Antriebsaggregat mit mehreren Asynchronmotoren, deren Rotoren mechanisch gekuppelt sind Es sind elektrische Regelantriebe, insbesondere für Hebezeuge und Transportanlagen, bekannt, bei welchen der Stator eines Drehstrommotors mit Schleif ringläufer drehbar gelagert ist und über ein Gestänge eine auf die angetriebene Welle einwirkende Bremse verstellt. Dadurch kann die Regelfähigkeit des Mo tors auch bei geringen Teillasten verbessert werden.
Man hat ferner Antriebsaggregate vorgeschla gen, die mehrere Asynchronmotoren aufweisen, de ren Rotoren mechanisch gekuppelt sind. Dabei ist Zweckmässig einer der Asynchronmotoren als Mess- maschine geringer Leistung ausgebildet, deren Stator beweglich gelagert ist und Kontakte betätigt, welche in Abhängigkeit vom gesamten Lastmoment die wirk same Polzahl des Aggregates umschalten.
Die ein fachste Ausführungsform eines solchen Antriebs aggregates verwendet zwei polumschaltbare Asyn- chronmotoren verschiedener Leistung, von welchen derjenige mit d'er geringeren Leistung als Messmaschine dient.
Am Stator der Messmaschine angreifende Federn haben den Zweck, das Ansprechen der Kontakte und damit die Umschaltung auf eine andere Polzahl nur dann zuzulassen, wenn das auf den Stator der Mess- maschine einwirkende Drehmoment die diesbezügli chen vorgegebenen Werte über- oder unterschreitet. Man erhält auf diese Weise einen selbsttätig arbei tenden Regelantrieb, dessen Drehzahl sich stufen weise dem Lastdrehmoment anpasst.
Für die meisten Verwendungszwecke solcher Antriebsaggregate wird ferner eine auf die Antriebswelle mechanisch ein wirkende Bremseinrichtung vorgesehen, die unter dem Einfluss eines Bremsluftmagneten steht, wobei der Bremsluftmagnet die Bremse stets dann lüftet, wenn die Statorwicklungen der Asynchronmotoren unter Spannung stehen.
Es ist bekannt, dass bei einem Antriebsaggregat, welches den Steuerorganen unmittelbar Folge leisten soll, an den Bremsluftmagneten grosse Anforderungen gestellt werden müssen, da dieser die Bremse sehr rasch betätigen muss. Ausserdem treten beim Anlauf eines Aggregates der obgenannten Bauart am dreh baren Stator der Messmaschine plötzlich grosse Dreh momente auf, die mittels zusätzlichen federnden Puffern aufgefangen werden müssen, deren zweck mässige Anordnung ebenfalls häufig eine schwer er füllbare Forderung darstellt.
Der Zweck der vorlie genden Erfindung ist die Behebung dieser Mängel; bei einem Antriebsaggregat mit mehreren Asynchron motoren, deren Rotoren mechanisch gekuppelt sind und von welchen mindestens einer einen drehbar gelagerten Stator mit elektrischen Schaltkontakten aufweist, welche die wirksame Polzahl des Aggrega tes in Abhängigkeit des Lastdrehmomentes selbsttätig umschalten, wird dies erfindungsgemäss dadurch er reicht, dass eine auf die Antriebswelle des Aggregates mechanisch einwirkende Bremsvorrichtung ange bracht ist, welche vom drehbar gelagerten Stator derart betätigt wird, dass sie immer dann gelüftet wird,
wenn sich der Stator in der einen oder anderen Drehrichtung bewegt, und dass ferner ein Halte magnet vorhanden ist, welcher im angezogenen Zu stand die Bremsvorrichtung gelüftet und dadurch den drehbar "gelagerten Stator für die Drehmoment messung freihält. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung in der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar zeigt:
Fig.l einen Längsschnitt durch ein aus zwei Asynchronrnotoren aufgebautes Antriebsaggregat, Fig. 2 einen Querschnitt an der Stelle 11-1I der Fig.l, , Fig.3 einen Querschnitt an der Stelle III III der Fig. 1, Fig. 4 das zugehörige Schema zur Speisung des Antriebsaggregates und Fig. 5 das entsprechende Steuerschema zum Be trieb des Aggregates.
Das vom Aggregat beispielsweise anzutreibende Hubwerk wird von einem fest eingebauten Asyn- ehronmotor 10 entsprechender Leistung bewegt. Der Asynchronmotor 10 ist als Hauptmotor zu betrach ten, der die erforderliche mechanische Leistung abzu geben hat. Das Antriebsaggregat weist ausserdem noch einen Messmotor auf, der mit dem Hauptmotor elektrisch parallel geschaltet ist. Der Messmotor 20 kann beispielsweise etwa einen Zwanzigstel der Leistung des Hauptmotors 10 haben.
Hauptmotor 10 und Messmotor 20 sind beide als polumschaltbare Asynchronmaschinen ausgebildet. Der Stator des Mess- motors 20 ist in den Schildern 31 und 32 des Ge häuses 33 drehbar gelagert; das Gehäuse 33 ist sei nerseits mit dem Hubwerk fest verbunden. Die Rück führfeder 21 begrenzt die Ausschwenkungen des Sta- tors des Messmotors 20 und hält ihn im nichterreg ten Zustand in einer vorgegebenen Nullage.
Der Ro tor des Messmotors 20 ist über die Kupplung 11, welche gleichzeitig als Bremsscheibe ausgebildet sein kann, mit dem Rotor der Hauptmaschine 10 starr ge kuppelt. Hauptmaschine 10 und Messmaschine 20 arbeiten beide zusammen über das Getriebe 34 auf die Hubtrommel 35 und bewegen mittels der Hub seile 36 den nicht näher dargestellten Lasthaken. Der Stator der Messmaschine 20 trägt an seinem Umfang die Schaltnocken 22 und 23, welche je nach den Ausschwenkungen des Stators die Kontakte 24, 25, 26, 27 betätigen.
Der Stator der Messmaschine 20 ist ferner über die Hebel 44 und 45 mit dem Nocken 46 mechanisch derart gekuppelt, dass er bei einer Be wegung in irgendeiner der beiden Drehrichtungen des Stators die Bremsbacken 37 betätigt. Beim Öffnen der letzteren durch Verdrehung des Nockens 46 fällt der Anker 41 auf den Haltemagneten 42, welcher diesen in erregtem Zustand festhält. Dadurch werden vermittels des Haltenockens 43 die Bremsbacken 37 in geöffneter Stellung gehalten,
so dass sich darauf der Nocken 46 frei bewegen lä.sst. Der Stator der Messmaschine 20 ist dann für die Drehmoment messung des Hubwerkes freigegeben. Die Grösse des Messausschlages des Stators der Messmaschine 20 richtet sich dabei einerseits nach dem vom Messmo- tor abgegebenen Drehmoment und anderseits nach dem von der Feder 21 verursachten Rückstellmo- ment. Wird die Erregung des Haltemagneten 42 un terbrochen,
dann werden durch die Bremsfeder 38 die Bremsbacken 37 geschlossen und der Anker 41 vermittels des Haltenockens 43 abgehoben.
Im angegebenen Beispiel können beispielsweise der Hauptmotor 10 und der Messmotor 20 je mit einer vierpoligen und einer sechszehnpoligen Stator- wicklung versehen sein, deren Klemmen mit 17, 27 bzw. 18, 28 bezeichnet sind. Die Motoren 10 und 20 werden hierbei vorzugsweise derart bemessen, dass ihre Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien irn Arbeits bereich zueinander ähnlich sind, so dass die pro zentualen Anteile an der Arbeitsleistung konstant sind.
Dadurch ergibt sich auch für alle Belastungen des Antriebsaggregates eine gleichmässige Erwärmung beider Motoren 10 und 20. Mit Rücksicht auf eine gute Reaktionsfähigkeit der Mess- und Bremsein richtung wird man die Messmaschine 20 nicht allzu gross wählen und ihre Leistung wird zweckmässig etwa drei bis zehn Prozent der Leistung der Haupt maschine 10 gewählt. Zu beachten ist, dass mit der Messmaschine 20 unmittelbar die vom Antriebsaggre gat abgegebene mechanische Leistung gemessen wird.
Wird daher etwa durch eine Verschlechterung des Getriebewirkungsgrades bei tiefen Temperaturen eine Verminderung des Gesamtwirkungsgrades her vorgerufen, so ist trotzdem eine Überlastung der Mo toren 10, 20 ausgeschlossen. Es wird vielmehr nur die Lastgrenze, bei welcher die selbsttätige Umschal tung auf eine kleine Geschwindigkeit erfolgt, entspre chend herabgesetzt.
Nach dem Schaltschema der Fig. 4 wird das An triebsaggregat 10, 20 über den Hauptschalter 50, die Schütze 60 oder 70 und die Schütze 80 oder 90 ge speist. Das Schütz 60 schaltet das Antriebsaggregat beispielsweise im Sinne eines Hebens der Last, während das Schütz 70 das Senken einer Last be wirkt. Das Schütz 80 schaltet hingegen ersichtlich das Antriebsaggregat auf grosse Geschwindigkeit, da dann die vierpoligen Wicklungen 17 und 27 der Mo toren gespeist werden. Vermittels des Schützes 90 werden hingegen die sechszehnpoligen Wicklungen 18, 28 des Aggregates an das Netz angeschlossen und die geringere Geschwindigkeit eingeschaltet.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrich tung wird am besten anhand des Steuerschemas der Fig. 5 für die verschiedenen vorkommenden Betriebs bedingungen erläutert. Der Steuerschalter 100 hat in der Mittellage seine Nullstellung, links seine Ar beitsstellung für Heben und rechts seine Arbeits stellung für Senken . Ist der Schalter 50 geschlos sen, so legt der Steuerschalter 100 in der Stellung Heben Spannung an das Schütz 60, wodurch die Leistungskontakte 61 und die Steuerkontakte 62, 63 geschlossen sowie der Kontakt 64 geöffnet werden. Das Schliessen der Steuerkontakte 63 bewirkt das Einschalten des Schützes 90 mit seinen Leistungs kontakten 91 und dem Steuerkontakt 92, welcher öffnet.
Nachdem der Messmotor 20 zufolge seines Anlaufdrehmomentes die Bremsbacken 37 geöffnet hat, welche weiterhin durch den dann erregten Halte magneten 42 offen gehalten werden, läuft der An trieb im Hubsinne auf der langsamen Geschwindig keit. Im Moment, wo der Stator des Messmotors 20 zufolge des Anlaufdrehmomentes maximal ausge- lenkt wird, werden die Kontakte 25, 26 geschlossen, weil der Nocken 22 unter ihnen wegläuft. In der Folge schaltet vorerst das Relais 110 mit den Kon takten 111 und 112 ein. Der Kontakt 111 bewirkt eine Haltung des Relaisankers des Relais 110 auch nachdem der Kontakt 25 wieder geöffnet hat.
Um den Anlaufvorgang des Hubwerkes abzuwarten, schal tet das Relais 120 erst mit einer gewissen Anzug verzögerung ein und schliesst dann den Kontakt 121. Ist die Last grösser als die Umschaltlast, das heisst die Last, bei der eine Umschaltung auf eine andere Ge schwindigkeit stattfindet, so bleibt der Kontakt 24, der durch das Anlaufmoment des Messmotors 20 geöffnet wurde, weiterhin offen und der Antrieb läuft mit kleiner Geschwindigkeit weiter, bis der Steuerschalter 100 ausgeschaltet wird. Ist dagegen die Last kleiner als die Umschaltlast, so schliesst der Kontakt 24 und schaltet die Relais 130 und 140 ein.
Mit der Einschaltung des Relais 130 werden die Kontakte 131, 132, 133 eingeschaltet und analog bewirkt die Einschaltung des Relais 140 die Einschaltung der Kontakte 141, 143 und die Aus schaltung der Kontakte 142, 144. Der Kontakt 131 schaltet über den Kontakt 62 das Relais 160 ein, so dass der zugehörige Kontakt 162 ein- und der zu gehörige Kontakt 161 ausgeschaltet wird. Dadurch wird das Schütz 90 aus- und damit das Schütz 80 ein geschaltet. Der Antrieb läuft infolgedessen im Hub sinne auf der hohen Geschwindigkeit. Der Kontakt 24 öffnet infolge des vom Messmotor 20 ent wickelten Beschleunigungsdrehmomentes. Gleichzeitig schliesst aber der Kontakt 26 und verhindert den Abfall der Relais 130, 140 und 160.
Nachdem die Beschleunigungsphase abgeschlossen ist, öffnet der Kontakt 26, während der Lastumschaltkontakt 7 schliesst und die Relais 130, 140 und 160 weiterhin am Abfallen verhindert. Die Einstellung des Kon taktes 7 entspricht dem Lastumschaltmoment auf der hohen Geschwindigkeitsstufe, welches bei gegebener Umschaltlast wegen der grösseren Reibungsmomente höher ist als auf der kleinen Geschwindigkeitsstufe. Sollte sich aus irgendwelchen Gründen die Last wäh rend der Hubbewegung über die Umschaltlast hinaus vergrössern, so schaltet der Kontakt 7 aus. Die Re lais 130, 140 und 160 fallen ab und ebenso das Schütz 80, während das Schütz 90 einschaltet und dementsprechend das Antriebsaggregat auf die klei nere Geschwindigkeit zurückfällt.
Beim Ausschalten des Steuerschalters<B>100</B> fällt das Relais 160 ab, der Kontakt 162 öffnet sich und der Kontakt<B>161</B> wird geschlossen. Der Antrieb schaltet somit auf die kleine Geschwindigkeit zurück, weil das Relais 140 abfall verzögert ausgeführt ist und die Schütze 60 und 90 über den Kontakt 141 am Abfallen verhindert wer den. Die Abfallverzögerung des Relais 140 soll so gross sein, dass während seiner Verzögerungszeit die elektrische Abbremsung des Antriebes auf kleine Geschwindigkeit erfolgen kann.
Nachdem dann aber das Relais 140 abgefallen ist und der Kontakt 141 geöffnet hat, ist die Steuerung spannungslos und der Antrieb wird durch die Bremsbacken 37 stillgesetzt.
Die oben beschriebene Wirkungsweise ergibt sich, wenn eine grosse Last etwa aus der sog. Schlaffseil- stellung heraus angehoben wird. Ohne dass die Stellung des Steuerschalters <B>100</B> verändert werden müsste, läuft der Antrieb zuerst auf kleine Hubgeschwindigkeit hoch. Nach Abschluss der Beschleunigungsphase schaltet der Antrieb selbsttätig auf die grosse Hub geschwindigkeit um. Nachdem das Seil gestreckt worden ist, an welchem die Last hängt, schaltet der Antrieb selbsttätig auf die kleine Geschwindigkeit zu rück, sofern die hängende Last grösser ist als die Um schaltlast.
Es ist offensichtlich, dass hierdurch die to tale Zeit, innert welcher eine Last bis zu einer vor gegebenen Höhe gehoben werden muss, stark verrin gert wird, und zwar ohne dass eine besondere Auf merksamkeit hinsichtlich der Bedienung des An triebsaggregates erforderlich wäre. Man hat lediglich den Steuerschalter 100 ein- und im richtigen Zeit punkt wieder auszuschalten, wenn die Last bis zur gewünschten Höhe angehoben worden ist. Ausserdem wird der Antrieb bei einer Vielzahl von kurzzeitigen Anläufen thermisch geschont, da er immer nur auf die geringere Geschwindigkeit hochläuft.
Durch die be schriebenen Mittel zur Stillsetzung des Antriebes wird der Nachlaufweg der Last auf ein Minimum reduziert, und die mechanische Bremse wird bezüglich Ab nutzung und Erwärmung sehr geschont. Die Ein richtung zur Betätigung der Bremse ist bezüglich ihrer Wirkungsweise unabhängig vom Abnützungs grad der Bremsbeläge, .so dass auf eine Nach stellung der Bremsbacken über längere Zeitabschnitte hinweg auch verzichtet werden kann.
Die Leistung eines Hubwerkes wird im Hubsinne durch die Motorleistung und im Senksinne durch die Bremsleistung begrenzt. Infölge der Anwendung der oben beschriebenen elektrischen Zwischenbremsung kann die Leistung im Senksinne wesentlich gestei gert werden. Dies führt dazu, dass in weitaus den meisten Fällen alle vorkommenden Lasten mit grosser Geschwindigkeit gesenkt werden können. Die bisher beschriebene Steuerung ermöglicht dies wie folgt: Durch Umlegen des Steuerschalters 100 nach rechts werden das Schütz 70 und dessen Steuerkon takte 72, 73 eingeschaltet sowie der Steuerkontakt 74 ausgeschaltet.
Gleichzeitig wird das Relais 150 und dessen Kontakt 151 eingeschaltet. über den Kontakt 151 werden in der Folge das Relais 140 und dessen Kontakte 141, 143 eingeschaltet und dessen Kontakte 142, 144 ausgeschaltet sowie das Relais 130 und dessen Kontakte 131, 132, 133 eingeschal tet. über die Kontakte 72 und 131 wird ferner das Relais 160 mit seinem Kontakt 162 eingeschaltet, während der Kontakt 161 ausgeschaltet wird. Man erkennt leicht, dass der Antrieb somit im Senksinne läuft, und zwar unabhängig von der Grösse der Last mit grosser Geschwindigkeit. Sollte es wünschenswert sein, auch beim Senken zuerst über die kleinere Ge schwindigkeit anzufahren, so könnte dies durch eine entsprechende Einschaltverzögerung des Relais 160 erreicht werden.
Beim Ausschalten des Steuerschalters 100 wird hingegen der Antrieb auch beim Senken über die elektrische Zwischenbremsung stillgesetzt, und zwar ähnlich, wie dies bereits oben bei der Er- Läuterung des Hubvorganges beschrieben worden ist. Die Leistungsfähigkeit der mechanischen Bremse muss aus Sicherheitsgründen lediglich so bemessen werden, dass sie bei Spannungsausfall am elektrischen Speisenetz ein Durchsacken der Last noch zu verhin dern vermag. Die Umschlagleistung der erläuterten Antriebsaggregates und damit des Hubwerkes ist so mit ersichtlich sehr hoch.
Anhand der Zeichnung ist ein Hubwerk erläutert worden, dessen Antriebsaggregat zwei Geschwindig keitsstufen aufweist, die selbsttätig und auf elek trischem Wege je nach der vorhandenen Last sich einschalten. Es lassen sich aber auch Antriebsaggre gate mit drei oder noch mehr Geschwindigkeitsstufen in analoger Weise bauen. Zu diesem Zweck können die Motoren entweder eine Mehrzahl von Wicklungen haben, sie können nur eine, aber polumschaltbare Wicklung aufweisen, oder es können weitere Mo toren zusätzlich angekuppelt bzw. angeschlossen wer den.
Dadurch, dass man das Ende des Hubseiles nicht nach Art eines Flaschenzugs auf einen Fix punkt, sondern auf eine zweite Hubtrommel führt, welche ähnlich wie die erste Hubtrommel angetrieben wird, können Hubwerke für grosse Leistungen mit Kurzschlussankermotoren geschaffen werden. Durch zeitlich gestaffelten Anlauf d'er Motoren lassen sich mit kleineren Anlaufströmen grössere Beschleunigun gen erreichen, als solche bisher bei Verwendung von Motoren mit Schleifringanker erzielbar waren.