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Regelschaltung-für mehrere elektrische Maschinen, insbesondere für
Mehrmotorenantriebe Bei Arbeitsmaschinen, die durch mehrere Elektromotoren angetrieben
werden,, wird häufig die Forderung gestellt, daß ein Regelimpuls,' der - einem dieser
Antriebsmotoren erteilt wird, sich zwangsläufig und gleichzeitig auf alle oder einen
Teil der übrigen Antriebsmotoren überträgt. Bei Papiermaschinen beispielsweise,
die mit Mehrmotorenantrieb arbeiten, kann es vorkommen, daß.sich die Papierbahn
an einer Stelle zwischen zwei Walzen wirft, weil die Drehzahl der nächstfolgenden
Walzen zu klein ist. Die diesen Walzen zugeordneten Antriebsmotoren müssen dann
auf eine etwas höhere Drehzahl eingestellt werden, ohne daß dabei das Drehzahlverhältnis
dieser Motoren zueinander-geändert wird. Ein anderes Beispiel sind die kontinuierlich
angetriebenen Walzenstraßen. Auch bei diesen muß unter Umständen die Drehzahl einer
bestimmten Anzahl von Antriebsmotoren zwangsläufig und gleichzeitig nach oben oder
unten geändert werden.
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Eine Papiermaschine wird bekanntlich mit Arbeitsgeschwindigkeiten
in der Größenordnung von o,i bis maximal 5 m/Sek. betrieben: Für eine bestimmte
Papiersorte werden die Regelapparate des Mehrmotorenantriebes auf einen bestimmten
Wert eingestellt- und behalten diese Einstellung so lange bei, wie dieselbe Papiersorte
hergestellt wird Änderungen werden häufig erst nach mehreren Tagen notwendig. Wenn
bei einer Papiermaschine die Hintereinanderschaltung von mehreren Regeleinrichtungen
des Mehrmotorenantriebes überhaupt verwendet wird, so ist sie meistens nur erforderlich,
wenn insbesondere 'zu Beginn der Herstellung einer neuen- Papiersorte Unterschiede
in der Zugspannung zwischen einzelnen Teilen der Papiermaschine beseitigt werden
sollen. Es handelt sich hier stets mehr um Einstellbewegungen als eigentlich um
Regelbewegungen. Der Vorgang der Einregelung der einzelnen Motoren spielt sich in
der Weise ab, daß der Bedienungsmann durch Betätigung der betreffenden Regler einen
Regelimpuls gibt. Dieser Regelimpuls wirkt sich infolge des verhältnismäßig langsamen
Ablaufes der Regelbewegungen nicht sofort, sondern erst allmählich auf den zugehörigen
Antriebsmotor als Drehzahlverstellung aus, so daß der Bedienungsmann die Einstellung
in -aller Ruhe und mit der hier unbedingt ' notwendigen Feinheit vornehmen kann.
Voraussetzung für die Verwendungsmöglichkeit einer derartigen Apparatur ist jedoch,
daß genügend Zeit für die Durchführung der Einreglung zur Verfügung steht, was auch
bei Papiermaschinenantrieben der Fall ist. Man- kann sich :daher hier ohne weiteres
mit den bei -den
bekannten Einrichtungen vorgesehenen Apparaten,
wie verstellbare Riementriebe usw. begnügen.
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Viel schwieriger liegen die Verhältnisse dagegen insbesondere bei
einer solchen zur Herstellung von Draht bei einer kontinuierlichen Walzenstraße.
In Übereinstimmung mit der Papiermaschine muß auch hier eine präzise und zuverlässige
Feineinstellung und Feinregelung der Drehzahl der einzelnen Motoren möglich sein.
Der Grund liegt darin, daß bei einer kontinuierlichen Drahtstraße auf keinen Fall
zwischen den einzelnen Walzgerüsten Zugspannungen auf das Material ausgeübt werden
und andererseits auch keine unzulässigen großen Schlingen zwischen den Gerüsten
auftreten dürfen. Obwohl die Bedingung der Feinregelung die gleiche ist wie bei
Papiermaschinen, sind aber die Anforderungen, die an die Regelapparatur gestellt
werden müssen, bedeutend schwieriger, weil die Materialgeschwindigkeit 15 bis 25
m[Sek. beträgt, also fast D-Zuggeschwindigkeit erreicht, und ein Arbeitsvorgang,
d. h. also das Auswalzen eines Stabes, nur i bis 2 Minuten dauert. Jeder Regelvorgang
muß daher innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden. Darüber hinaus hat die Erfahrung
gezeigt, daß .bei kontinuierlichen Drahtstraßen selbst bei Auswalzen des gleichen
Materials nicht immer mit der einmal getroffenen Drehzahleinstellung der Motoren
gearbeitet werden kann. Infolge von mehr oder weniger großen Temperaturunterschieden
zwischen den einzelnen Stäben, ja sogar von Temperaturunterschieden zwischen Anfang
und Ende bei ein und demselben Stab. Auch infolge unterschiedlichen Materialgefüges
muß die Möglichkeit bestehen, während des nur i bis 2 Minuten dauernden Walzprozesses
selbst in die Drehzahlabstufung einzugreifen. Bei der außerordentlich großen Geschwindigkeit
des Walzgutes und der bereits erwähnten kurzen Zeit des Walzvorganges liegt es auf
der Hand, daß unbedingt für eine möglichst verzögerungslose Übertragung eines gegebenen
Regelimpulses Sorge getragen werden muß, da im anderen Falle der beabsichtigte Zweck
wirkungslos bleibt und Störungen im Walzbetrieb unvermeidlich sind. Aus diesem Grunde
sind daher Regelanordnungen, die wie bei Papiermaschinen mit verstellbarem Riemenantrieb
oder ähnlichen Vorrichtungen arbeiten, den bei kontinuierlichen Drahtstraßen zu
stellenden Anforderungen niemals gewachsen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Regelung mehrerer
elektrischer Maschinen, mit Hilfe deren die vorstehend bezeichnete Aufgabe auch
bei großen Geschwindigkeiten gelöst werden kann. Das Wesen der Erfindung besteht
darin, daß jeder der zu regelnden Maschinen ein an sich bekannter Regelspannungen
erzeugender Apparat zugeordnet ist, der sowohl mit den zu regelnden Stromkreisen
der eigenen elektrischen Maschine als auch mit den Regelstromkreisen aller derjenigen
elektrischen Maschinen in Reihe geschaltet ist, die zwangsläufig und gleichzeitig
mit der erstgenannten Maschine geregelt werden sollen. Zur Erzeugüng;von Regelspannungen
werden dabei zweckmäßig Zusatzdynamomaschinen verwendet.
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Die Erfindung sei an Hand der Fig. i erläutert. Eine Anzahl von Gleichstrommotoren
i bis 5 sind an ein Gleichstromnetz 6 angeschlossen. Den Erregerwicklungen 7 bis
ii dieser Motoren sind Zusatzdynamomaschinen 12 bis 16 zugeordnet, die wie folgt
geschaltet sind: Sämtliche Erregerwicklungen liegen einerseits an dem einen Pol
17 einer Gleichstromquelle 18, andererseits unter Zwischenschaltung der ihnen zugeordneten
Zusatzdynamomaschinen jeweils an der Verbindungsstelle zwischen Zusatzdynamomaschine
und Erregerwicklung der vorhergehenden Maschine. Die Zusatzdynamomaschine 12 der
ersten Maschine z liegt an dem anderen Pol ig der Stromquelle 18. Durch diese Schaltung
ist die durch die Erfindung gegebene technische Regel erfüllt, daß jede Zusatzdyna.momaschine,
also beispielsweise die Zusatzdynamo 14 der Maschine 3, sowohl mit dem zugehörigen
Stromkreis der Erregerwicklung g als auch mit den Stromkreisen der Erregerwicklungen
io und i r der folgenden Maschinen 4 und 5 in Reihe geschaltet ist. Ändert man die
von einer Zusatzmaschine erzeugte Spannung, also beispielsweise die von der Zusatzdynamo
14 erzeugte Regelspannung, so überträgt sich dieser Regelimpuls auf alle Erregerwicklungen,
die hinter der Zusatzdynamo 14 liegen und mit dieser in Reihe geschaltet sind, in
diesem Falle also auf die Erregerwicklungen g, io und i i. Da die Zusatzdynamo 14
nicht in dem Stromkreis der Erregerwicklungen 7 und 8 der vor der Maschine 3 liegenden
Maschinen i und 2 liegt, so können Regelimpulse der Zusatzdynamo 14 auf die Erregung
der Maschine i und 2 keinen Einfluß haben. Durch diese Schaltung wird in einfacher
Weise eine zwangsläufige Regelabhängigkeit zwischen einer von mehreren elektrischen
Maschinen und den anderen bzw. einem Teil der anderen Maschinen erreicht.
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Bei der in Fig. i dargestellten Regelanordnung sind die zur Erzeugung
der Regelspannungen verwendeten Zusatzdynamomaschinen in den Erregerkreis der zu
steuernden Maschinen
geschaltet. Diese Schaltung führt bei Motoren,
die -über einen größeren Regelbereich geregelt werden sollen, unter Umständen- zu
Schwierigkeiten, weil eine Proportionalität zwischen der Änderung der Regelspannungen
und den entsprechenden Änderungen der Drehzahl der Motoren nur erreichbar ist, wenn
der gesamte Regelbereich dieser Motoren in dem gefadlinigen Teil der Charakteristik
liegt. Da dies im allgemeinen nicht möglich ist, verwendet man zweckmäßig eine Schaltung
nach Fig. z. Bei dieser Schaltung sind die Zusatzdynamomaschinen 2o bis 24 in den
Ankerstromkreis der Motoren 25 bis 29 geschaltet. Im übrigen ist das Regelprinzip
genau das gleiche wie bei der Anordnung nach Fig. i. Die Zusatzdynamos liegen mit
den ihnen zugeordneten Maschinen und mit allen denjenigen Maschinen in Reihe, die
gleichzeitig und zwangsläufig mit den erstgenannten Maschinen geregelt werden sollen.
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Die Ausführung der Erfindung nach Fig. 2 kann unter Umständen zu Schwierigkeiten
führen, wenn die zu regelnden Motoren.25 bis 29 für große Leistungen bemessen werden
sollen. Die Züsatzdynamomaschinen der ersten Maschinen müßten für die gesamte Stromaufnahme
der Motoren 25 bis 29 bemessen werden. Diese Schwierigkeit läßt sich durch eine
Vereinigung der Regelschaltungen nach Fig. i und 2 beheben. Es ergibt sich dann
die Schaltung nach Fig.3. Die zu regelnden Motoren 3ö bis 33 erhalten im Ankerstromkreis
liegende Zusatzmaschinen 7o bis 73. Die Erregerwicklungen dieser Zusatzmaschinen
sind wie die Erregerwicklungen 7 bis i i in Fig. i an ein Netz 34 angeschlossen
und werden ihrerseits durch weitere Zusatzdynamomaschinen 35 bis 38 geregelt, Mit
dieser Schaltung lassen sich Motoren auch der größten Leistungen ohne weiteres im
Sinne der Erfindung regeln.
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Eine Regelschaltung nach der Erfindung kann nicht nur bei Motoren,
sondern auch bei Generatoren verwendet werden. Als ein besonderes Ausführungsbeispiel
der Erfindung sei noch ein in Fig.4 dargestellter Mehrmotorenantrieb angegeben.
Die Motoren 39, 4o und 41 sind mit Tachometerdynamos 42, 43 und 44 gekuppelt,
welche auf an sich bekannte Regeleinrichtungen 45, 46, 47, beispielsweise Thoma-Regler,
einwirken und die Erregung der zu regelnden Motoren bestimmen. Um erfindungsgemäß
die Drehzahl einer der Antriebsmotoren zwangsläufig gemeinsam mit der Drehzahl der
anderen Motoren regeln zu können, sind im Erregerkreis der Tachometerdynamos 42
bis 44 Zusatzdynamomaschinen 48, 49 und 5o vorgesehen. Diese sind einerseits mit
der Erregerwicklung der ihnen zugeordneten Tachometerdynamos, andererseits mit den
Erregerwicklungen derjenigen Tachometerdynamos in Reihe geschaltet, auf die der
Regelimpuls gleichzeitig übertragen werden soll. Ändert man beispielsweise durch
Verstellen des Reglers 52 im Erregerstromkreis der Zusatzdynamo 49 die von dieser
Zusatzdynamo erzeugte Regelspannung, so überträgt sich dieser Regelimpuls auf die
beiden Tachometerdynamos 43 und 44, während der Erregerstromkreis der Tachometerdynamo
42 unbeeinflußt bleibt. Durch den Regler 5 i werden zwangsläufig sämtliche nachfolgenden
Tachometerdynamos gesteuert, während durch den Regler 53, also den der letzten Maschine
zugeordneten Regler, nur diese Maschine beeinflußt werden kann.