DE682467C

DE682467C - Hub- und Senkschaltverfahren fuer Asynchronmaschinen

Info

Publication number: DE682467C
Application number: DES124636D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Joseph Bohmann
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1936-10-22
Filing date: 1936-10-22
Publication date: 1939-10-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hub- und Senkschaltverfahren für Asynchronmaschinen, insbesondere für Ladewindenantrieb. Sie macht von einem bekannten Schaltverfahren Gebrauch, bei dem zwei jeweils gleichzeitig eingeschaltete, regelbare Asynchronmaschinen mit verschiedenen Synchrondrehzahlen auf eine gemeinsame Welle o. dgl. einwirken. Die beiden Asynchronmaschinen können auch in einer Maschine mit polzahlverschiedenen Wicklungen vereinigt sein. Die Erfindung hat die Aufgabe, den gesamten Geschwindigkeitsbereich der Hub- und Senkgeschwindigkeiten mit Scharen von Kennlinien mit mehr oder weniger stark ausgeprägten Nebenschlußcharakteristiken derart zu durchsetzen, daß die Maschinen ohne Schwierigkeiten und insbesondere unter Vermeidung von sogenannten Freifallstellungen stufenweise beim Heben und Senken der Last auf die verschiedenen Geschwindigkeiten eingestellt werden können. Mit der eingangs genannten Schaltung konnte immer nur ein beschränkter Geschwindigkeitsbereich beherrscht werden.

Erfindungsgemäß wirken die beiden Asynchronmaschinen bei großen Hub- und Senkgeschwindigkeiten im gleichen Drehsinn, bei kleinen Hub- und Senkgeschwindigkeiten dagegen in verschiedenem Drehsinn.

Zur Erläuterung der Kennlinien wird auf das Schaubild der Fig. 1 Bezug genommen. Dort sind als Abszissen auf der Momentenlinie MM die Drehmomente, als Ordinaten auf der Geschwindigkeitslinie NN die Drehzahlen einer von zwei Maschinen A₁B gemeinsam beeinflußten Welle, beispielsweise die Drehzahl der Seiltrommel, aufgetragen. Die eine Asynchronmaschine A habe ihren Synchronpunkt, also den Punkt, bei der ihr Sekundärteil synchron mit dem Drehfeld läuft und infolgedessen kein Drehmoment entwickeln kann, bei dem Punkt a. Durch diesen Punkt gehen, solange sich die Frequenz im Primärkreis nicht ändert, sämtliche durch Regelung im Primär- oder Sekundärkreis einstellbaren Kennlinien 1, 2_a, 2a usw. der Maschine nach bekannten Gesetzen hindurch.

Die Maschine B habe eine vierfach größere Polzahl und sei mit · der Maschine A unmit-

telbar mechanisch gekuppelt. Ihr Synchronpunkt liegt dann bei b, falls ihr Drehfeld den gleichen Drehsinn hat wie das der Maschine A. Durch den Punkt b gehen die Kennlinien Üieser Maschine 4, 3&, 2j hindurch. Bei Umkehrung des Drehfeldes gehen die Punkte a, b in die Punkte a', b' über. Man erhält dadurch zwei neue Scharen von Einzelkennlinien, z. B. 7/, 8/ und 6, y_b, 8_b usw. Die folgenden Betrachtungen sollen auf die Quadranten I und II beschränkt werden, von denen der Quadrant I bei Hebezeugen dem Heben und der Quadrant II dem Senkbremsen entspricht. Für die übrigen beiden Quadranten gilt Entsprechendes. Angenommen: eine Last soll angehoben werden. Dann arbeitet man zunächst mit der Kennlinie 4, die die Maschine B allein erzeugt, die Maschine A ist abgeschaltet. Sobald sich das Seil geao strafft hat bzw. der Lasthaken die Last erfaßt hat, geht man nacheinander auf die Kurven 3, 2 und ι über, die Last wird dann angehoben und mehr und mehr beschleunigt. Die Kurve 3 erhält man dadurch, daß man beispielsweise durch Widerstandseinschaltung im Läuferkreis der Maschine B diese Maschine auf die Kennlinie 3₆ einstellt und die Maschine A hinzuschaltet, nachdem man sie, beispielsweise durch Widerstandseinschaltung im Läuferkreis, auf die Kennlinie 3_a eingestellt hat. Die Kennlinien 3_ß und 3₆ ergeben die resultierende Kennlinie 3. In entsprechender Weise ergibt sich die Kennlinie 2 und schließlich bei Abschaltung der Maschine B die Kennlinie 1. Die Widerstände in den Sekundärteilen der Maschinen A, B werden beim Übergang von der einen auf die andere Kennlinie gegenläufig geschaltet. Sie lassen sich leicht derart abstufen, daß die Einzelkennlinien parallel zueinander in annähernd gleichen Abständen verlaufen und annähernd Nebenschlußcharakteristik haben. Die Zahl der Kennlinien kann durch entsprechende Vergrößerung der Widerstandsstufenzahl beliebig vermehrt werden. Sobald die Last genügend gehoben ist, geht man stufenweise von der Kennlinie 1 über die Kennlinien 2, 3 zur Kennlinie 4 zurück. Die Geschwindigkeit der Last verkleinert sich dabei. Beim Absinken der Last geht man von der Kennlinie 4 kurzzeitig, je nach der Größe der Last, über eine der Kennlinien ζ_α bzw. 5o_a oder über eine ähnliche Kennlinie der Maschine A auf die Kurven 5, 6, 7, 8 über. Der Übergang von der Kennlinie 4 auf die Kennlinie 5 vollzieht sich folgendermaßen: ■

Bei der Kennlinie 4 ist nur die Maschine B

eingeschaltet. Sie muß beim Übergang auf die Kennlinie 5 in ihrer Drehfeldrichtung umgekehrt werden. Damit bei dieser Umkehr keine sogenannte Freifallstellung auftritt, wird kurz vor der Umschaltung der Ma schineB die Maschine^ mit ihrer Kennlinie 5s, 5ο_α ο. dgl. zugeschaltet. Bei der Umschaltung der Maschine B wird diese auf die Kennlinie 5/ eingestellt. Kurz nach der Umschaltung der Maschine B wird die' Maschine^ auf die Kennlinie $_a eingestellt, falls sie nicht schon vorher auf diese Linie eingestellt sein sollte. Man erhält dann aus ζ_α und 5₆' die resultierende Kennlinie 5.

Um zur Kennlinie 6 zu gelangen, wird die ■ Maschine A abgeschaltet und die Maschine B auf die Kennlinie 6 eingestellt. Beim Übergang auf die Kennlinie 7 wird der Drehfeld- sinn der Maschine A vertauscht und die Maschine auf die Kennlinie 7/ eingestellt. Gleichzeitig wird die Maschine B auf die Kennlinie 7/ umgeschaltet. Dann ergibt sich die resultierende Kennlinie 7. Entsprechendes gilt für die Kennlinie 8. Die Last wird dabei bis auf die ^JHöchstsenkgeschwindigkeit beschleunigt. Gegen das Ende dieses Senkvorgangs geht man stufenweise von der Kennlinie 8 auf die vorhergehenden Kennlinien zurück. Die Schalter und Regler der Maschinen yi und B werden in bekannter Weise derart zusammengebaut oder miteinander gekuppelt, daß bei der Betätigung einer Kurbel zwangsläufig nacheinander die einzel- 9" nen Kennlinien entstehen..

Bei größeren Lasten geht man beim Übergang von der Kennlinie 4 auf die Kennlinie 5 zunächst auf die Kennlinie ζ_α über, die bei Punkt 54 die bisher benutzte Kennlinie 4 ■schneidet. Bei kleineren Las 1 en geht man beispielsweise auf die Kennlinie 5o_fl über, die beim Punkt 504 die bisher benutzte Kennlinie 4 schneidet.

Nach der Fig. 1 ist die Drehzahlregelung in den Punkten α und b durch Verwendung von Maschinen verschiedener Polzahl durchgeführt. Man erhält jedoch das gleiche auch dadurch, daß man zwischen zwei Maschinen mit gleichen Polzahlen ein gegebenenfalls regelbares Übersetzungsgetriebe mit dem Übersetzungsverhältnis 1 14 einschaltet. Der Übergang von dem Punkt b nach dem Punkt &' wird durch Änderung des Drehfeldsinnes erzielt. Man kann statt dessen die Maschine auch dauernd im gleichen Sinne umlaufen lassen und den Drehfeldwechsel durch ein Reversiergetriebe herbeiführen. Die Punkte α', b' können außerdem noch durch Polumschaltung oder durch Änderung des Übersetzungs-Verhältnisses in dem Vorgelege einer oder beider Maschinen verlegt werden. Will man sehr schwach geneigte Kennlinien erzielen, dann empfiehlt es sich, die Synchronpunkte näher aneinander zu legen, indem man z.B. den Punkt b in die Mitte zwischen die Punkte O und α verlegt.

Bei der Schilderung der Fig. ι wurde angenommen, daß die Einzelkennlinien durch Widerstandsregelung im Sekundärkreis eingestellt werden. Will man eine solche Regelung vermeiden, dann gibt man am besten dem Sekundärkreis einen mittleren oder verhältnismäßig hohen Widerstand. Der Widerstand muß mindestens so groß sein, daß der Kippunkt der Einzelmaschine außerhalb des

ίο Bereichs "der jeweils benutzten Kennlinien liegt. Die Kennlinien können dann leicht durch irgendein Regelverfahren mit Widerständen im Primärkreis erzielt werden, Oder man kann die Spannung des Primärkreises durch einen Reguliertransformator verändern. Unter Umständen kann man den Primärkreis nach bekannten Vorschlägen unsymmetrisch regeln, indem man nur in eine 'Phase Widerstände einschaltet oder die Spannung herabsetzt. Natürlich müssen auch hier, wenn man parallele Kennlinien erzielen will, die beiden Maschinen gegenläufig geregelt werden. Falls man nicht Schleifringläufer benützen will, kann man den Widerstand für den Sekundärkreis unmittelbar in den Läufer einbauen, insbesondere kann man einen Käfig mit entsprechend hohem Widerstand verwenden.

Die Maschinen A, B können auch in eine einzige Maschine zusammengefaßt werden, bei der Ständer und Läufer je zwei Wicklungen mit verschiedener Polzahl haben. Verzichtet man auf die Regelung im Läuferkreis und stellt die einzelnen Charakteristiken, wie oben erwähnt, durch Spannungsänderumgen im Primärkreis ein, dann kann man auch einen Läufer mit einer einzigen Wicklung verwenden.

Man kann die Maschinen A, B auch in der Weise zusammenfassen, daß man einem einzigen Ständer mit nur einer Wicklung zwei durch ein Übersetzungsgetriebe miteinander gekuppelte Läufer zuordnet.

Man kann die Einzelkennlinien auch durch Änderung der magnetischen Kopplung zwischen Primär- und Sekundär teil einstellen, wie es beispielsweise die Fig. 2 und 3 zeigen. In Fig. 2 sitzen die Läufer 9, 10 auf einer gemeinsamen, durch einen Hebel 11 axial verschiebbaren Welle 12, neben jedem Läufer 9, 10 ist ein unbewickeltes Blechpaket 13, 14 angebracht. In der gezeichneten Stellung ist nur die Maschine^ wirksam. Man würde also beispielsweise die Charakteristik 1 nach Fig. 1 erhalten. Wird die Welle 12 um eine volle Läuferbreite nach rechts verschoben, dann ist die Maschine B wirksam, die Maschine A dagegen unwirksam. -Man würde beispielsweise die Kennlinie 4 erhalten. In den Zwischen-Stellungen ergeben sich die Kennlinien 2, 3 usw.

Die Anordnung nach Fig. 2 läßt sich gemäß Fig. 3 vereinfachen, indem man die beiden Läufer 9, 10 in einen gemeinsamen Läufer 19 zusammenfaßt. Will man bei Fig. 2 und 3 eine Längs verschiebung der Welle 12 vermeiden, dann kann man'die Ständer unverdrehbar, aber axial verschiebbar anordnen.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sich in einfacher Weise unter Verwendung hörmaler Maschinen, wenn man von den Ausführungsformen nach Fig. 2 ' und 3" absieht, Scharen von Kennlinien mit mehr oder weniger stark ausgeprägten Nebenschlußcharakteristiken erzielen lassen, und daß Freifall-Stellungen vermieden werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Hub- und Senkschaltverfahren für Asynchronmaschinen, insbesondere für Ladewindenantrieb, bei dem zwei jeweils gleichzeitig eingeschaltete regelbare Asynchronmaschinen mit verschiedenen Synchrondrehzahlen, die auch in einer Maschine mit polzahlverschiedenen Wicklungen vereinigt sein können, auf eine gemeinsame Seiltrommel o. dgl. einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Asynchronmaschinen bei großen Hub- und Senkgeschwindigkeiten im gleichen Drehsinn, bei kleinen Hub- und Senkgeschwindigkeiten dagegen in verschiedenem Drehsinn wirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Asynchronmaschinen mit gleichen Polzahlen durch ein gegebenenfalls regelbares Übersetzungsgetriebe miteinarider gekuppelt und durch Regelung im Primär- oder Sekundärteil in bekannter Weise auf zwisehen den Einzelmaschinenkennlinien liegende Kennlinien eingestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronpunkte (a, b) durch Änderung des Über-Setzungsgetriebes, durch Polumschaltung, Änderung der Frequenz <o. dgl. einzeln oder gemeinsam längs der Geschwindigkeitslinie (AW) verschoben werden (Fig. 1).

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, uo dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von sogenannten Freifallstellungen beim Verlegen eines Synchronpunktes

(z. B. α oder b) auf der Geschwindigkeitslinie (NN) wenigstens eine Maschine ein- geschaltet oder starr mit dem gemeinsam bewegten Teil gekuppelt bleibt und die eingeschaltete Maschine (z. B. A) dabei, vorzugsweise durch zusätzliche Einschaltung eines Widerstandes im Primär- oder Sekundärteil, mit ihrer Einzelkennlinie ■ (5«! 5^Da) ^m den Bereich der zuletzt be-

nützten resultierenden Kennlinie (4) gebracht wird.

5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, bei dem für wenigstens eine Maschine die Kennlinien durch Regelung im Primärkreis eingestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei dieser Maschine der Kippunkt durch Vergrößerung des Sekundärwiderstandes, ζ. Β. durch Verwendung eines Käfigläufers aus Widerstandsmaterial, außerhalb des jeweils benützten Bereichs der resultierenden Kennlinien verlegt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinien durch Änderung des magnetischen Kopplungsgrades zwischen Primär- und Sekundärteil, vorzugsweise durch Axialverschiebung des Läufers oder Ständers, eingestellt werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zwei in einer gemeinsamen Flucht angeordnete Primärteile, z. B. Ständer, mit verschiedenen Polzahlen oder verschiedenen Drehfeldrichtungen und durch einen gemeinsamen axial verschiebbaren Sekundärteil.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen