DE965517C - Einrichtung zur Aufrechterhaltung der betriebsmaessigen Zugspannung in einer Werkstoffbahn, welche sich zwischen aufeinanderfolgenden, mittels Gleichstrommaschinen mit gemeinsamer, veraenderlicher Speisespannung angetriebenen bzw. gebremsten Arbeitsmaschien befindet - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. JUNI 1957

INTERNAT. KLASSE H 02 ρ

S 3585 VIIIb12ic

ist als Erfinder genannt worden

Arbeitsmaschinen befindet

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Bei Arbeitsmaschinen, welche eine unter Zugspannung zu haltende, bewegte Werkstoffbahn zwischen sich fassen (z. B. Papier, Gewebe, Gummi, Blech, Draht usw.), wird die Zugspannung von der ziehenden Arbeitsmaschine erzeugt, wobei das Bestehen einer numerisch gleich großen Bremskraft bei der vorangehenden Arbeitsmaschine Voraussetzung ist. Die Bremskraft kann durch mechanische Bremswiderstände (Leerlauf reibung, Rutstihkupplungen, Bremsbänder u. dgl.) verursacht oder auch mittels Bremsgeneratoren erzeugt sein, welche von der bewegten Bahn angetrieben werden. Die Bremskraft von Bremsgeneratoren versagt bei unbewegter Bahn. Ohne Bremskraft ist Zugeinstellung in der Werkstoffbahn nicht möglich, so daß dann, wenn Bremsgeneratoren verwendet werden,. im Stillstand die Bremskraft durch andere Mittel aufrechterhalten werden muß. Ähnlich ist es mit der Aufrechterhaltung der Zugspannung bei unbewegter Bahn. Wenn die veränderliche Speisespannung (z. B. eine Leonardspannung) auf Null zurückgeht, dann wird auch der Ankerstrom des

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ziehenden Motors Null und damit die Zugspan niung. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Aufrechterhai tung der betriebsmäßigen Zugspannung sowohl bei Stillstand als auch bei jeder Änderung der gemeinsamen Speisespannung der Gleichstrommaschinen, welche die aufeinanderfolgenden Arbeitsmaschinen antreiben bzw. bremsen, zwischen denen sich die Werkstoffbahn befindet. Die Erfindung betrifft insbesondere solche Antriebe oder ίο Bremsgeneratoren, deren Ankerstrornstärke betriebsmäßig selbsttätig mittels RegelednrichtUingen auf rechterhalten wird, auch wenn sich die Speisespannung ändert und deren aufrechtzuerhaltender Ankerstromstärkewert einstellbar ist. Als Anwendungsbeispiele seien genannt: Auf-, Ab- und Umroller, Schlichtmaschinen, Transportwalze*!, Walzwerkantriebe usw.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Aufrechterhaltung der betriebsmäßigen Zugspannung in einer Werkstoffbahn, welche sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden, mittels Gleichstrommaschinen mit gemeinsamer, veränderlicher Speisespannung angetriebenen bzw. gebremsten .Arbeitsmaschinen befindet, insbesondere für Antriebe oder Bremsgeneratoren mit betriebsmäßig selbsttätig aufrechterhaltener Ankerstramstärke, ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Ankerstromkreise einer oder beider Gleichstrommaschinell eine auf einer fremden Welle konstanter Drehzahl angeordnete Ausgleichmaschine zur Kompensation des ohmschen Spannungsabfalles im Ankerstromkreis eingeschaltet ist, deren Felderregung zwangläufig abhängig ist von der Einstellung der die betriebsmäßige Ankerstromstärke bestimmenden Zug-Ein-Stellvorrichtung.

Es ist für die verschiedensten Zwecke bekannt, im Ankerkreis des die Werkstoffbahn ziehenden Gleichstrommotors eine auf einer fremden Welle konstanter Drehzahl angeordnete Zusatzmaschine einzuschalten, wobei die Felderregung jeweils dem besonderen Zweck entsprechend eingeregelt oder eingestellt wird. Bei Mehrmotorenantrieben beispielsweise wird die Felderregung der Zusatzmaschinen der Teilmotoiren abhängig von eimern elektrischen oder mechanischen Differential eingeregelt zum Zweck, die Teilmotoren aiuf relativem Gleichlauf zu halten. Zusatzmaschinen im Ankerlireis sind ferner bekannt als Zu- oder Absatzmaschinen zum Zweck der Erhöhung des Dreh-Zahlregelbereiches von Elektrowicklern u. dgl. Bei Drehstrom-Kalander antrieben mit Gleichstromtragwalzen-Aufroller sind Zuisatzrnasdhinen im Ankerkreis der Tragwalzenmotoren bekannt, welche, wie eine Ausgleichmaschine der vorliegenden Erfindung, den ohmschen Spannungsabfall im Ankerkreis kompensieren, wobei jedoch die Felderregung unabhängig vom Ankerstrom an einem Abgleichwiderstand fest eingestellt wird. Während eines Wickelvorganges wird die Ankerstromstärke solcher Tragwalzen-Aufroller nicht selbsttätig auf gleichbleibenden Wert eingeregelt und ist nicht konstant, weil der Aufrollvorgang vom Gewicht der Wickelrolle beeinflußt ist.

Bei Gleichstromantrieb oder Bremsgeneratoren für Auf-, Ab- oder Umroller oder bei Bäummaschinen ist die Zugspannung in der Werkstoffbahn während eines Arbeitsvorganges nur dann der Ankerstromstärke verhältnisgleich, wenn die Feldstärke des Motors oder Bremsgenerators immer selbsttätig dem jeweiligen Wickelhalbmesser entsprechend eingeregelt wird. Das Wickelmotoroder BremsgeneratorfeM wird dabei in bekannter Weise mittels einer die Ankerstromstärke selbsttätig aufrechterhaltenden Regeleinrichtung eingeregelt (z. B. mittels eines Thomareglers oder Kohledruckreglers oder mittels eines Stromrelais, das einen Verstellmotor für die Feldregelvorrichtung steuert), so· daß die der eingestellten. Ankerstromstärke entsprechende Zugspannung über den ganzen Wickelbereich aufrechterhalten bleibt, unabhängig von der Wickelgeschwindigkeit. Als Zug-Einstellvorrichtungen dienen dabei beispielsweise von Hand einstellbare Parallelwiderstände zur Reglerspule des Schnellreglers oder Stromrelais.

S inlet nun bei derart geregelten Antrieben die Speisespannung auf einen den ohmschen Spannungsabfall nur wenig überschreitenden Wert, dann versucht der Schnellregler, z. B. bei einem Wickelmotor, durch Einregelung des schwächsten Feldwertes die vorgeschriebene Ankerstromstärke solange wie möglich aufrechtzuerhalten, d. h., er regelt nicht mehr das zur Aufrechterhakung der Zugspannung bei der vorgeschriebenen Ankerstromstärke erforderliche Feld ein. Die Folge ist, daß die Zugspannung trotz noch eingehaltener Ankerstromstärke sinkt.

Der Wickelmotor steht still, wenn die Speisespannung numerisch dem ohmschen Spannungsabfall gleich geworden ist, und die Ankerstromstärke wird Null, wenn die Speisespannung Null geworden ist. Ein ähnliches Verhalten gilt für die Gleichstrommaschine, z. B. den Bremsgenerator, der vorangehenden Arbeitsmaschine, insbesondere hinsichtlich der Feldregelung, abhängig vom Wickelhalbmesser, bei einer Abwickelrolle. Die richtigen Feldstärkewerte, dem Wickemalbmesser angepaßt, sind nicht zu umgehende Voraussetzung für die Aufrechterhakung derselben Zugspannung bei derselben Ankerstromstärke, d. i. für die no Brauchbarkeit eines Zugeinstellers überhaupt.

Diese Erkenntnis liegt der Erfindung zugrunde und führt zu der Erfindungsaufgabe: eine Einrichtung zu schaffen, durch die es möglich ist, die betriebsmäßige Zugspannung aufrechtzuerhalten bei gleichbleibender Ankerstromstärke und dazugehörender, dem Wickelhalbmesser angepaßter Feldstärke, unabhängig von der Wickelgeschwindigkeit, den Still'standszustand eingeschlossen.

Die bekannten Elektrowickler, bei denen sich die Grunddrehzahlen der aufeinanderfolgenden Arbeitsmaschinen infolge der unterschiedlichen oder entgegengesetzt gerichteten Spannungsabfälle nicht verhältnisgleich der gemeinsamen Speisespannung ihrer Gleichstrommaschinen ändern, haben zwar selbsttätige Regeleinrichtungen zur

Aufrechterhaltung gleichbleibender Ankerstromstärke, ihrem sogenannten Zugeinsteller entsprechend, erreichen den Ausgleich des fehlerhaften Grunddrehzahlenverhältnisses aber nur durch die die Zugspannung ändernde Feldregelung. Nur wenn bei den Gleichstrommaschinen beider aufeinanderfolgender Arbeitsmaschinen das Grunddrehzahlverhältnis bei jeder Ankerstromstärke und jeder Speisespannung aufrechterhalten bleibt, ist

ίο eine Aufrechterhaltung der Zugspannung durch Aufrechterhaltung der Ankerstromstärke in jeder der beiden Maschinen möglich; die Bedingung dafür ist, daß bei jeder der beiden Maschinen die Speisespannung und die im Anker induzierten EMKe numerisch einander gleich sind, bei jeder Ankerstromstärke. Und daraus ergibt sich die erfindungsgemäße Einschaltung von Ausgleichmaschinen zur Kompensation des ohmschen Spannungsabfalles in beiden Ankerstromkreisen, deren Felderregungen erfindungsgemäß zwangläufig abhängig gemacht sind von der Einstellung des jeweiligen Zugeinstellers oder gegebenenfalls auch gemeinsam abhängig von der des Zugeinstellers der ziehenden Maschinen.

In Fig. ι ist als Anwendungsbeispiel ein Elektrowickler dargestellt. Vorausgesetzt sei, daß die Grunddrehzahl der vorangehenden, die Werkstoffbahn bremsenden Arbeitsmaschine sich praktisch verhältnisgleich der gemeinsamen Leonard-Speisespannung ändert und daß auch im Stillstand ein der Zugspannung das Gleichgewicht haltender Bremswiderstand, vorhanden ist. Es bedeutet 1 die Aufwickelrolle, 2 die Werkstoffbahn, 3 ein Paar Führungsro'Hen, 4 den Wickelmotor, 5 dessen Erregerwicklung, in deren Stromkreis ein Regelwiderstand 6 eingeschaltet ist, welcher von einem Schnellregler 7 gesteuert wird. Parallel zur Reglerspule dieses Schnellreglers ist ein Zugeinstellwiderstand 8 geschaltet, dessen Verstellkurbel ernndiungsgemäß zwangläufig mit der Verstellkurbel eines Widerstandsreglers 9 im Stromkreis der Feldwicklung 10 einer erfindungsgemäßen Ausgleichmaschine 11 zur Kompensation des ohmschen Spannungsabfalles im Ankerstromkreis der Maschinen 4 und 11 verbunden ist. Die Leitungen 12, 13 führen die gemeinsame, veränderliche Speisespannung (z. B. die Leonardspannung) und die. Leitungen 14, 15 die Erregerspannung. Die Auisgleichmaschine 11 wird zweckmäßig auf der Welle des Leonardgenerators angeordnet.

Die Grunddrehzahl des Wickelmotors ändert sich nunmehr ebenfalls verhältnisgleich der Leonardspannung, so daß auch bei plötzlichen Änderungen der Leonardspannung (z. B. beim Herunterregeln auf Krieehgesehwindigkeit) der Regler 7 die Einstellung der Felderregung für die Wicklung 5 nicht zu ändern braucht. Dies gilt auch für den Stillstand und bedeutet, daß die betriebsmäßige Zugspannung bei jeder Wickelgeschwindigkeit aufrechterhalten bleibt, entsprechend der Einstellung am Zugeinsteller. In Fig. 1 a bedeutet OL die Leonardspannung, LZ die von der Ausgleichmaschine gelieferte Spannung, ZE den ohmschen Spannungsverlust und OE die im Anker des Wickelmotors induzierte Gegen-EMK. OL und OE sind also numerisch gleich geworden.

Desgleichen ist es bei einer bremsenden Arbeitsmaschine möglich, die induzierte EMK des Bremsgenerators OE in Fig. 1 b der Leonardspannung OL gleich zu machen, wenn die dort eingeschaltete Ausgleichmaschine eine Spannung LZ liefert, welche den Spannungsabfall EZ kompensiert. In Fig. ι a ist die Leonardspannung stromerzeugend, in Fig. ib erzeugt die generatorische EMK OE den Strom. In beiden Fig. 1 a und 1 b ist die Spannungsabfall-Ausgleichmasehine ein Generator, welcher auch bei Stillstand den richtigen AnkerstrromweTt aufrechterhält.

Im Beispiel Fig. 2 ist eine bremsende Arbeitsmaschine mitberücksichtigt, eine sogenannte Zugwalze 21, wie sie bei Schlichtmaschinen üblich ist. Diese Zugwalze zieht ihrerseits die aus dem Trockenraum, heranzuholende Werkstoffbahn zu sich heran mit einer Zugspannung, die mittels einer Tänzerwalzenanordmung aufrechterhalten werden kann, welche die Drehzahl des Schlichtetrogmotors steuert, der die Werkstoffbahn dem Trockeinraum, zuführt. Der Aufwickelzug Z₁ der Wickelrolle 1 ist dabei in jedem Falle größer als der Zugwalzenzug Z₂, so daß die Zugwalze betriebsmäßig mittels Bremsgenerator elektrisch (oder mittels einer Rutschkupplung oder eines Bremsbandes mechanisch) gebremst werden muß, damit der geforderte Zugspannungsunterschied Z₁—Z₂ vor und hinter der Zugwalze von ihr abgebremst wird. Der konstant erregte Bremsgenerator 24 wirkt dabei gleichzeitig als Leitmotor für die Wickelgeschwindigkeit. Der Bremsstrom braucht keine eigene selbsttätige Regeleinrichtung, sondern richtet sich jeweils nach der für die Aufwickelrolle eingestellten und von deren Regeleinrichtung selbsttätig aufrechterhaltenen Ankerstromstärke. So ist es erfindungsgemäß möglich, bei diesem Beispiel die Felderregung 10, 30 beider Ausgleichmaschinen 11 und- 31 zwangläufig abhängig von der Einstellung des Zugeinstellers 8 für den Aufwickelmotor zu machen in der Weise, daß die Regelwiderstände 8, 9 und 29 gemeinsam verstellbar sind. Der Widerstand 20 im Erregerkreis der Feldwicklung 25 des Zugwalzenmotors 24 ist nur ein Einstellwiderstand. Die übrigen Bezeichnungen stimmen mit denen von Fig. 1 überein. Als weiteres Anwendungsbeispiel zeigt Fig. 3 einen Elektroumroller mit Aufwickelrolle 1, Abwickelrolle2i undLeitgeschwindigkeitsrolleio. Die zugehörigen Gleichstrommaschinen sind mit 4, 24 und 17 bezeichnet. Der Leitmotor 17 hat eine Erregerwicklung 18 und einen Einstellwiderstand 19 im Erregerkreis und liegt unmittelbar an der LeonardspanniUng 12, 13. Da sich die Wickelhalbmesser der Auf- und der Abwickelrollen im· Verlauf eines Umrollvorganges ändern, muß durch selbsttätige Regeleinrichtungen dafür gesorgt werden, daß die Felderregungen in den Wicklungen 5 und 25 jeweils den Wickelhalbmessern entsprechend eingeregelt werden. Es sind dazu die jeweils

den Ankerstrom des Wickelmotors 4 und den Ankerstrom des Abwickel-Bremsgenerators 24 selbsttätig aufrechterhaltenden Regeleinrichtungen 7 bzw. 27 vorgesehen, welche die Widerstandsregler 6 bzw. 26 steuern. Es sind ferner in beiden Ankerstromkreisen erfindungsgemäß Ausgleichmaschinen 11 bzw. 31 vorgesehen zwecks Kompensation der ohmschen Spannungsabfälle (sinngemäß nach Fig. 1 a bzw. 1 b). Die Erregerströme in den zugehörigen Feldwicklungen 10 bzw. 30 sind durch die jeweilige Einstellung der WiderstandsTegler 9 bzw. 29 bestimmt. Erfindungsgemäß sind ferner die Einstellungen des Zugeinstellers 8 für den Wickelmotor, die des Parallelwiderstandes 28 zur Reglerspule des den Bremsstrom selbsttätig aufrechterhaltenden Reglers 27 und die der Widerstandsregler 9 und 29 gemeinsam verstellbar, so daß mit einem einzigen Handgriff jede beliebige Zugspannung in der Werkstoffbahn einstellbar ist, unabhängig von der Wickelgeschwindigkeit, d. i. der Höhe der gemeinsamen Speisespannung.

Wenn eine Neueinstellung der Zugspannung bei der in Fig. 3 gezeichneten erfindungsgemäßen Anordnung vorgenommen wird, liefern sofort die Ausgleichmaschinen 11 und 31 die zum Zustandekommen der neu eingestellten Ankerstromstärken erforderlichen Spannungsänderungen in den betreffenden Ankerstromkreisen, so daß die Widerstands regler Stellungen 6 und 26 von der Neueinstellung nicht betroffen werden und die jeweiligen Zugspannungen wirklich verhältnisgleich den Ankerstromstärken aufrechterhalten bleiben.

Ist bei der Abwickelrolle der mechanische Bremswiderstand größer als die einzustellende Zugspannung, dann muß die Gleichstrommaschine 24 motorisch wirken und die Ausgleichmaschine 31 generatorisch. Grundsätzlich ändert sich dadurch an der Wirkungsweise der Gesamtanordnüng nichts. Im allgemeinen weiß man von vornherein, ob 24 als Bremsgerierator oder als Motor betriebsmäßig zu arbeiten hat. Wo beide Möglichkeiten vorzusehen sind, muß' der Regelsinn der Regeleinrichtung 26, 27 und der Erregungssinn der Wicklung 30 umschaltbar ausgelegt werden.

Claims (2)

1. 45 Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Aufrechterhaltung der betriebsmäßigen Zugspannung in einer Werkstoffbahn, welche sich zwischen aufeinanderfolgenden, mittels Gleichstrommaschinen mit gemeinsamer, veränderlicher Speisespannung angetriebenen bzw. gebremsten Arbeitsmaschinen befindet, insbesondere für Antriebe oder Bremsgeneratoren mit betriebsmäßig selbsttätig aufrechterhaltener Ankerstromstärke, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ankerstromkreis einer oder in die Ankerstromkrerse beider Gleichstrommaschinen je eine an sich bekannte, auf einer fremden Welle konstanter Drehzahl angeordnete Ausgleichmaschine zur Kompensation des ohmschen Spannungsabfalles in Ankerkreise eingeschaltet ist, deren Felderregung zwangläufig abhängig ist von der Einstellung der die betriebsmäßige Ankerstromstärke bestimmenden Zug-Einstellvorrichtung.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 für Elektroumroller mit Leitmotor für die W^rickelgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtungen für die betriebsmäßig selbsttätig aufrechtzuerhaltenden Anker-Stromstärken der Gleichstrommaschinen der Auf- und Abwickelrolle und die Einstellvorrichtungen für die Felderregungen der in jedem der beiden Ankerstromkreise eingeschalteten Ausgleichmaschinen zur Kompensation der ohmschen Spannungsabfälle gemeinsam verstellbar sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 520447, 618 219, 697530» 698772, 710365;

   USA.-Patentschrift Nr. 2 223 728.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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