzw. in Gang zu setzen (Einphaseninduktionsmotoren,
Verbrennungsmotoren), wenigstens nicht unter gleichzeitiger größerer Beanspruchung,
oder ihr Anlassen und Umsteuern ist nur mit bedeutenden Energieverlusten durchführbar,
wie z. B. bei Induktionsmotoren. Um deshalb die erforderliche Umsteuerung des Hauptmotors
zu bewerkstelligen, wurde vorgeschlagen, für das Anlassen bzw. Umkehren des Hauptmotors
besondere Anwurfmotoren zu verwenden oder die eine oder die andere Hilfsmaschine
des Systems so auszuführen, daß sie für den Zweck der Umsteuerung aus der Kraftquelle
betrieben werden kann. Z. B. wurde vorgeschlagen, die mit dem Reaktionsteil eines
Einphaseninduktionsmotors (als Hauptmotor) verbundene Gleichstrommaschine so auszubilden,
daß sie vorübergehend als Einphasenhauptschlußmotor zum Zwecke des Anwerfens des
Reaktionsteiles des Hauptmotors in der einen oder in der anderen Richtung benutzt
werden könne. Diese Lösungen der Aufgaben bedingen nicht nur bedeutende zusätzliche
Kosten, sondern sie vermindern auch die Wirtschaftlichkeit des Betriebes, da die
für die Umsteuerung des Hauptmotors erforderlichen Arbeitsleistungen der Kraftquelle
entnommen werden. Außerdem sind solche Lösungen für die geschilderten Zwecke durchaus
nicht zu gebrauchen, da diese Art der Umsteuerung bedeutende Zeitverluste nach sich
zieht, indem der eigentliche Betriebsvorgang, nämlich das Anlassen der Arbeitsmaschine
in umgekehrter Richtung, nur nach vorangegangener zeitraubender Umsteuerung des
Hauptmotors durchführbar ist.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Anlassen und Umsteuern
von Kraftmaschinen, die nach dem beschriebenen Regelverfahren gesteuert werden,
in solcher Weise, daß die Verwendung von zusätzlichen Hilfsmaschinen und die durch
sie bedingten Arbeitsverluste sowie die bei den bekannten Anordnungen bedingten
Zeitverluste vermieden werden. Erreicht wird dieses dadurch, daß die nach einem
vorangegangenen Stillstand des Hauptmotors oder seines Reaktions- oder Aktionsteiles
oder des Geschwindigkeitsteilers erforderliche Hervorbringung der wirtschaftlichen
Relativgeschwindigkeit zwischen Aktions- und Reaktionsteil des Hauptmotors oder
der Normalgeschwindigkeit der Hauptwelle des Geschwindigkeitsteilers, die während
des Betriebes der Arbeitsmaschine vorhanden sein muß, um die Vorteile des Regelverfahrens
zur Geltung zu bringen, während des Arbeitsvorganges der in der Geschwindigkeit
zu regelnden :Maschine und durch die zur Durchführung des Regelverfahrens vorhandenen
Maschinen (Hauptmotor und Hilfsmaschinen des Aktions- und Reaktionsteiles des Geschwindigkeitsteilers
oder des Hauptmotors) erfolgt. Handelt es sich um die Ingangsetzung der gesamten
Betriebseinrichtungen aus dem Stillstand, dann muß der Hauptmotor die Arbeitsmaschine
und die mit ihr verbundene Hilfsmaschine beschleunigen, den Arbeitswiderstand überwinden
und gleichzeitig die Relativgeschwindigkeit zwischen Aktions- und Reaktionsteil
des Hauptmotors oder des Geschwindigkeitsteilers vom Werte Null auf jenen Ziert
verändern, bei dem der wirtschaftliche Betrieb des Hauptmotors gewährleistet ist.
Diese Veränderung der Relativgeschwindigkeit zwischen Aktions- und Reaktionsteil
zum Zwecke der Erreichung einer wirtschaftlichen Betriebsgeschwindigkeit soll im
nachfolgenden als das Anlassen des Hauptmotors bezeichnet werden. Dieses Anlassen
erfolgt nach Obigem bei dem Stillstand aller Teile durch das Drehmoment des Hauptmotors.
Es wird hierbei sowohl auf den Aktions- wie auch auf den Reaktionsteil des Hauptmotors
oder des Geschwindigkeitsteilers das Drehmoment des Hauptmotors einwirken. Um nun
das Anlassen des Hauptmotors möglichst rasch zu bewerkstelligen, wird erfindungsgemäß
der Reaktionsteil bei der Ingangsetzung des Aktionsteiles
freigegeben,
um während der Beschleunigung des Aktionsteiles durch das Drehmoment des Hauptmotors
ebenfalls beschleunigt zu werden.
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Sobald der Hauptmotor einmal in Gang gesetzt worden ist, kann die
Stillsetzung des Aktionsteiles in bekannter Weise durch allmähliche Erhöhung der
Geschwindigkeit des Reaktionsfeiles erfolgen, während die Relativgeschwindigkeit
zwischen dem Reaktions- und dem Aktionsteil einen günstigen wirtschaftlichen Wert
beibehält. Eine Wiederingangsetzung des Aktionsteiles im gleichen Drehsinnne erfolgt
dann durch die Verzögerung des Reaktionsteiles. Soll jedoch der Aktionsteil im umgekehrten
Sinne angelassen (also umgesteuert) werden, dann muß auch der Hauptmotor umgesteuert
werden. Dies könnte durch das Abbremsen des Reaktionsteiles bzw. des Hauptmotors
selbst (bei Verwendung eines Geschwindigkeitsteilers) und nachheriges Anlassen des
Hauptmotors in der vorbeschriebenen Weise erfolgen. Eine weitere Ausgestaltung der
Erfindung besteht darin, daß auch diese zeitraubende und mit Energievernichtung
verbundene Stillsetzung des Reaktionsteiles bzw. des Hauptmotors vermieden wird
und das Anlassen des Hauptmotors während des Arbeitsganges (Verzögerungs- oder Anlaßvorgang)
der Arbeitsmaschine unter möglichster Ausnutzung der bei der Verzögerung oder der
Beschleunigung der Arbeitsmaschine frei werdenden Massenenergien der sich hierbei
verzögernden Teile des ganzen Getriebes erfolgt. Zu diesem Zwecke werden die Hilfsmaschinen,
die mit dem Aktions- und Reaktionsteil des Hauptmotors verbunden sind, in solcher
Weise geschaltet, daß die für das Anlassen des Hauptmotors für den Arbeitsgang in
umgekehrter Richtung erforderlichen Veränderungen der Absolutgeschwindigkeitswerte
des Aktions- und Reaktionsteiles bzw. des Hauptmotors durch die von den Hilfsmaschinen
ausgeübten Drehmomente herbeigeführt werden. Hierbei kann die Arbeitsleistung des
Hauptmotors nach Belieben zur weiteren Unterstützung seines Anlaßvorganges herangezogen
werden. Es ist hierbei zweckmäßig, den Hauptmotor gar nicht oder nur kurzzeitig
mit weniger wirtschaftlichen GeschwindigkeitsWerten zur Wirkung kommen zu lassen.
Dies ist bei entsprechender Bemessung der Massen des Reaktionsteiles möglich.
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Wird z. B. ein Induktionsmotor als Hauptmotor verwendet, dann kann.
man erreichen, daß bei abgeschaltetem Drehfeld die Arbeitsmaschine unter Vermittlung
der Hilfsmaschinen aus den Schwungmassen des Reaktionsteiles so weit beschleunigt
und der Reaktionsteil hierbei so weit verzögert wird, daß nunmehr das Einschalten
des Drehfeldes bei kurzgeschlossenem induzierten Teil des Hauptmotors ohne unzulässige
Stromstöße und ohne alle Verluste in Anlaß- oder Regelwiderständen unter gleichzeitiger
Übernahme der Arbeitsleistung durch den Hauptmotor erfolgt.
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Bei Verwendung von solchen Motoren als Hauptmotoren, die eine wirtschaftliche
Drehmomentsentwicklung innerhalb größerer Geschwindigkeitsbereiche gestatten (wie
z. B. Verbrennungsmotoren), kann die Einschaltung des Hauptmotors schon bei jener
Relativgeschwindigkeit zwischen Aktions- und Reaktionsteil bewirkt werden, bei der
sie zu wirtschaftlicher Arbeitsleistung befähigt sind.
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Bei Verwendung von besonderen Geschwindigkeitsteilern (Umlaufgetrieben)
ist der mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufende Teil des Geschwindigkeitsteilers
ebenso 'wie die beiden anderen Teile mit Massen behaftet. Es kann deshalb dort nicht
bloß ein Ausschalten und Wiedereinschalten des mit gleichbleibender Geschwindigkeit
umlaufenden Teiles bewirkt werden, während z. B. bei Verwendung von Drehfeldmotoren
mit drehbarem Reaktionsteil das nmassenlose Drehfeld sofort umgesteuert werden kann,
sondern es muß eine Verzögerung und eine Wiederbeschleunigung dieses Teiles erreicht
werden. Die hierbei notwendige Aufnahme bzw. Abgabe von Leistungen aus den Massen
des Hauptmotors kann hierbei ebenfalls durch -die Hilfsmaschine des Reaktionsteiles
des Geschwindigkeitsteilers erfolgen. Sie kann aber auch zu beliebigen Teilen durch
Abbremsung des Hauptmotors durch sein eigenes Gegendrehmoment (z. B. Gegenstrombremsung)
und Wiederbeschleunigung desselben durch sein Arbeitsmoment bewirkt werden.
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Im nachfolgenden sollen die beschriebenen Wirkungen an Hand der Zeichnung
näher erklärt werden. Es ist als Beispiel ein Dreiphaseninduktionsmotor M als Hauptmotor
angenommen, dessen Aktionsteil A und Reaktionsteil R drehbar angeordnet sind. Der
Aktionsteil A sei ,beispielsweise mit einer Fördertrommel S und der Hilfsmaschine
H gekuppelt. Der Reaktionsteil R wird durch die Hilfsmaschine B abgebremst @ oder
angetrieben. Die Anker der beiden Hilfsmaschinen B und .H sind unmittelbar miteinander
verbunden und können in der Nullstellung des Steuerhebels G durch den Schalter L
kurzgeschlossen werden, um dadurch bei gleichzeitiger voller Erregung der Hilfsmaschine
H das Festhalten des Ak-
tionsteiles A -und der Fördertrommel S zu bewerkstelligen.
Die beiden Erregerwicklungen der beiden Maschinen H und B liegen unter
Zwischenschaltung von aus- bzw. umschaltbaren Regelwiderständen an einer Gleichstromquelle.
Sie werden durch den Steuerhebel G und die Widerstände Wd beim Bewegen des Steuerhebels
aus seiner Mittellage nach rechts oder links in solcher Weise gesteuert, daß die
Erregung der Maschine H zunächst den Höchst,
wert behält und hierauf
bis auf den Wert Null geschwächt wird, während die Erregung der Maschine B von Null
ansteigend auf den vollen Wert gebracht wird und an dem Wegpunkt, bei welchem die
Schwächung des Feldes der Maschine H einsetzt, voll erregt ist und während der weiteren
Bewegung des Steuerhebels voll erregt bleibt. Bei der Umsteuerung des Steuerhebels
G in der anderen Richtung wird nur der Erregungssinn der Maschine B geändert, derjenige
der Maschine H bleibt unverändert. In der Mittellage des Steuerhebels G kann je
nach den Erfordernissen der übrigen Schalteinrichtungen eine Unterbrechung des Feldes
der Maschine H oder eine weitere Aufrechterhaltung des vollen Erregungswertes bewirkt
werden.
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Im Läuferstromkreis des Aktionsteiles des Hauptmotors .1I liegt ein
Anlaßwiderstand Z'. Die induzierende Wicklung des ReaktionsteilsR des Hauptmotors
ist über drei Schleifringen und einen Umschalter an das Dreiphasennetz angeschlossen.
Der Anlaßwiderstand 7' kann durch beliebige Mittel gesteuert werden in solcher Weise,
daß das durch die Erfindung gegebene Anlaß- und Umsteuerungsverfahren verwirklicht
wird.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel sind selbsttätige
Einrichtungen zur Steuerung des Anlassers und Umschalters vorgesehen, die eine zwangläiifige
Herbeiführung dieses Verfahrens gewährleisten. Bevor auf ihre Wirkungsweise näher
eingegangen wird, Sollen an Hand der beschriebenen Einrichtungen die Anlaß- und
Umsteuerungsvorgänge, die sich bei diesem Anwendungsbeispiel der Erfindung ergeben,
durch die Abb. #2 erörtert werden. Es bedeuten die Linien ;ad die Geschwindigkeit
des Drehfeldes im Motor lI, die Linien ra_4 die Drehzahlen des Aktionsteiles, nR
die Drehzahlen des Reaktionsteiles des Hauptmotors M. Die Linie ia_i zeigt die bei
Umsteuerungsantrieben erforderliche allmähliche Steigerung der Geschwindigkeit bis
auf einen Hüchstwert, einen Beharrungszustand bei diesem Höchstwert und nachfolgende
allmähliche Verzögerung zum Stillstand, eine kurze Arbeitspause und nachfolgende
Beschleunigung in umgekehrter Richtung auf den früheren Gescfvindigkeitshöchstwert
mit nachfolgender Verzögerung zum Stillstand. Sie stellt ein doppeltes Arbeitspiel,
z. B. einer Fördermaschine dar. Solange das Drehfeld eingeschaltet ist, ist der
Wert von salz durch den Wert von itA vorgeschrieben, da iilz gleich ist ii,i minus
i%A (unter Vernachldssigung des Schlupfes). Die Darstellung des Wertes nR entspricht
somit dieser Forderung, solange das Drehfeld eingeschaltet ist. Wie sich aus der
Linie nd ergibt, ist das Drehfeld im angeführten Beispiel zunächst im Drehsinne
des Aktionsteiles eingeschaltet von dem Begina der Ingang-Setzung des Aktionsteiles
bis zu dem Beginn der Ingangsetzung desselben im umgekehrten Sinne. Hierauf ist
das Drehfeld ausgeschaltet und wird kurz vor Beendigung des Anlaufvorganges im umgekehrten
Sinne wieder eingeschaltet. Aus dieser Darstellung ist zu ersehen, daß der Anlaß-
und Umsteuerungsvorgang der anzutreibenden Maschine S durch die Hervorbringung der
für den Betrieb erforderlichen wirtschaftlichsten Relativgeschwindigkeit zwischen
Aktions- und Reaktionsteil des Hauptmotors 1I (Zustand IU - nA -?-
3aR) in keiner Weise verzögert wird, da sich das Anlassen, Abbremsen und Umsteuern
des Hauptmotors während des Anlassens und Umsteuerns der Arbeitsmaschine S abspielt.
Um dies zu erreichen, wird das Drehfeld gleichzeitig mit der Ingangsetzung des Aktionsteiles
<'1 eingeschaltet und der Reaktionsteil R durch das hierbei entstehende Reaktionsmoment
beschleunigt.Um dabei den Motor 1I zu günstiger Wirkung zu bringen, wird der Anlaßwiderstand
7' entsprechend dem jeweiligen Wert der Schlüpfung zwischen A und R verändert. Da
die Zeit, innerhalb welcher die vollständige Kurzschließung des Anlaßwiderstandes
möglich ist, durch das gleichzeitige Ingangsetzen von Aktions- und Reaktionsteil
wesentlich verkürzt wird, z. B. bei gleichraschem Beschleunigen beider Teile auf
die Hälfte der Zeit, die zur Ingangsetzung des einen Teiles allein erforderlich
wäre, wird somit ein großer Teil der Anlaßverluste gegenüber jenem Anlaßverfahren
gespart, bei dem der Reaktionsteil vor der Ingangsetzung des Aktionsteiles mittels
Anlaßwiderständen in Gang gesetzt wird.
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Vor Beginn des Umsteuerns des Aktionsteiles wird das Drehfeld abgeschaltet.
Das Beschleunigen des Aktionsteiles erfolgt dann durch die Hilfsmaschine H unter
Abbremsung des Reaktionsteiles R durch die Bremsmaschine B. Zu diesem Zwecke wird
der Steuerhebel G über die Nullage hinaus in der anderen Richtung ausgelegt, dadurch
der Kurzschluß der Maschine H und die Abbremsung von S aufgehoben und der Hilfsmaschine
H Strom in umgekehrter Richtung wie beim erstmaligen Anlassen zugeführt. Da die
:Maschine B zunächst mit voller Geschwindigkeit läuft, genügt eine geringe Erregung,
um das erforderliche Drehmoment der :Maschine H zu erzeugen. Diese beschleunigt
sich nunmehr unter gleichzeitiger Verzögerung von R und B. Da die Massenenergien
der zu beschleunigenden bzw. zu verzögernden Teile in quadratischem Verhältnis zu
ihren Drehzahlen stehen, kann die :Maschine S anfangs rasch beschleunigt werden,
während sich R und B nur wenig verzögern. Mit zunehmender Geschwindigkeit von A
und H verlangsamt sich die Beschleunigung und erhöht sich die Verzögerung von R.
Maxs könnte bei entsprechender
Bemessung der Massen beider Teile
den Aktionsteil bis auf den vollen Geschwindigkeitswert beschleunigen unter Abbremsung
von R zum Stillstand. Dadurch wäre es möglich, Anlaßverluste beim Umsteuern vollständig
zu-vermeiden. Mit Rücksicht auf den bei verschiedenen Arbeitsgängen ungleichen Leistungsbedarf
der Arbeitsmaschine S empfiehlt es sich jedoch, den Beschleunigungsvorgang nicht
ausschließlich durch'die Hilfsmaschine zu bewerkstelligen, sondern je nach den Betriebsverhältnissen
während der gewünschten Beschleunigungszeit zu mehr oder minder großem Teil auch
durch Arbeitsleistung des Hauptmotors M. Dieser Fall ist bei der Abb. 2 dargestellt.
Hier wird das Drehfeld an einem Zeitpunkt eingeschaltet, an welchem die Relativgeschwindigkeit
zwischen n., und nR etwa drei Viertel des Wertes na beträgt. Es ist also
jener Punkt überschritten, an welchem der Motor nur auf den Aktionsteil treibend
und auf den Reaktionsteil bremsend einwirken würde, sobald das Drehfeld eingeschaltet
ist, was der Fall ist, sobald die Einschaltung bei einem Relativgeschwindigkeitswert
erfolgt, der größer ist als nd. Der Hauptmotor M wirkt somit bei der Einschaltung
auf seine beiden Teile treibend und beschleunigt dadurch die Erreichung der wirtschaftlichsten
Relativgeschwindigkeit, wobei er durch die weitere Abbremsung des Reaktionsteiles
durch die Maschine B und die Überführung der dadurch frei werdenden Leistung an
die Welle der Arbeitsmaschine S unterstützt wird. Es wird somit sehr rasch jener
Wert der Schlüpfung erreicht, bei dem der vollständige Kurzschluß des Anlassers
T erfolgen kann, worauf die weitere Beschleunigung von S durch die Wiederverzögerung
des vorher durch das Reaktionsmoment des Motors M in umgekehrter Richtung in Bewegung
gesetzten Reaktionsteiles R erfolgt.
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In Abb. 2 ist durch mit Querstrichen versehenen Linien der Geschwindigkeitswert
dargestellt, der sich durch Abzug des Wertes n.A vom Werte nd ergibt. Dieser Wert
abzüglich des Wertes nB ergibt die absolute Schlüpfung des Hauptmotors und somit
einen Maßstab für die Leistungsverluste im Anlasser T, die durch die schraffierten
Flächen dargestellt werden.
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Bei den Vorgängen nach Abb. 2 kann natürlich die Einschaltung des
Drehfeldes in umgekehrter Richtung zu einem beliebig früheren Zeitpunkt, allenfalls
unmittelbar nach der Ausschaltung desselben erfolgen. Dadurch werden natürlich die
Verluste in den Anlaßwiderständen wesentlich erhöht, der Anlaßvorgang jedoch durch
die frühere Arbeitswirkung des Hauptmotors M unterstützt. Selbst die hierbei allenfalls
auftretende Gegenstrombremsungwirkt in dem Sinne der raschesten Hervorbringung der
wirtschaftlichsten Relativgeschwindigkeit des Hauptmotors.
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Die geschilderten Steuervorgänge können von Hand aus ohne weiteres
eingeleitet werden, allenfalls durch entsprechende Verbindung des Steuerhebels G
mit dem Kontakthebel des Anlaßwiderstandes T und den Umschaltern des Motors M. Um,
die Vorgänge in richtiger Weise zwangläufig berbeizuführen und alle Teile vor Überbeanspruchungen
zu schützen, können auch selbsttätige Einrichtungen verwendet werden. Ein Beispiel
einer solchen Anordnung ist in Abb. z dargestellt. Bei dieser Anordnung wird der
Anlasser T in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit des Hauptmotors M z. B.
durch ein Fliehkraftpendel F in solcher Weise verstellt, daß die Größe des eingeschalteten
Widerstandes der Größe des vorhandenen Schlupfes annähernd entspricht. Zu diesem
Zwecke erfolgt der Antrieb des Fliehkraftpendels durch die Summe-(algebraische Differenz)
der Drehzahlen des Aktions- und Reaktionsteiles des Hauptmotors. Die Summiqrung
dieser Geschwindigkeiten kann durch ein Differentialgetriebe K oder ähnliche an
sich bekannte Mittel erfolgen. Zu Beginn der Ingangsetzung des Motors M stehen seine
beiden Teile A und R still. Die Muffe des Fliehkraftpendels ist in der tiefsten
Stellung. Der Anlaßwiderstand T ist voll eingeschaltet und mit zunehmender Geschwindigkeit
beider Teile A und R erhöht sich die Geschwindigkeit des Fliehkraftpendels, und
es verstellt dadurch den Anlasser T. Bei voller Relativgeschwindigkeit beider Teile
besitzt das Fliehkraftpendel die größte Geschwindigkeit und hält den Anlasser T
kurzgeschlossen. Diese Stellung bleibt unverändert aufrecht, obwohl sich die Absolutwerte
der Drehzahlen mA und nR während der weiteren Vorgänge ändern. Bei Beginn
der Umsteuerung vermindert sich die Relativgeschwindigkeit zwischen A und R. Das
Fliehkraftpendel stellt den Anlasser T allmählich in die tiefste Lage und schaltet
bei weiterer Verzögerung von R und Beschleunigung von A die Widerstände T allmählich
wieder aus, und. zwar stets so, daß bei der Einschaltung des Drehfeldes an irgendeiner
Stellung der erforderliche Anlaßwiderstand im Läuferstromkreis eingeschaltet liegt.
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Bei der in der Abb. r und 2 dargestellten Anordnung wurde angenommen,
daß die Umsteuerung des Hauptmotors zu einem Zeitpunkt erfolgt, bei welchem durch
die Beschleunigung des Aktionsteiles und die Verzögerung des Reaktionsteiles durch
die Hilfsmaschinen bei der Einschaltung des Hauptmotors im Sinne der Drehrichtung
des Aktionsteiles ein Schlupf entsteht, der gleich oder kleiner ist als roo v. H.
Grundsätzlich. kann jedoch bei dem Steuerungsverfahren gemäß der Erfindung die Mitwirkung
des Hauptmotors auch schon an einem früheren
Zeitpunkt der Umsteuerung
der Arbeitsmaschine eingeleitet werden. Es sind hierbei zwei Möglichkeiten vorhanden.
Man kann entweder den Hauptmotor im gleichen Drehsinne noch länger eingeschaltet
halten, als es in Abb. 2 angenommen ist, oder man kann ihn früher im umgekehrten
Sinne einschalten als nach Abb. 2. In beiden Fällen arbeitet der :Motor zunächst
mit einem Schlupf von mehr als zoo v. H. Im ersten Falle wirkt das zwischen seinen
beiden Teilen erzeugte Drehmoment beschleunigend auf den Aktionsteil und verzögernd
auf den Reaktionsteil. Im zweiten Falle umgekehrt, beschleunigend auf den Reaktionsteil
und verzögernd auf den Aktionsteil. Trotz dieses Unterschiedes der Wirkung wird
dennoch in beiden Fällen die Arbeitsleistung des Hauptmotors dazu benutzt, den zum
wirtschaftlichen Betrieb erforderlichen günstigsten Relativgeschwindigkeitswert
zwischen seinen beiden Teilen innerhalb der Arbeitsperiode der Arbeitsmaschine sehr
rasch zu erreichen und dadurch die Wirtschaftlichkeit des Regelverfahrens zu fördern..
Im ersten Falle wird die Arbeitsleistung des Hauptmotors über die Hilfsmaschinen
geleitet. Im zweiten Falle wirkt sie unmittelbar im beabsichtigten Sinne, und diese
Anordnung ist deshalb die zweckmäßigere.
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Wird bei der Umsteuerung Gegenstrombremsung verwendet, dann kann man
mit an sich bekannten Mitteln bei der Einschaltung des Drehfeldes entgegen dem Relativdrehsinn
von Aktions- und Reaktionsteil des Hauptmotors das Fliehkraftpendel in solcher Weise
mit einem für die Gegenstrombremsung und das Anlassen geeigneten Widerstand Z' in
Verbindung bringen, daß es während des Laufes des Motors gegen das Drehfeld durch
die Verringerung der Summe nA plus -,x den Widerstand von einem dem doppelten Werte
von n.a entsprechenden Viert auf den für den einfachen Wert n"i beim Einsetzen des
Gleichlaufes von Motor und Drehfeld und durch die hierauffolgende Vergrößerung der
Summe nk plus nA den Widerstand wie beim Anlassen in der vorbeschriebenen Vereise
auf den Wert Null vermindert.
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Eine einfache Steuerungsweise erzielt man mit an sich bekannten Anordnungen
durch Zuschaltung eines der vollen Schlupfspannung entsprechenden Zusatzwiderstandes
in den Stromkreis des Anlaßwiderstandes T, sobald der relative Drehsinn der beiden
Teile des Motors dem Drehfelddrehsinn entgegengesetzt gerichtet ist. Dieser Widerstand
wird kurzgeschlossen, sobald sich der Schlupf des Motors auf einen Wert von unter
zoo Prozent vermindert hat.
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Bei einer solchen selbsttätigen Steuerung des Anlaßwiderstandes T
wird zweckmäßig auch die Umschaltung des Motors 1'1 selbsttätig vorgenommen. Dies
kann z. B. durch die Anwendung von zwei Schützen 0 und P in Abb. t geschehen. Die
Einschaltung eines dieser Schütze wird beim Auslegen des Steuerhebels aus der Mittellage
durch den Umschalter Z vorbereitet, aber nicht ausgeführt. Die tatsächliche Einschaltung
wird durch den Verriegelungskontakt Q am Anlasserhebel T so lange
verhindert, bis dieser Anlasser in die Höchstwiderstandsstellung gelangt ist. Dies
wird bei der dargestellten Einrichtung eintreten, sobald die Relativgeschwindigkeit
zwischen Aktions- und Reaktionsteil durch die eingeleitete Umsteuerung auf den Wert
nd gesunken ist. Es kann aber auch durch das Auslösen einer Rückführkraft, die auf
den Anlasserhebel wirkt, z. B. durch das Schließen des Umschalters Z bewerkstelligt
werden. Sobald sich der Anlasser in der Höchstwiderstandsstellung befindet, wird
durch den Schalter Q der Stromkreis für eines der beiden Schützen geschlossen, der
Hauptmotor M erhält Drehmoment und beschleunigt seine beiden Teile im Sinne der
Hervorbringung des wirtschaftlichsten Relativgeschwindigkeitswertes, wobei der Anlaßwiderstand
durch die selbsttätige Anlaßvorrichtung entsprechend der Veränderung des Motorschlupfes
verstellt und schließlich kurzgeschlossen wird. Um hierbei ein Wiederausschalten
der Schütze zu verhindern, schließen diese in der Einschaltstellung die Überbrückungsschalter
W oder X.
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Die Schaltkontakte U und V dienen in bekannter Weise zur Verhinderung
des Umschaltens vor der tatsächlich erfolgten Ausschaltung des Motors M durch das
Öffnen des vorher benutzten Schützes.
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Die beschriebenen Ausführungsformen stellen nur Beispiele der Durchführung
des Erfindungsgedankens dar. Grundsätzlich kann das An- i laß- und Umsteuerungsverfahren
für beliebige Motorgattungen verwendet werden, auch für den Betrieb beliebiger Arbeitsmaschinen,
z. B. Schwungradpuffer usw., und zwar sowohl bei ortsfesten Motoren unter Verwendung
von i mechanischen Geschwindigkeitsteilern wie bei Motoren, die durch drehbare Anordnung
ihres Aktions- und Reaktionsteiles selbst die Geschwindigkeitsteilung ermöglichen.
Das Gegeneinandertreiben von Aktions- und Reaktionsteil des Motors oder des Geschwindigkeitsteilers
kann durch das Drehmoment des Hauptmotor oder durch die Hilfsmaschinen nicht nur,
wie in Abb.2 dargestellt, während des Beschleunigungsvorganges des Aktionsteiles,
sondern auch während des Verzögerungsvorganges des Aktionsteiles bewirkt werden.
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Ein wesentlicher Vorzug der Regelverfahren, auf die sich die Erfindung
bezieht, besteht darin, daß bei Verwendung von solchen Maschinen als Hauptmotoren,
deren Geschwindigkeit sich mit ihrer Belastung nur wenig verändert,
z.
B. Drehfeldmotoren, auch bei der Einstellung beliebiger, von der Hauptmotorgeschwindigkeit
abweichender Geschwindigkeitswerte der Arbeitsmaschine unter Voraussetzung der Verwendung
geeigneter Hüfsmaschinen, z. B fremderregter Gleichstromnebenschlußmaschinen, die
Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine nahezu eindeutig durch die Einstellung des Verhältnisses
der Erregung der beiden Hilfsmaschinen gegeben ist. Diese Eindeutigkeit der Geschwindigkeitseinstellung
ist jedoch bei diesem Regelverfahren nur so lange vorhanden, als die Geschwindigkeit
des Hauptmotors von seiner Belastung nur wenig beeinflußt wird, z. B. bei Verwendung
von Drehfeidmotoren mit kurzgeschlossener Läuferwicklung. Bei der Anwendung der
Erfindung ist während des Anlaß- oder Umsteuerungsvorganges jener Betriebszustand
des Hauptmotors nicht immer vorhanden, der die Voraussetzung für die Eindeutigkeit
der Geschwindigkeitseinstellung der Arbeitsmaschine bildet. Erfindungsgemäß soll
deshalb diese Eindeutigkeit der Geschwindigkeitseinstellung durch zusätzliche Beeinflussung
der Erregung der Gleichstromhüfsmaschinen mit an sich bekannten Einrichtungen erzwungen
.werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß selbsttätig wirkende Widerstandsregler
in den Erregerstromkreis gelegt werden, die in Abhängigkeit von der Größe der Belastung
des Hauptmotors und von der Größe der ihm, vorgeschalteten Widerstände oder in Abhängigkeit
von den Abweichungen der durch die Einstellung des Steuerhebels vorgeschriebenen
Geschwindigkeitswerte von den tatsächlichen Geschwindigkeitswerten das durch den
Steuerhebel eingestellte Verhältnis der Erregungen der beiden Hilfsmaschinen in
solcher Weise verändern, wie zur Herbeiführung des gewünschten Geschwindigkeitswertes
notwendig ist.