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Bremsverfahren für einen Arbeitsmotor, der durch einen Leonardumformer
in Reihe mit einem Gleichstromnetz gespeist wird Derbekannte Leonardantrieb für
größere Arbeitsmotoren, derenDrehzahl in weitenGrenzen geregelt werden muß, wird
in den Fällen, in denen außer dem speisenden Drehstromnetz auch noch ein Gleichstromnetz
zur Verfügung steht, häufig in der Weise abgewandelt, daß der Leonardgenerator für
den einfachen und der Arbeitsmotor für den doppelten Betrag der Spannung des Gleichstromnetzes
ausgelegt wird und daß dabei der Leonardgenerator mit dem Gleichstromnetz in Reihe
geschaltet wird. Durch Zu- und Gegenerregung läßt sich dabei die dem Arbeitsmotor
zugeführte Summenspannung von Null bis zur doppelten Netzspannung regeln. Diese
Betriebsart bietet den Vorteil, daß der Leonardumformer nur für die Hälfte der Leistung
des Arbeitsmotors zu bemessen ist, da die andere Hälfte der Leistung bei voller
Drehzahl direkt aus dem Gleichstromnetz entnommen wird. Anschaffungskosten und Wirkungsgrad
des Antriebs -,verden dadurch günstig beeinflußt.
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Die Betriebsweise gestaltet sich beim Arbeiten wie beim Bremsen ganz
ähnlich wie bei einem normalen Leonardumformer. Beim Bremsen wird die in dem Arbeitsmotor
gespeicherte kinetische Energie zum Teil an das Gleichstromnetz, zum Teil über den
Umformer an das Drehstromnetz zurückgegeben.
Schwierigkeiten können
bei dieser Arbeitsweise dann auftreten, wenn das Gleichstromnetz durch Gleichrichter
gespeist wird und wenn mit der Möglichkeit gerechnet werden muß, daß dem Gleichstromnetz
zeitweilig keine wesentliche anderweitige Leistung entnommen wird. Da die Gleichrichter
selbst, keine Energie in ihr speisendes Drehstromnetz zurückliefern können, ist
in solchem Fall das Gleichstromnetz nicht in der Lage, die beim Bremsen frei werdende
Energie aufzunehmen.
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Besonders unangenehm wirkt sich dies aus, wenn in solchem Zeitpunkt
infolge irgendeiner Störung imArbeitsprozeß eineSchnellbremsung desArbeitsmotors
notwendig wird, die durch einen gewöhnlich eigens hierfür vorgesehenen Notdruckknopf
ausgelöst wird. Kann in solchem Fall das Gleichstromnetz nicht oder nur in geringem
Umfang Leistung aufnehmen, so bleibt die Bremswirkung aus, außerdem steigt die Spannung
im Gleichstromnetz sehr stark, unter Umständen auf ein Vielfaches des Normalwertes,
an.
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Das Eintreten eines solchen Zustandes muß also unbedingt vermieden
werden.
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In solchen Fällen war man bisher gezwungen, wenn man nicht überhaupt
auf den Vorteil der Zu-und Gegenerregung des Leonardgenerators verzichten wollte,
mit Widerstandsbremsung zu arbeiten. Die Widerstandsbremsung hat aber den Nachteil,
daß ihre Wirkung mit der Abnahme der Motorspannung stark zurückgeht, so daß auch
bei Anwendung vermehrter Bremsstufen ein störendes Nachlaufen des Arbeitsmotors
eintritt, das Zeitverlust und eventuell vermehrten Arbeitsausschuß mit sich bringt.
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Man könnte auch das Gleichstromnetz durch Einschaltung eines entsprechenden
Belastungswiderstandes zur Aufnahme der Bremsenergie befähigen. Ein solcher Belastungswiderstand
müßte während des ganzen Bremsvorganges eingeschaltet. sein. Er wird daher verhältnismäßig
groß und teuer ausfallen. Außerdem verursacht er beträchtliche Verluste.
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Die Erfindung bezweckt bei Antrieben der fraglichen Art eine Verbesserung
der Bremsung, besonders im kritischen unteren Drehzahlbereich durch Kombination
der Widerstandsbremsung mit -der Bremsung unter Energierücklieferung an das Netz.
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Die Anordnung eines Leonardantriebs mit Zu-und Gegenerregung und'
Mitverwendung eines Gleichstromnetzes von z. B. 22o V Spannung ist in der Fig. i
dargestellt.
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Der Drehstrommotor i treibt den Generator 2, der im Beispiel für 22o
V bemessen ist -und- zusammen mit dem in Reihe geschalteten Gleichstromnetz den
Motor 3 speist. Netz und Generator liefern zusammen eine von Null bis 44o V regelbare
Gleichspannung für den Arbeitsmotor.
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Zum Anlassen des Motors 3 wird der Generator 2 zunächst durch den
Umkehrmagnetregler 4 gegenerregt. Der Magnetregler steht dabei an der Stelle o.
Nach Schließen des Schalters 5 erhält der Motor zunächst keine Spannung. Durch Verstellen
des Magnetreglers im Sinne des Pfeiles wird dieGegen-Spannung des Generators kleiner
und in der Stellung A des Reglers zu Null. Der Motor 3 läuft jetzt mit 22o V. Durch
Weiterdrehen des Magnetreglers wird der Generator 2 im Sinne einer Zusatzspannung
erregt. Ist der Magnetregler in der Stellung B angelangt, so beträgt die Zusatzspannung
22o V, der Motor läuft also mit 22o + 22o = 44o V.
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Wird nun zu einem schnellen Stillsetzen des Motors 3 der Magnetregler
4 in die Stellung o zurückgedreht, so wird die Summenspannung vom Netz und Generator
kleiner als die Motorspannung. Der Motor ist also bestrebt, einen Rückstrom in das
Netz und den Generator zu liefern.
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Ist nun aber annahmegemäß das durch Gleichrichter gespeiste Netz nicht
imstande, einen solchen Rückstrom aufzunehmen, so bleibt einmal die Bremswirkung
aus, der Motor läuft also mit nahezu unveränderter Drehzahl weiter, außerdem aber
wird dem Gleichstromnetz eine Spannung aufgedrückt, die gleich der Summe der Spannungen
vom Motor und Generator ist, im Höchstfall also 44o + 22o = 66o V beträgt.
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Noch höher kann diese Spannung werden, wenn der Motor 3 mit Feldschwächung
betrieben wurde, da dann bei der Aufhebung der Feldschwächung während des Stillsetzungsvorganges
seine Spannung noch über 44o V hinaus ansteigt.
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Zur Vermeidung solcher unzulässigen Spannungserhöhungen und zur Sicherstellung
der Bremswirkung wird erfindungsgemäß der Motor zum Stillsetzen sofort durch Öffnen
des Schalters 5 vom Gleichstromnetz getrennt und dann durch schrittweises Schließen
der Schalter 7, 8 und 9 (Fig. 2) zunächst über die Widerstände 6 und dann direkt
mit dem Generator 2 verbunden. Seine Energie wird dabei zum Teil in .den Widerständen
6 vernichtet, zum anderen Teil durch den Maschinensatz 2 und r in das Drehstromnetz
zurückgeliefert.
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Ist der Motor nach Schließen des Schalters 9 etwa bis zur Hälfte seiner
vollen Drehzahl abgebremst, so wird der Magnetregler aus der Stellung
B in die Stellung A zurückgedreht, wobei die Spannung der Maschine
:2 bis auf Null abnimmt und der Motor weiter Energie in das Drehstromnetz zurückliefert,
bis er zum Stillstand kommt.
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Zu einer noch schnelleren Bremsung während dieser zweiten Periode
kann der Magnetregler auch über die Stellung A hinaus in Richtung auf die Stellung
o zurückgedreht werden, so daß die Maschine 2 den Motor 3 liefert. Dabei ist nur
darauf zu achten, daß der Bremsvorgang durch Enterregung der Maschine 2. oder durch
Auftrennung des Bremsstromkreises unterbrochen wird, sobald der Motor 3 vollständig
zum Stillstand gekommen ist, da er andernfalls im umgekehrten Drehsinne wieder anlaufen
würde. Dies kann z. B. in bekannter Weise durch einen Drehrichtungsschalter bewirkt
werden: Ganz ähnlich spielt sich der Vorgang ab, wenn der Motor 3 aus einer niedrigen
Drehzahl heraus stillgesetzt werden soll, wobei der Magnetregler etwa in einer Stellung
zwischen o und A steht. Auch in diesem Fall werden nach Öffnung des Schalters 5
die Schalter 7, 8 und 9
nacheinander geschlossen. Je nach
dem gewünschten Grad der Bremsung kann dabei der Magnetregler bis zum Stillstand
des Motors in seiner bisherigen Stellung bleiben oder auch in die Stellung A oder
o gebracht werden.
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Erfindungsgemäß kann die Schaltungsanordnung für die Bremsung so eingerichtet
werden, daß der Bremsvorgang durch einen einzigen Schalter, etwa einen Notdruckknopf,
eingeleitet wird und dann selbsttätig abläuft. Dabei sind die in Frage kommenden
Schalter durch Schütze zu ersetzen, und der Magnetregler ist mit einem geeigneten
Antrieb, etwa einem regelbaren Motorantrieb, zu versehen. Der richtige zeitliche
Ablauf der einzelnen Schalt- und Regelvorgänge wird dabei in an sich bekannter Weise
durch Hilfsschütze, Zeitwerke, Stromwächter und ähnliches sichergestellt. Die Anwendung
der Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt. Sie kann z. B.
auch dann angewendet werden, wenn der Generator?-nicht durch einen Drehstrommotor,
sondern durch irgendeine andere Kraftmaschine oder auch eine Transmission angetrieben
wird, die eine Energierücklieferung gestattet.
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Die endgültige Enterregung des Generators 2 kann durch Zurückdrehen
des Magnetreglers in die Stellung A erfolgen, sie kann aber auch z. B. durch einen
sogenanntenMagnetfeldkurzschließer bewirkt werden. Wie schon erwähnt, kann die Erfindung
auch dann angewandt werden, wenn der Motor 3 nicht nur durch Änderung der ihm zugeführten
Spannung, sondern auch durch Regelung seines eigenen Magnetfeldes geregelt wird
(Feldschwächung). Dabei kann der hierfür vorgesehene Widerstand mit dem Magnetregler
4 kombiniert oder auch von diesem getrennt sein.
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Das Kurzschließen der Bremswiderstände 6 kann in beliebiger Stufenzahl
erfolgen. Auch kann die Verstellung des Magnetreglers 4 und eventuell des Feldschwächungswiderstandes
gleichzeitig mit dem Kurzschließen der Bremswiderstände mit entsprechend abgestuften
Geschwindigkeiten erfolgen.
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Die volle Spannung des Leonardgenerators braucht nicht unbedingt gleich
der Spannung des Gleichstromnetzes zu sein, sondern kann auch größer oder kleiner
als diese sein.
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Die Erfindung wird mit Vorteil auch dann angewendet, wenn das Gleichstromnetz
nicht nur durch Gleichrichter, sondern auch durch andere Stromerzeuger gespeist
wird, deren Leistung aber nicht ausreicht, um die volle Bremsenergie des Arbeitsmotors
aufzunehmen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch angewendet werden, wenn nicht
eine vollständige Stillsetzung des Arbeitsmotors, sondern nur eine erhebliche Verminderung
seiner Drehzahl erreicht werden soll. Dabei können Schaltmittel vorgesehen werden,
durch die der Bremsvorgang jederzeit willkürlich oder in Abhängigkeit von irgendeiner
Regelgröße, z. B. bei Erreichung einer vorbestimmten Drehzahl, unterbrochen und
der normale Betriebszustand wiederhergestellt wird.