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Anordnung zur Drehzahlverminderung eines elektromotorischen Antriebs
In der Regeltechnik tritt oft das Problem auf; mit Hilfe eines elektromotorischen
Antriebs ein Stellglied so zu betätigen; daß eine Regelgröße bei einer Änderung
der Betriebsverhältnisse konstant gehalten wird oder daß sie von,,-einem Grundwert
auf einen vorbestimmten. Endwert .geändert wird.
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Damit der Einstellvorgang möglichst schnell vonstatten geht, ist es
einerseits erwünscht, daß auch der Antrieb schnell läuft; um jedoch eine große Einstellgenauigkeit
auf den gewünschten Endwert zu erreichen, ist es andererseits erwünscht, daß der
Antrieb möglichst langsam läuft. Es ist naheliegend, beiden Forderungen dadurch
zu genügen, daß das Stellglied mit großer Geschwindigkeit bis kurz vor die Endstellung
geführt wird; daß es dann aber mit geringer Geschwindigkeit in die Endstellung einläuft.
Um das zu erreichen," muß die Drehzahl des Antriebsmotors in zwei Stufen schaltbar
sein. Diese einfache Lösung hat jedoch. den Nachteil, daß die Drehzahlumschaltung
des -.Motors um so.. eher erfolgen muß, je schneller dieser läuft, da wegen der
im Motoranker gespeicherten kinetischen Energie die hohe Motordrehzahl nur langsam
in die niedrigere-' übergeht. Es ist Aufgabe der Erfindung, diesem Mangel abzuhelfen.
Wird der Motoranker bei der Drehzahlumschaltung kurzzeitig abgebremst, kann die
Einstellung in der kürzestmöglichen Zeit erfolgen, da dann wegen der nahezu sprunghaften
Drehzahländerung die Umschaltung erst kurz vor der Endstellung vorgenommen zu werden
braucht. Zur Bremsung eines Elektromotors ist es vielfach üblich, eine mechanische
Bremse zu verwenden, die von einem Elektromagneten betätigt wird. Meist geschieht
dies in der Weise, daß bei einer Erregung des Elektromagneten die Bremse gelüftet
wird, um sofort in Aktion zu treten, sobald der Strom durch den Elektromagneten
unterbrochen wird. Es ist auch bekannt, die Bremskraft der Bremse vom Motorstrom
abhängig zu machen, indem z. B. der Elektromagnet der Bremse im Stromkreis des Motors
liegt und so bemessen ist, daß bei vollem Motorstrom die Bremse gelüftet ist, während
sie bei nachlassendem Motorstrom langsam, entsprechend der verminderten Zugkraft
des Elektromagneten zu wirken beginnt und bei verschwindendem Motorstrom voll bremst.
Ziel all dieser Maßnahmen ist es jedoch, den Motor bei abgeschalteter Stromzufuhr
sofort bis zum Stillstand abzubremsen. Dagegen erfordert das hier beschriebene Problem
ein genau dosiertes Maß der Abbremsung.
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Zur Lösung der erwähnten Aufgabe sind deshalb bei einer Anordnung
zur Verminderung der Drehzahl eines elektromotorischen Antriebs mit. einem Umsteuerrelais,
das mit seinen Kontakten die Drehzahl des Motors umschaltet, und einer mechanischen
Bremse, die . im ;Ruhezustand die . Motorwelle duxc,h Federkraft festbremst undlei
eingeschältetem.Mot@x von einem gleichzeitig erregten Elektromagneten gelüftet wird,
erfindungsgemäß Mittel vorgesehen, bei der Drehzahlumschaltung von einer hohen auf
eine niedrige Drehzahl die bremslüftende Wirkung des Elektromagneten kurzzeitig
zu unterbrechen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die bremslüftende
Wirkung des Elektromagneten dadurch unterbrochen, daß bei der Drehzahlumschaltung
von einer hohen auf eine niedrige Drehzahl die Erregerwicklung des mit Gleichstrom
gespeisten Elektromagneten umgepolt wird. Durch diese Maßnahme wird das magnetische
Feld des Elektromagneten schnell abgebaut und in umgekehrter Richtung wieder aufgebaut.
Dabei wird die magnetische Induktion, deren Quadrat die Zugkraft des Elektromagneten
proportional ist, kurzzeitig gleich Null bzw. so klein, daß die Bremse während dieser
Zeit freigegeben wird und das Schwungmoment des Motorankers abbremst. Das Maß der
Abbremsung kann durch mechanische Justierung der Bremse einstellbar sein. Eine andere
Möglichkeit, die Bremse kurzzeitig zur Wirkung zu bringen, besteht darin, ein zusätzliches
Relais zu verwenden, das den Elektromagneten kurzzeitig abschaltet.
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Gegenüber dieser Ausführung ist jedoch die bevorzugte Ausführung nach
der Erfindung wesentlich einfacher und benötigt außerdem einen geringeren Zeitaufwand
für den Umschaltvorgang.
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In F i g. 1 und 2 der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dieser beiden
Möglichkeiten dargestellt, wobei F i g. 2 die bevorzugte Ausführung einer Anordnung
nach der Erfindung zeigt. F i g. 3 ist eine schematische
Darstellung
der Bremseinrichtung mit Elektromagnet.
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In F i g. 1 ist M ein Gleichstromnebenschlußmotor und EM ist
die Erregerwicklung eines Elektromagneten, der im erregten Zustand eine mechanische
Bremse des Antriebs lüftet. U ist ein Umsteuerrelais und H ein Hilfsrelais zur Durchführung
einer Zwischenbremsung.
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Bei geschlossenem Schalters wird über einen Kontakt uj des Umsteuerrelais
U eine hohe Spannung für den Schnellauf an den Anker gelegt. Gleichzeitig wird über
einen Ruhekontakt uü der Elektromagnet EM erregt und die Bremse gelüftet.
Das Kommando zur Drehzahlumschaltung wird in diesem Beispiel durch Betätigung der
Taste T gegeben. Dadurch werden das Relais U und das Hilfsrelais H, welches eine
Anzugsverzögerung besitzt, erregt. Der Umschaltkontakt u, schaltet den Anker auf
die kleine Spannung für den Langsamlauf um, und der Ruhekontakt uji öffnet den Stromkreis
des Elektromagneten. Dieser bleibt so lange stromlos, bis das Hilfsrelais H nach
der Verzögerungszeit angezogen hat und mit seinem Arbeitskontakt h den Ruhekontakt
uü überbrückt. Während der stromlosen Zeit des Elektromagneten ist die Bremse freigegeben
und bremst das Schwungmoment des Motorankers ab.
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In der Ausführung nach F i g. 2 wird die gleiche Wirkung mit geringerem
Aufwand erzielt. Wird durch Betätigung der Taste T das Umschaltkommando gegeben,
zieht das Relais U an und schaltet mit seinem Kontakt ul die Ankerspannung um. Mit
zwei weiteren Umschaltkontakten uü, uIÜ wird gleichzeitig die Erregerwicklung des
Elektromagneten umgepolt. Beim Nulldurchgang der magnetischen Induktion wird die
Bremse kurzzeitig freigegeben und bremst die Motoranker ab. F i g. 3 zeigt den schematischen
Aufbau der Bremseinrichtung, in der eine Bremsbacke Bb durch zwei Federn F in radialer
Richtung an eine Bremsscheibe S gezogen wird, die auf der Motorwelle befestigt ist.
Die Bremsbacke bildet das Joch des magnetischen Kreises eines Elektromagneten
EM und wird bei dessen Erregung gegen die Federkraft von der Bremsscheibe
abgezogen. Die Bremse könnte natürlich auch in axialer Richtung auf die Motorwelle
wirken.