DE446663C - Method for operating electric motors that are used to drive machines with fluctuating power consumption - Google Patents

Description

Verfahren zum Betrieb von Elektromotoren, die zum Antrieb von Arbeitsmaschinen mit schwankendem Kraftverbrauch dienen. Eine große Anzahl von Arbeitsmaschinen arbeitet mit schwankendem Kraftverbrauch, und zwar unterscheidet man zwischen solchen Maschinen, bei denen der Kraftverbrauch periodisch schwankt, wie z. B. bei Hobelmaschinen und Selbstspinnern, und solchen, bei denen die Schwankungen des Kraftverbrauches nicht an bestimmte wiederkehrende Zeitabschnitte gebunden sind, wie z. B. bei Drehbänken und ähnlichen Werkzeugmaschinen. In vielen Fällen ist der antreibende Motor nicht starr mit der Arbeitsmaschine verbunden, sondern nachgiebig mit ihr gekuppelt, damit bei plötzlich verlangtem größeren Drehmoment oder größerer Drehzahl die Arbeitsmaschine stoßfrei beschleunigt wird. Als nachgiebige Kupplungen verwendet man z. B. Rutschkupplungen oder Riementriebe. Der Vorgang bei der Beschleunigung des angetriebenen Teiles ist dabei so, daß seine Drehzahl stetig bis zur Erreichung eines Höchstwertes steigt, wobei der antreibende Motor zunächst etwas abfällt, also der geringeren Drehzahl des angetriebenen Teiles entgegenkommt, um dann ebenfalls wieder stetig anzusteigen, bis die beiden Drehzahlen des antreibenden Motors und des angetriebenen Teiles gleich sind. Der Unterschied zwischen den beiden Drehzahlen ist der Schlupf, er äußert sich zum einen Teil z. B. im Gleiten des Riemens oder der Rutschkupplung, zum anderen Teil im Motorschlupf.Method for operating electric motors used to drive work machines serve with fluctuating power consumption. A large number of work machines are working with fluctuating power consumption, a distinction is made between such machines, in which the power consumption fluctuates periodically, such. B. with planing machines and Self-spinning, and those in which the fluctuations in power consumption are not are tied to certain recurring time periods, such as B. on lathes and similar machine tools. In many cases the driving motor is not rigidly connected to the working machine, but rather flexibly coupled to it, so in the event of a suddenly required greater torque or greater speed, the driven machine is accelerated smoothly. The flexible couplings are used, for. B. Slipping clutches or belt drives. The process of accelerating the driven part is in such a way that its speed increases steadily until it reaches a maximum value, whereby the driving motor initially drops slightly, i.e. the lower speed of the driven part comes towards you, then also steadily increases again, until the two speeds of the driving motor and the driven part are the same are. The difference between the two speeds is the slip, it expresses itself on the one hand z. B. in the sliding of the belt or the slip clutch, on the other hand Part in motor slip.

Die Abb. r veranschaulicht diese Schlupfverhältnisse; in der Abszisse ist die Zeit und in der Ordinate sind die Drehzahlen aufgetragen. r ist die Drehzahl des treibenden Motors und 2 die des angetriebenen Teiles einer Maschine. Die Drehzahl des Motors sinkt zunächst unter die betriebsmäßige höhere Drehzahl, die durch die Linie 3 gekennzeichnet ist, sie hat bei q. ihren niedrigsten Wert und erreicht bei 5 den höheren Betriebswert. Die Schau-Jinie 2 des angetriebenen Teiles steigt stetig an, bis sie ebenfalls bei 5 die Linie 3 erreicht. Die in der Fläche 6 liegenden Ordinaten ergeben die Größe des Schlupfes im Kupplungsorgan; die Ordinaten der Fläche 7 veranschaulichen die Größe des Schlupfes im Motor. Die Summe der zusammengehörenden Ordinaten von 6 und 7 ergeben den gesamten Schlupf.Fig. R illustrates these slip conditions; in the abscissa is the time and the speeds are plotted on the ordinate. r is the speed of the driving motor and 2 that of the driven part of a machine. The speed of the motor initially sinks below the operational higher speed, which is caused by the Line 3 is marked, it has at q. its lowest value and reaches at 5 the higher operating value. The show-Jinie 2 of the driven part increases steadily until it also reaches line 3 at 5. Those lying in the area 6 Ordinates give the size of the slip in the coupling member; the ordinates of the area 7 illustrate the amount of slip in the engine. The sum of what belongs together Ordinates of 6 and 7 give the total slip.

Wenn es nun gelingt, die Zeit der Beschleunigung bis zum Punkte 5 abzukürzen, d. h. den Punkt 5 weiter nach links zu verschieben, so bedeutet das einen Gewinn an Zeit und somit eine erhöhte Leistung der Arbeitsmaschine.If it is now possible to reduce the time of acceleration up to point 5 to abbreviate, d. H. moving point 5 further to the left means a gain in time and thus an increased performance of the work machine.

Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, zum Beginn der erhöhten Arbeitsleistung, d. h. also zu der Zeit Null, die Spannung zu erhöhen, um ein steileres Ansteigen der Kurve :2 zu erreichen. Dies geschieht aber dann lediglich auf Kosten des Motorschlupfes, der dann verschwindend klein wird, wodurch fast der ganze Schlupf auf das Kupplungsorgan, also z. B. auf den Riemen, übergeht. Dies hat eine erhöhte Abnutzung der Kupplungsorgane zur Folge und führt zu einem unwirtschaftlichen Betriebe. Auch kann die Beschleunigung des angetriebenen Teiles zu groß werden, also stoßartig erfolgen, wodurch die Güte des Arbeitserzeugnisses der Maschine leidet. Die Betriebsverhältnisse, die sich durch eine solche Spannungserhöhung beim Beginn der erhöhten Arbeitsleistung ergeben, sind gestrichelt in der Abb. i wiedergegeben. i i ist die Kurve der Motordrehzahl, 12 die Kurve der Geschwindigkeit des angetriebenen Organes der Arbeitsmaschine, und 15 ist der Punkt, in dem die höhere Betriebsdrehzahl erreicht ist. Aus diesen Kurven ergibt sich ohne weiteres, daß fast der ganze Schlupf im Übertragungsorgan liegt.It has now been proposed that at the beginning of the increased work performance, d. H. so at the time zero to increase the voltage to a steeper rise the curve: 2 to be reached. However, this only happens at the expense of the motor slip, which then becomes vanishingly small, whereby almost all of the slip is on the coupling element, so z. B. on the belt. This has an increased wear and tear on the coupling elements result and leads to uneconomical operations. Also can speed up of the driven part become too large, that is, abruptly, which reduces the quality of the work product of Machine suffers. The operating conditions, which is caused by such an increase in tension at the beginning of the increased work performance are shown in dashed lines in Fig. i. i i is the curve of the engine speed, 12 the curve of the speed of the driven member of the working machine, and 15 is the point at which the higher operating speed is reached. From these Curves it is easy to see that almost all of the slippage is in the transmission organ lies.

Zur Vermeidung dieses Übelstandes sieht die Erfindung ein Verfahren zuni Betrieb von Elektromotoren vor, die zum Antrieb von Arbeitsmaschinen mit schwankendem Kraftverbrauch dienen, bei denen zwischen Motor und Maschine eine nachgiebige Kupplung eingeschaltet ist, die bei plötzlichem Anstieg des Kraftverbrauches unter Schlüpfung eine sanfte Beschleunigung ergibt, indem die Drehmomentscharakteristik des Motors erst nach dem Beginn eines höheren Kraftverbrauches selbsttätig durch an sich bekannte Mittel, wie Spannungserhöhung, Bürstenverschiebung, Polumschaltung, Widerstandsregelung usw., ebenfalls erhöht wird. Besonders günstig gestalten sich die Verhältnisse dann, wenn das Drehmoment des Motors in der Nähe seines größten Drehzahlabfalles, also z. B. im Punkt 4 der Abb. i, erhöht wird.To avoid this disadvantage, the invention provides a method Zuni operation of electric motors, which are used to drive machines with fluctuating Serve power consumption, where there is a flexible coupling between the engine and the machine is switched on, which slips when there is a sudden increase in power consumption a smooth acceleration results by changing the torque characteristics of the engine only after the start of a higher power consumption automatically by known ones Means such as voltage increase, brush shifting, pole changing, resistance control etc., is also increased. The conditions are particularly favorable if when the engine torque is near its greatest drop in speed, that is z. B. at point 4 of Fig. I, is increased.

Die Abb.2 gibt ein Beispiel für die Erfindung. Es ist i die Kurve der Motordrehzahl und 2 die Kurve der Drehzahl der angetriebenen Arbeitsmaschine. 3 bezeichnet die höhere Betriebsdrehzahl, und 4 ist der Punkt des größten Drehzahlabfalles des Motors. Die Drehzahlen des Motors und der angetriebenen Arbeitsmaschine erreichen bei 5 die höhere betriebsmäßige Drehzahl. Diese Kurven entsprechen den mit gleichen Bezugszeichen versehenen Kurven der Abb. i. Nach dem Beginn eines höheren Kraftverbrauches wird nun nach der Erfindung z. B. im Punkt 4, entsprechend der Zeit 34, das Drehmoment des Motors selbsttätig erhöht. Hierdurch folgt die Motordrehzahl der Kurve 21 und die Drehzahl der angetriebenen Arbeitsmaschine, beginnend beim Punkt 24, der Kurve 22, um im Punkt 25 die höhere Betriebsdrehzahl 23 zu erreichen, die z. B. um ein geringes höher liegen kann als die ursprüngliche Kennlinie 3. Aus dem Schaubild ergibt sich ohne weiteres, daß die Schlupfv erhältnisse bis zur Zeit 34 gegenüber der üblichen Anordnung die gleichen sind, d. h. die Beanspruchung der Übertragungsorgane ist unverändert geblieben. Die Verschiebung des Schlupfver- 1 hältnisses nach der Zeit 34 ist aber ungefährlich, da die größte Beanspruchung der übertragun.gsorgane gleich im Anfang der Beschleunigung liegt. Die neuen Verhältnisse des Schlupfes ergeben sich aus den Ordinaten der beiden Flächen 16 und 17. Die gewonnene Zeit geht aus den Punkten 35 und 45 hervor, die den Punkten 25 und 5 entsprechen. Die Ordinaten der Fläche 26 ergeben die Verminderung des Schlupfes für das Übertragungsorgan und die der Fläche 27 die Verminderung für den Motor. In der Abb. 2 ist ferner das Drehmoment als Kurve 8 eingezeichnet; bei Erhöhung des Drehmomentes zur Zeit 34 folgt das Drehmoment vom Punkt 14 ab der Kurve 28, die beispielsweise nach ihrem Abklingen um ein geringes höher liegt als die Kurve B.Fig.2 gives an example of the invention. It's i the curve the engine speed and 2 the curve of the speed of the driven machine. 3 indicates the higher operating speed, and 4 is the point of greatest speed drop of the motor. Reach the speeds of the engine and the driven machine at 5 the higher operational speed. These curves correspond to those with the same Curves of Fig. I provided with reference symbols. After the start of higher power consumption is now according to the invention z. B. in point 4, corresponding to the time 34, the torque of the motor increases automatically. As a result, the engine speed follows the curve 21 and the speed of the driven machine, starting at point 24 of the curve 22 to achieve the higher operating speed 23 at point 25, the z. B. to a may be slightly higher than the original curve 3. From the diagram it is easy to see that the slip conditions up to time 34 opposite are the same as the usual arrangement, i.e. H. the stress on the organs of transmission has remained unchanged. The shift in the slip ratio after the Time 34 is not dangerous, however, as it puts the greatest strain on the transmission organs is right at the beginning of the acceleration. The new conditions of the slip result from the ordinates of the two surfaces 16 and 17. The time gained is evident from points 35 and 45, which correspond to points 25 and 5. the Ordinates of the surface 26 result in the reduction of the slip for the transmission element and that of surface 27 is the reduction for the engine. In Fig. 2 is also that Torque shown as curve 8; when the torque is increased at time 34 the torque follows from point 14 from curve 28, for example after her Decay is slightly higher than curve B.

Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich nicht nur für Arbeitsmaschinen mit periodisch schwankendem Kraftverbrauch anwenden, sondern wird mit Vorteil überall da Verwendung finden können, wo sich der Kraftverbrauch häufiger ändert und wo vor allem ein sanfter Anlauf erwünscht ist. Größtmögliche Schonung sowohl der Übertragungsorgane wie auch der Arbeitsmaschine und des Motors selbst, Abkürzung der Arbeitszeit und Verfeinerung der Güte des von der Maschine verarbeiteten Materials, Besserung des Wirkungsgrades und günstige Beeinflussung der Phasenverschiebung, also erhöhte Wirtschaftlichkeit, bilden die wesentlichsten Vorteile der Erfindung.The method according to the invention can not only be used for work machines Apply with periodically fluctuating power consumption, but will be beneficial everywhere can be used where the power consumption changes more frequently and where before a gentle start-up is desirable. Greatest possible protection of both the transmission organs as well as the work machine and the motor itself, shortening of working hours and Refinement of the quality of the material processed by the machine, improvement of the Efficiency and favorable influence on the phase shift, i.e. increased profitability, constitute the main advantages of the invention.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betrieb von Elektromotoren, die zum Antrieb von Arbeitsmaschinen mit schwankendem Kraftverbrauch dienen, wobei zwischen Motor und Maschine eine nachgiebige Kupplung eingeschaltet ist, die bei plötzlichem Anstieg des Kraftverbrauches unter Schlüpfung eine sanfte Beschleunigung ergibt, dadurch gekennzeichnet daß die Drehmomentcharakteristik des Motors erst nach dem Beginn eines höheren Kraftverbrauches selbsttätig durch an sich bekannte Mittel, wie Spannungserhöhung, Bürstenverschiebung, Polumschaltung, Widerstandsregelung usw., ebenfalls erhöht wird. PATENT CLAIMS: i. Method of operating electric motors that serve to drive machines with fluctuating power consumption, with between Motor and machine a flexible coupling is switched on, which in the event of a sudden Increase in power consumption during hatching results in a gentle acceleration, characterized in that the torque characteristics of the motor only after Start of a higher power consumption automatically by means known per se, such as voltage increase, brush displacement, pole switching, resistance control etc., is also increased. 2. Verfahren nach dem Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment des Motors in der Nähe seines größten Drehzahlabfalles erhöht wird.2. The method according to claim i, characterized in that that the torque of the engine increases in the vicinity of its greatest drop in speed will.