AT217126B

AT217126B - Schaltung für Windwerke

Info

Publication number: AT217126B
Application number: AT751758A
Authority: AT
Inventors: Josef Ing Osswald; Kurt Ing Pongratz
Original assignee: Siemens Schuckertwerke Gmbh
Priority date: 1958-10-29
Filing date: 1958-10-29
Publication date: 1961-09-11

Description

Schaltung für Windwerke
Bei Windwerken, inbesondere mit zwei oder mehreren Antriebsmotoren, die zur Erzielung des Gleichlaufes mit einer elektrischen oder auch mit einer mechanischen Welle verbunden sind, treten bei Überlastung infolge Festklemmung einer Windwerksseite durch zusätzliche Momentübertragung über die Welle auf der bereits überlasteten Seite unerwünscht hohe Drehmomente auf. Das ergibt sich daraus, weil die Welle aus Sicherheitsgründen so stark dimensioniert sein muss, dass das Über die Welle übertragbare Drehmoment höher liegt als das maximale Kippmoment der Antriebsmotoren.

Man hat daher bisher die mechanischen Einrichtungen jeder Windwerksseite so stark dimensioniert, dass bei einseitiger Überlastung trotz des zusätzlich über die Welle übertragenen Drehmomenteskeine Beschädigung der Zugelemente oder anderer Teile des Windwerkes auftreten können. Eine nach diesen Gesichtspunkten erfolgte Dimensionierung der mechanischen Teile bringt aber eine beträchtliche Vergrösserung ihres Gewichtes und auch einen erheblichen Kostenaufwand mit sich. Es ist bereits bekannt, Schutzeinrichtungen z.

B. in Form von Überlastungskupplungen zwischen Windwerk und Antrieb vorzusehen oder Kraftmessereinrichtungen unter die Windwerkslager oder in Windwerksteile einzubauen, die die Reaktionskraft auf die zu bewegende Last messen und bei Auftreten einer bestimmten Überlastung im Windwerk mit Hilfe von Relaiseinrichtungen den Antrieb abschalten. Überlastungskupplungen arbeiten insbesondere bei schweren Lasten nicht zuverlässig, wogegen die Abschaltung eine Betriebsunterbrechung bedeutet, die manchmal gar nicht erforderlich wäre.

Weiters ist eine Überwachungseinrichtung für drei gleichartige Motoren bekannt, wobei jeder Drehstrommotor von nur je einer Phase eines Drehstromnetzes mit Hilfe einer Kunstschaltung angespeist wird und, sobald die Summe der den drei Einzeldrehmomenten entsprechenden Spannungen infolge ungleicher Drehmomente nicht mehr gleich Null ist, durch einen als Leitmotor geschalteten Motor die Energiezufuhr zu den beiden andern Motoren mit Hilfe magnetischer Verstärker verändert wird, ohne die absolute Höhe des Drehmomentes zu begrenzen. Ferner ist die Steuerung eines Windwerksmotors über magnetische Verstärker bekannt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltung fUr Windwerke mit über eine elektrische Welle gekuppelten Antriebsmotoren zum Schutz der mechanischen Windwerksteile gegen Überlastung mit einer Mess- einrichtung für die Windwerksbelastung oder einer dieser Belastung entsprechenden Grösse, wobei die Messeinrichtung an eine Einrichtung zur Beeinflussung der dem Antrieb zugeführten Energie angeschlossen ist.

Die erfindungsgemässe Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Speisung des Antriebes eine Ver- stärkereinrichtung vorgesehen ist, deren Steuerkreis mit der Messeinrichtung für die Windwerksbelastung oder für die der Belastung entsprechende Grösse derart zusammengeschaltet ist, dass das vom Antrieb abgegebene Drehmoment durch Veränderung der ihm zugeführten Energie unter einem vorgegebenen Höchstwert bleibt. Der Vorteil der erfindungsgemässen Schaltung liegt im wesentlichen darin, dass eine schwächere
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begrenzt wird. Der Antrieb arbeitet zwarweitermechanischen Teile zulässigen Wert. Nach Wegfall des einen Belastungsanstieg hervorrufenden Hindernisses spielen sich die normalen Betriebsverhältnisse sofort wieder ein.

Die Erfindung ist bei Windwerken mit einem Antrieb aus zwei oder mehreren Motoren anwendbar, die durch eine elektrische Welle in Gleichlauf gehalten sind. Bei der praktischen Durchführung der Erfindung ist mit Vorteil zur Steuerung des den Antrieb speisenden Verstärkers eine Kraftmesseinriehtung vorgesehen, die in bekannter Weise unter dem oder den Windwerkslagern oder zwischen Windwerksteile eingebaut ist. Hier wird die Windwerksbelastung bzw. die Belastung der Zugglieder und der andemWindwerksteile direkt durch Messung der Lageroder Getriebereaktionskraft erfasst. Die vom Antriebsmotor zu deckenden Verluste im Getriebe gehen in diese Messung nicht ein.

Es kann aber auch nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zur Steuerung des Verstärkers, Über den der Antrieb gespeist wird, die vom Antrieb aufgenommene Leistung, insbesondere Wirkleistung selbst oder eine dazu proportionale Grösse als Mass für die Windwerksbelastung herangezogen werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren der Zeichnung dargestellt. Diese Beispiele beziehen sich auf Windwerksantriebe mit zwei Antriebsmotoren, die mit zugeordneten läuferseitig verbundenen Ausgleichsmaschinen eine elektrische Welle bilden. In Fig. l ist das Priazipsehaltblld einer er-
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vonbelastung dargestellt.

In Fig. 1 sind 1 und 2 die Antriebsmotoren zweier Windwerke z. B. für Wehtschütze, Schleusentore od. dgl. Jeder Antriebsmotor ist starr mit einer Ausgleichsmaschine 3 bzw. 4 gekuppelt. Die Ausgleichsmaschinen sind miteinander läufewseitig, wie durch 5 angedeutet, verbunden und bilden eine elektrische Welle zwischen den Antriebsmotoren. Die Speisung des Antriebssystems erfolgt vom Netz 6 über den
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gleichsmaschinen 3, 4. Die beiden Schalter 10, 11 bzw. 12, 13 je Teilstrang ermöglichen jeweils die Einschaltung in ewer der beiden Drehrichtungen, in denen die Antriebsmotoren beim Heben bzw. Senken der Last angelassen werden können.

Die Speisung des Antriebsmotors 1 erfolgt über einen Verstärker 14 und die Speisung des Antriebsmotors 2 über einen Verstärker 15. Als Verstärker finden vorteilhaft Magnetverstarlzer u. zw. insbesondere vom selbstreduzierenden Typ Anwendung, so dass bei Ausbleiben ihrer. Erregung im Fehlerfall der Speisestrom der Antriebsmotoren sehr stark herabgesetzt oder überhaupt gesperrt wird. Die Verstärker können in jede Ständerphase odernur in zwe Loder überhaupt nur in eine Ständerphase eingeschaltet sein. Als besonders vor-
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sich die Anordnung je eines Magnetverstärkers inzwei Ständerphasen des betreffenden Antriebsmo-einrichtUngen 16, 17, die in bekannter Weise in dem oderdenWindwerkslagern oder zwischen Windwerksteile z. B. im Getriebe eingebaut sind.

Sie messen die Reaktionskraft auf die Last bzw. auf den vom Antrieb auf die mechanischen Teile des Windwerkes ausgeübten Zug, entsprechend dem vom Antriebsmotor auf das Windwerk abgegebenen Drehmoment. Bei Verwendung von Kraftmesseinrichtungen, die nach dem magnetoelastischen Prinzip arbeiten und einen Messkörper mit druckabhängige Permeabilität in einer Spule aufweisen, deren Widerstandswert sich bei Belastung ändert und m einer Widerstandsmessschaltung gemessen wird, tritt eine der Belastung proportionale Spannung oder ein proportionaler Strom am Ausgang des Messkreises auf. Diese Ausgangsgrössen der Kraftmesseinrichtungen zu beiden Windw8rksseiten können nun entweder getrennt je in den Steuerkreis des den Antriebsmotor auf der zugehörigen Windwerksseite speisenden Verstärkers eingeführt werden.

Es kann aber auch aus den Ausgangsgrössen der Kraftmesseinrichtungen an beiden Windwerksseiten in der Einrichtung 18 eine gemeinsame Grösse abgeleitet, z. B. vorzugsweise die Summe gebildetwerden, die über den Vorverstärker 19 in die Steuerkreis der Verstärker 14 und 15 zusammen mit der von der Einrichtung 20 gemessenen Grösse für das über die Welle Ubertragene Moment eingeführt und zur Verstärkungssteuerung herangezogen wird. Die Steuerung der Verstärker 14 und 15 kann dann bei Überlastung auf einer Windwerksseite so bewerkstelligt werden, dass die sowohl dem Antriebsmotor auf der überlasteten als auch dem Antriebsmotor auf der nicht überlasteten Seite zugeführte Energie gleichmässig herabgesetzt wird.

Die Begrenzung des an die mechanischen Windwerksteile abgegebenen Drehmomentes auf der überlasteten Windwerksseite kommt dann dadurch zustande, dass einerseits die zugeführte Energie zum Antriebsmotor auf der überlasteten Seite und anderseits zugleich das vom nicht überlasteten Antriebsmotor über die Welle übertragene Ausgleichsmemem herabgesetzt werden. Dabei ergibt sich der Vorteil der gleichen Belastung beider Antriebsmotoren auch in thermischer Hinsicht

trotz ungleichmässiger Belastungsverhältnisse auf den Windwerksseiten.

Es wäre auch die Anordnung von nur einem Verstärker im Speisekreis nur eines der beiden Antriebs- motoren möglich. Die Verstärkungssteuerung in Abhängigkeit von der Windwerksbelastung erfolgt dann vorteilhaft so, dass bei Überlastung auf der von diesem geregelten Motor angetriebenen Windwerksseite die Energiezufuhr zu diesem Motor Im Ausmass des vom nicht belasteten Antriebsmotor der andern Windwerksseite über die Welle übertragenen Momentes herabgesetzt wird, hingegen dass bei Überlastung auf der ändern Windwerksseite ebenfalls die Energiezufuhr zum genannten aber jetzt nicht überlasteten Motor herabgesetzt wird, so dass dieser kein Ausgleichsmoment über die Welle Ubertragen kann.

Bei dieser Art der Steuerung bleibt ebenfalls das bei Blockierung einer Windwerksseite vom Antrieb abgegebene Dreh- moment unter dem vorgegebenen Höchstwert.

In Fig. 2 sind mit l und 2 wieder zwei Antriebsmotoren und mit 2 und 4 die zugeordneten Ausgleichsmaschinen eines Windwerkes bezeichnet. Die läuferseitige Verbindung der Ausgleichsmaschine ist mit 5 angedeutet. Die Speisung der Antriebsmotoren und der Ausgleichsma5chinen erfolgt wie im Beispiel nach Fig. 1 über die mit 6-13 bezeichneten Elemente. 14 und 15 sind die Verstärker, über die die Speisung der Antriebsmotoren erfolgt. Auch hier ist es nicht notwendig, in allen drei Ständerphasen einen Verstär- ker vorzusehen, es genügt die Anordnung von Verstärkern in zwei Phasen oder überhaupt nur in einer Phase der Antriebsmotoren. Es werden mit Vorteil Magnetverstärker insbesondere vom selbstreduzierenden Typ verwendet.

Als Mass für die Windwerksbelastung wird in diesem Beispiel Grösse und Richtung des Leistungsflusses über die Ausgleichsmaschinen und zusätzlich die Grösse der von den Antriebsmotoren aufgenommenen Leistung ermittelt. Diese beiden Grössen sind-von Getriebeverlusten abgesehen-für das vom Antrieb auf das Windwerk abgegebene Drehmoment und damit für die Grösse der möglichen Überlastung der mechanischen Windwerksteile bestimmend. Im einzelnen ist die Schaltung hier so getroffen, dass z. B. über Wandler 21,22 die Grösse der Ständerströme der Antriebsmotoren als Mass für die von diesen Motoren aufgenommene Leistung, insbesondere Wirkleistung gemessen und nötigenfalls nach Vorverstärkung im Verstärker 19 in den Steuerkreis der die Antriebsmotoren speisenden Verstärker 14,15 eingeführt wird.

Ausserdem werden die Ständerströme der Ausgleichsmaschinen mittels der Wandler 23, 24 und der über die Welle fliessende Ausgleichsstrom mittels der Widerstands- oder Stromwandlereinrichtung 25 gemessen. Die Grösse der Ständerströme der Ausgleichsmaschinen ist zusammen mit der Grösse des Ausgleichsstromes ein Mass für Grösse und Richtung des Leistungsflusses in der elektrischen Welle. Diese Grössen werden ebenfalls vorteilhaft über den Vorverstärker 19 in den Steuerkreis der Verstärker 14 und 15 eingeführt. Tritt eine Festklemmung einer Windwerksseite auf, so führt die elektrische Welle Energie vom schwächer oder unbelasteten Antriebsteil dem überlasteten Triebwerk auf der andern Windwerksseite zu.

Diese Energiezufuhr über die elektrische Welle wird von der erfindungsgemässen Einrichtung erfasst und es wird in entsprechendem Masse durch Veränderung der Verstärkung des dem überlasteten Antrieb zugeordneten Verstärkers die Leistungsaufnahme des überlasteten Antriebsmotors vom Netz soweit gesenkt, dass dieser gemeinsam mit den Ausgleichsmaschinen nur das maximal zulässige Drehmoment an das Windwerk abgeben kann. Die elektrische Welle als solche bleibt ohne Schwächung bestehen.

Während bei den bisherigen Antriebseinrichtungen für Windwerke mit elektrischer Welle mit Ausgleichsmaschinen das maximal mögliche Moment je Antriebsseite das zweifache Kippmoment eines Antriebsmotors war und die mechanischen Einrichtungen für diese Belastung bemessen werden mussten, ist es durch die erfindungsgemässe Schaltung möglich, dieses maximal auftretende und von den Antriebsmotoren gemeinsam mit den Ausgleichsmaschinen je Windwerksseite abgegebene Drehmoment auf das einfache Kippmoment oder darunter zu begrenzen, so dass die mechanischen Teile auch bei schwächerer Bemessung vor Überlastung geschützt sind.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, als Verstärker zur Speisung der Antriebsmotoren Magnetverstärker vorzusehen, es können auch Verstärker anderer Bauart z. B. gittergesteuerte Röhren (Stromtore) Anwendung finden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind weiters auch verschiedene Abänderungen der in der Zeichnung dargestellten Schaltungen denkbar. Insbesondere ist die Anwendung auf Antriebe mit zwei oder mehreren durch eine elektrische Welle im Gleichlauf gehaltenen Antriebsmotoren möglich, wobei nur ein oder einzelne Motoren über von der Windwerksbelastung gesteuerte Verstärker gespeist werden müssen.

Schliesslich kann durch Anordnung von zwei Magnetverstärkern in zwei oder drei Phasen des betreffenden Antriebsmotors, die Drehrichtungsumkehr und die Abschaltung der Antriebsmotoren ohne Zuhilfenahme von Schützen oder sonstigen mit Kontakten versehenen Schaltgeräte bewerkstellig werden, wobei sich auch eine besonders rasche Stillsetzung der Triebwerke durch Gegenstrombremsung erzielen lässt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Schaltung für Windwerke mit über eine elektrische Welle gekuppelten Antriebsmotoren zum Schutz der mechanischen Windwerksteile gegen Überlastungmit einer Messeinrichtung für die Windwerksbelastung oder für eine dieser Belastung entsprechenden Grösse, wobei die Messeinrichtung an eine Einrichtung zur Beeinflussung der dem Antrieb zugeführten Energie angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Speisung des Antriebes eine Verstärkereinrichtung vorgesehen ist, deren Steuerkreis mit der Mess- einrichtungfürdie Windwerksbelastung oder für die der Belastung entsprechende Grösse derart zusammen- geschaltet ist, dass das vom Antrieb abgegebene Drehmoment durch Veränderung der ihm zugeführten Energie unter einem vorgegebenen Höchstwert bleibt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkungsstauerung wenigstens eine Kraftmesseinrichtung vorgesehen ist, die in an sich bekannter Weise unter dem oder den Windwerkslagern oder zwischen Windwerkstellen eingebaut ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkungssteuerung die vom Antrieb aufgenommene Leistung selbst oder eine dazu proportionale Grösse herangezogen ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkungssteuerung neben wenigstens einer Kraftmesseinrichtung das über die elektrische Welle übertragene Drehmoment oder eine dazu proportionale Grösse, insbesondere der Über die elektrische Welle fliessende Ausgleichsstrom herangezogen ist.

5. Schaltung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des oder der die Antriebsmotoren speisenden Verstärker Grösse und Richtung des Leistungsflusses zwischen den Ausgleichsmaschinen und zusätzlich die Grösse der von wenigstens einem Antriebsmotor aufgenommenen Leistung oder eine dazu proportionale Grösse herangezogen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkungssteuerung die Grösse des Ausgleichsstromes über die elektrische Welle und die Grösse der Ständerströme der Antriebsmotoren oder/und der Ausgleichsmaschinen oder dazu proportionale Grössen herangezogen sind.

7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer oder in zwei Phasen des betreffenden Antriebsmotors in Abhängigkeit von der Windwerksbelastung gesteuerte Verstärker eingeschaltet sind.

8. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Antrieben mit zwei oder mehreren in Gleichlauf gehaltenen Motoren nur ein oder einzelne Motoren über von der Windwerksbelastung gesteuerte Verstärker gespeist werden.

9. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetverstärker vorteilhaft selbstreduzierende Magnetverstärker in den betreffenden Phasen des oder der Antriebsmotoren vorgesehen sind.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den betreffenden Ständerphasen des oder der Antriebsmotoren zwei Magnetverstärker in Antiparallelschaltung vorgesehen sind, die zusätzlich zur kontaktlosen Einschaltung und Drehrichtungsumkehr des Antriebsmotors herangezogen sind.