DE1097541B - Verfahren zur Erzielung einer geradlinigen horizontalen Schlupf-Drehmomenten-Kennlinie bei Elektromagnet-Schlupfkupplungen oder -bremsen in elektromotorischen Antrieben - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzielung einer geradlinigen horizontalen Schlupf-Drehmomenten-Kennlinie bei Elektromagnet-Schlupfkupplungen oder -bremsen in elektromotorischen Antrieben Die bekannten Elektromagnet-Schlupfkupplungen zeigen in ihrem Drehmomentenverlauf in Abhängig" keit von der Schlupfdrehzahl eine mehr oder weniger stark gekrümmte Kennlinie. Bei Elektromagnet-Schlupfkupplungen, insbesondere bei ihrer Verwendung als Anlaufk-upplungen, verläuft diese Schlupf-Drehmomenten-Kennlinie in wechselnden Verhältnissen zum Synchronpunkt. Dies bedeutet, daß bei der Veränderung des Schlupfes zwischen der Antriebs-und der Abtriebsseite bei gleichbleibender Erregung eine Moinentenveränderung eintritt. Die Erfindung hat ein Verfahren zum Gegenstand, das es ermöglicht, bei solchen bereits im Betrieb vorhandenen Kupplungen ohne Veränderung ihrer bewährten und bekannten Konstruktion einen horizontalen geradlinigen Verlauf der Schlupf-Drehmümenten-Kennlinie zu erhalten. Zur Durchführung dieses Verfahrens ist gemäß der Erfindung ein nicht in die Kupplung bzw. Bremse selbst eingebautes, sondern zusätzlich in deren Erregungsstromkreis einzuschaltendes Gerät geschaffen, das es ermöglicht, die Schlupfabhängigkeit des Dreh-bzw. Bremsmomentes aufzuheben. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzielung einer geradlinigen horizontalen Schlupf-Drehmomenten-Kennlinie bei Elektromagnet-Schlupfkupplungen oder -bremsen in elektroniotori'schen Antrieben. Erfindungsgemäß ändert ein an sich bekannter Magnetverstärker (Transduktor) in Abhängigkeit von den durch Belastungsänderungen im Motorstromkreis hervorgerufenen Schwankungen der Stromstärke die Erregung der Elektromagnet-Schlupfkupplung bzw. -bremse derart, daß im gesamten Schlupfbereich, d. h. bei allen relativen Drehzahlen zwischen An- und Ab- trieb, ein gleichbleibendes, vorzugsweise einstellbares Drehnionient übertragen wird.
• Es sind bereits Induktions-Schlupfkupplungen bekannt, bei denen durch zweckentsprechende Ausbildung der Kupplungsteile eine ähnliche Wirkung erzielt werden soll. jedoch ist bei diesen bekannten Kupplungen im Synchronlauf das Drehmornent stets gleich Null; ebenso ist ein horizontaler geradliniger Kurvenverlauf über den ganzen Schlupfbereich von 0 bis 100111o mit den angewendeten Mitteln nicht zu erreichen. Wenn die bekannten Kupplungen als Wirbelstromkupplungen arbeiten, steigt bei ihnen das Drehi-noment im Schlupfbereich von 0 bis 8011/o langsam an und nimmt erst dann einen annähernd horizontalen Verlauf.
• Bei einer Kupplung, die im Synchronlauf das größte Drehmoment überträgt, wird durch die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung erreicht, daß über den gesamten Schlupfbereich die Drehmomentenkurve horizontal und geradlinig verläuft, das Drehmoment also unabhängig vom Schlupf stets gleichbleibt. Bei Wirbelstromkupplungen mit asynchroner Übertragung bewirkt das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen schnellen Drehmomentenanstieg im Schltipfbereich von 0 bis 10"/o und einen daran anschließenden horizontalen geradlinigen Kurvenverlauf.
• Es ist ferner bekannt, in Steuergeräten für elektrische Kupplungen und Motore Transistoren und Röhre#n zu verwenden, die beide sehr empfindlich gegen mechanische, thermische und elektrische Belastun -en und Überbelastungen sind. überdies ist bei Transistoren die übertragbare Leistung sehr klein, so daß der Wirkungsbereich und die Lebensdauer der bekannten Steuergeräte nur gering sind. Beim Erfindungsgegenstand sind diese Nachteile durch die' Verwendung eines Magnetverstärkers vermieden.
• Um eine wirkungsvolle, alle Strom- und Belastungsschwankungen erfassende und auf das eingestellte Drehmoment ausgleichende Steuerung der Erregung der Elektromagnet-Schlupfkupplung bzw. -bremse zu erhalten, werden diese Schwankungen durch einen alle Motorstromphasen umfassenden Stromwandler abgenommen und auf den Magnetverstärker übertragen.
• Gegenüber der bereits bekannten Erfassung nur einer Phase des Motornetzes ergibt sich durch die Ab- nahme der als Steuersignal dienenden Stromschwankungen von allen Phasen ein genaues und vollkommenes Bild der wahren Stromverhältnisse, das ohne den Zeitverlust, der durch Abwarten der nächsten Periode bzw. Halbwelle dieser einen Phase auftritt, entsteht, während bei Benutzung nur einer Phase die Schwankungen in den beiden anderen Phasen bei der Bildung des Steuersignals nicht mitwirken und außerdem der genannte Zeitverlust eintritt. Das so gewonnene Steuersignal kann also niemals den wirklichen Verhältnissen voll entsprechen und muß daher zu falschen und verzögerten Steuervorgängen führen.
• Bei der zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung entwickelten Vorrichtung ist zweckmäßigerweise a) die Vorstromwicklung des Magnetverstärkers über einen in Reihe liegenden Einstellwiderstand mit einer Stromquelle mit konstanter Spannung (Batterie oder Netzgleichrichter) verbunden, b) die Steuerstromwicklung des Magnetverstärkers in einen Stromkreis gelegt, in dem in Reihe geschaltet ein einstelllsärer Vorwiderstand, ein Gleichrichter für die Wandlerströme und zwei in Brückenschaltung angeordnete Einstellwiderstände enthalten sind, c) die eine der beiden Leistungswicklungen des Magnetverstärkers unmittelbar mit dem einen Pol der Erregerwicklung der Elektromagnet-Schlupfkupplung bzw. -bremse verbunden und d) die andere der beiden, Leistungswicklungen des Magnetverstärkers über die in Brückenschaltung angeordneten Einstellwiderstände mit dem anderen Pol der Erregerwicklung der Elektromagnet-Schlupfkupplung bzw. -bremse verbunden.
• In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des Verfahrens entwickelte, als Beispiel dienende Schaltung (Abb. 1) und eine Gegenüberstellung von Schlupf-Drehmomenten-Kennlinien (Abb. 2) die sich ohne und mit Verwendung der Erfindung ergeben, dargestellt.
• In der Schaltung sind enthalten: ein Magnetverstärker (Transduktor) mit einer Vorstromwicklung Tl# einer Steuerstrornwicklung St und zwei Leistungswicklungen L 1 und L2, vier Einstellwiderstände R 1, R2, R3, R4, drei StromwandlerW1, W2, W3, ein Gleichrichter G, eine Batterie B, ein Drehstrommotor M und eine Elektromagnet-Schlupfkupplung K. Der Ablauf des Verfahrens ist folgender: Die Vorstromwicklung V des Magnetverstärkers wird durch eine Stromquelle mit konstanter Spannung, z. B. eine Batterie B oder einen Netzgleichrichter, je nach der Größe des zu übertragenden Nennmomentes erregt. Die Bemessung dieses Vorstromes erfolgt durch einen veränderlichen F-instellwiderstand R 1.
• Die Steuerstromwicklung St des Magnetverstärkers wird über drei verkettet geschaltete Stromwandler Wl, W2, TV3, die im Motorstromkreis liegen, erregt. Diese Stromwandler lassen nur Ströme zur Steuerwicklung St gelangen, die si£h im gleichen Sinne wie das Motormoment und die Motorströme ändern.
• Nach einer Sechsphasengleichrichtung der Wandlerströme wird der gleichgerichtete Strom durch einen Vorwiderstand R2 entsprechend dein gewünschten Nennmoment der Kupplung K eingestellt.
• Zur Einstellung des Ve:rstärkungsverhältnisses des -%lagnetverstä,rkers dient -der EinstellwiderstandR3, der mit einem weiteren EinstellwiderstandR4 in Brückenschaltung arbeitet.
• Die Vorstromwicklung V und Steuerstromwicklung St arbeiten gegensinnig. Diese Gegensinnigkeit ergibt, daß sich die Vorstromkurve und die Steuerstromkurve schneiden. Der Schnittpunkt dieserbeiden Stromkurven stellt den Arbeitspunkt für das zu übertragende Nennmoment der Kupplung dar. Durch Veränderung des Steuerstromes mittels des Vorwiderstandes R2 läßt sich dieser Arbeitspunkt beliebig wählen und festlegen. Im Betrieb wird dann dieser Arbeitspunkt durch die Schwankungen des Motorstromes verschoben.
• Durch das Zusammenwirken des Vorstromes und des Steuerstromes werden jedoch in bekannter Weise die Leistungswicklungen L 1 und L 2 in ihrem induktiven Widerstand derart verändert, daß der zur Kupplung führende Erregerstrom die Schwankungen des Drehmomentes ausgleicht, so daß der Arbeitspunkt stets wieder auf seine ursprünglich eingestellte Lage zurückgeführt wird und von der Kupplung ein stets gleichbleibendes Moment übertragen wird.
• In Abb. 2 ist mit 1 die Schlupf-Drehmomenten-Kennlinie einer Induktionskupplung bezeichnet, die sowohl mit als auch ohne Schlupf ein Drehmoment überträgt. Die Wirkung des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt die erzielte Kennlinie 3.
• Die Kennlinie 2 gehört zu einer Wirbelstromkupplung, die zwecks Übertragung eines Drehmomentes stets im Schlupfzustand arbeitet, bei der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Verlauf des Schlupf-Drehmoment-Verhältnisses nach der Kennlinie 4 erreicht wird.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Erzielting einer geradlinigen horizontalen Schlupf-Drehmomenten-I,'-ennlinie bei Elektromagnet-Schlupfkupplungen oder -bremsen in elektromotorischen Antrieben, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter Magnetverstärker (Transduktor) in Abhängigkeit von den durch Belastungsänderungen im Motorstromkreis hervorgerufenen Schwankungen der Stromstärke die Erregung der Elektrolnagnet-Schlupfkupplung bzw. -bremse derart ändert, daß im gesamten Schlupfbereich, d. h. bei allen relativen Drehzahlen zwischen An- und Abtrieb, ein gleichbleibendes, vorzugsweise einstellbares Drehmoment übertragen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwankungen im Motorstromkreis durch einen alle Phasen erfassenden Stromwandler (W1, W2, W3) abgenommen und auf den Magnetverstärker übertragen werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu übertragende Drehmonient vorzugsweise mittels verstellbarer Widerstände (R1, R2, R3, R4) einstellbar ist. 4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Vorstromwicklung (V) des Magnetverstärkers über einen in Reiche liegenden Einstellwiderstand (R1) mit einer Stromquelle mit konstanter Spannung (BatterieB oder Netzgleichrichter) verbunden ist, b) die Steuerstromwicklung (St) des Magnetverstärkers in einem Stromkreis liegt, in dem in Reihe geschaltet ein einstellbarer Vorwiderstand (R2), ein Gleichrichter (G) für die Wandlerströme und zwei in Brückenschaltung angeordnete Einstellwiderstände (R3, R4) enthalten sind, c) die eine Leistungswicklung (L 1) des Magnetverstärkers unmittelbar mit dein einen Pol der Erregerwicklung der Kupplung (K) bzw. Bremse verbunden ist und d) die zweite Leistungswicklung (L2) des Magnetverstärkers über die in Brückenschaltung angeordneten Einstellwiderstände (R3, R4) mit dem anderen Pol der Erregerwicklung der Kupplung (K) bzw. Bremse verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften-Deutsche Auslegeschriften Nr. 1039 614, 1044 245,.