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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Abschalten eines elektromotorischen Antriebes bei Stossbelastungen durch Auswertung einer belastungsabhängigen elektrischen Eingangsgrösse, bei- spielsweise bei Beforderungsanlagen, Seilbahnen u. dgl. Diese Schaltungsanordnung besteht aus an sich bekannten Elementen, welche zur Erfassung und Auswertung von mechanischen Stossbelastungen, deren
Grösse durch Messwandler in eine elektrische Grösse umgewandelt sind, dienen.
Aus der DE-OS 2337722 ist ein Drehzahlregelkreis für Antriebe mit häufig wechselnden Belastungen bekannt, wobei diese Antriebe meist bei Walzgerüsten, Scheren od. dgl. eingesetzt werden. Bei diesem
Drehzahlregelkreis ist ein Drehmomentengeber vorgesehen, der an einen Linearverstärker angeschlossen ist und dessen Ausgangsgrösse einen Drehzahlregler beeinflusst. Durch diese bekannte Anordnung wird einem Drehzahlregler ein zusätzlicher Strom-Sollwert zugeführt, um zu bewirken, dass bei Belastungs- änderungen des Antriebsmotors einer Drehzahländerung entgegengewirkt wird.
Aus der Siemens-Zeitschrift 42 (1968) Heft 2 ist eine Einrichtung bekannt, die zur Bemessung eines
Regelkreises eines drehzahlgeregelten Antriebes mit pulsierender Last und elastischer Kupplung dient.
Bei elektrischen Antrieben, insbesondere bei Seilförderanlagen mit aufgeklemmten Betriebsmitteln werden grösstenteils mechanische Getriebe verwendet, welche bei plötzlich auftretenden unzulässigen
Laststössen so stark beansprucht werden, dass sie durch Bruch zerstört werden können. Hiebei fällt dann nicht nur die gesamte Anlage aus, sondern es kann auch Personenschaden entstehen. Derartige Stossbela- stungen ergeben sich z. B. dann, wenn sich bei einem Sessellift ein Gehänge verklemmt, oder es können auch durch Windböen verursachte Seilschwingungen eine Betriebsstörung auslösen.
Natürlich kann der starke Stromanstieg im Motorkreis, welcher bei plötzlichen Belastungen auftritt dazu benutzt werden, ein Überstromrelais auszulösen. Dieses würde aber erst dann ansprechen, wenn sich das Zugseil anspannt, wodurch eine Beschädigung des Getriebes nicht ausgeschlossen werden kann.
Es wurden deshalb schon Laststossrelais vorgeschlagen, welche allesamt auf elektromechanischer
Grundlage beruhen, meistens auf dem Trägheitsprinzip, wobei auf eine kleine Masse ein elektromagnet- scher Impuls einwirkt. Eine geringfügige Verstellbarkeit wird hiebei meist durch vorgespannte Federn erzielt.
Ein solches Laststossrelais ist zumeist nur an Gleichstromkreisen betreibbar, wobei die durch den Laststoss verursachte Stromänderung durch einen Impulsübertrager auf das Stromstossrelais übertragen wird.
Zu den Nachteilen derartiger Vorrichtungen zählt ausserdem die relativ grosse Unempfindlichkeit, der kleine Einstellbereich, keine Anpassungsmöglichkeit an Stromanstiege verschiedener Flankensteilheit und die hohe Ansprechempfindlichkeit auf Oberwellen bei Thyristoranspeisungen.
Aufgabe der Erfindung ist daher, unter Ausnutzung elektronischer Schaltkreise einen Laststossschutz zu konstruieren.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die belastungsabhängige elektrische Eingangsgrösse einer Impulsformerstufe mit einstellbarer Flankensteilheit zugeführt wird, dass dieser Impulsformerstufe mindestens drei eingangsseitig zueinander parallelgeschaltete Frequenzteilbereichsschaltungen nachgeschaltet sind, deren Frequenzbereiche sich gegebenenfalls überschneiden, dass zwei dieser Frequenzteilbereichsschaltungen sich in der Polarität unterscheidende und somit als Richtungsdiskriminatoren arbeitende Spitzenwertspeicher sind, dass diesen beiden Frequenzteilbereichsschaltungen eine Rechenstufe nachgeschaltet ist, welche das Verhältnis der beiden Ausgangsgrössen bildet,
dass der dritten Frequenzteilbereichsschaltung eine Hysteresestufe nachgeschaltet ist und dass eine im Störungsfall den Antrieb abschaltende Impulse abgebende monostabile Kippstufe vorgesehen ist, an deren Eingang das Ausgangssignal der Addierstufe liegt und an deren Steuereingang das Ausgangssignal der Hysteresestufe liegt.
Wie mehrere Versuchsreihen gezeigt haben, ist es durch die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung erstmals möglich, bei richtiger Anpassung an eine Seilforderanlage eine so hohe Empfindlichkeit einzustellen, dass man durch Ziehen an einem Sessel bei einer Sesselliftanlage die Bahn abschalten konnte.
Es ist aus der Praxis und Literatur bekannt, dass auch dadurch Laststösse kleiner Amplitude aber höherer Frequenz auftreten, wenn z. B. Sesselklemmen oder Beförderungskörbe die Seilführungsrollen passieren. Um solche im Betrieb auftretende Belastungen, die die Bahn nicht abschalten sollen, zu unterdrücken, wurde die oben beschriebene erfindungsgemässe elektronische Schaltungsanordnung entwickelt, welche die Eigenschaft hat, die soeben geschilderten Stossbelastungen zu erfassen und
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gesondert auszuwerten. Der Amplitudenbereich, auf den dieser Schaltungsteil ansprechen soll, ist individuell einstellbar, so dass sich eine Hysterese ergibt, innerhalb welcher die noch später zu be- schreibende Schaltungsanordnung nicht freigegeben wird.
Dies ist ganz besonders wichtig, wenn
Seilförderanlagen mit Tallast betrieben werden, wobei es vorkommen kann, dass der vom Antriebsmotor aufgenommene Strom null ist. In diesem Bereiche wirkt sich jede kleinste Änderung hundertprozentig aus, was eine sofortige Abschaltung der Anlage zur Folge hätte. Da moderne elektromotorische Anlagen durch
Energierückspeisung in das Versorgungsnetz bremsen ; kommt ein weiteres Problem hinzu : beim Bremsen bedeutet ein Stromanstieg eine Zunahme der Bremsung. Mit einem Laststossrelais bekannter Art würde hiebei die Bremsung abgeschaltet werden. Ein echter Laststoss hätte bei Tallast hingegen die Wirkung einer Stromabnahme.
Es muss also aus Gründen der Sicherheit verhindert werden, dass während des Bremsens eine
Stromzunahme eine Abschaltung bewirkt. Hingegen muss bei einer Stromabnahme, was während des
Bremsens einem echten Laststoss entsprechen würde, die Anlage abgeschaltet werden. Analog dazu ist eine
Stromabnahme in der Antriebsphase nicht unbedingt auf einen Laststoss zurückführbar.
Gemäss einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist es daher von Vorteil, dass die beiden als
Richtungsdiskriminatoren arbeitenden Frequenzteilbereichsschaltungen ein Verzögerungsglied aufweisen, mittels welchem entweder die positive oder die negative Rückflanke der belastungsabhängigen Impulse verzogerbar sind und dass zur Vorwahl der der jeweiligen Antriebsrichtung entsprechenden Polarität der beiden Frequenzteilbereichssehaltungen diesen eine Steuerspannung zuführbar ist.
Als weiterer Vorteil dieser Einrichtung ergibt sich, dass die Gesamtempfindlichkeit der Schutzein- richtung (d. h. des Laststossschutzes) höher eingestellt werden kann, als wenn diese Richtungsdiskrimi- nierung nicht vorgesehen wäre, da der statisch verteilte Anfall von Störgrössen in beiden Richtungen doppelt so hoch wäre.
Weitere Einzelheiten über die Funktion der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung sind aus der
Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, entnehmbar.
Die elektrische Eingangsgrösse-El-wird einem Anpassungsnetzwerk-l-zugeführt, das von einem Impulsflankenformer mit einstellbarer Flankensteilheit --2-- gefolgt wird. Die Laststoss-Schutzein- richtung kann damit an betriebsbedingte Abläufe der Seilförderanlage optimal angepasst werden.
Nach erfolgter Impulsformung wird das Störsignal drei Frequenzteilbereichsschaltungen --3, 4, 5-zugeführt, von welchen zwei als Spitzenwertspeicher mit Richtungsdiskriminierung--4 und 5-- ausgebildet sind.
Bei den Frequenzteilbereichsschaltungen --4, 5-- handelt es sich um zwei gleichartige Speicherschaltungen mit der Einschränkung, dass die eine sich von der andern durch umgekehrte Polung der in der Figur gezeigten Dioden unterscheidet. Durch ein nicht gezeigtes Relais, welches von aussen durch eine Steuerspannung-Ucm-betätigt wird, wird entweder die eine Diode (Block 4) oder die andere (Block 5) zugeschaltet, bzw. getrennt. Die Dioden sind mit nichtgezeigten Widerständen gebrückt, so dass sich der jeweilige Speicherkondensator mit einer längeren Zeitkonstanten entlädt, als er sich über die Diode auflädt. Es entsteht dadurch in Abhängigkeit der Polung der Dioden eine unterschiedliche Spannungssteilheit für die Vorder-bzw.
Rückflanke der Stossgrösse, was in Zusammenhang mit der vorgebbaren Steuerspannung-UgT-- eine Richtungsdiskriminierung der Laststösse ergibt. (Antriebs-/Bremsbetrieb). Die Frequenzteilbereichsschaltung --3-- enthält einen Hochpass auf einer RC-Kombination mit einer unteren Grenzfrequenz lu, die je nach Anwendungsfall so gewählt wird, dass periodisch auftretende Störungen mit niedrigerer Frequenz als f die nachfolgende Hysteresestufe --6-nicht zum Ansprechen bringen. Erstere beträgt bei einer Anwendung für Sesselllftantriebe etwa 5 Hz. Für den Antrieb gefährliche Störgrössen sind erfahrungsgemäss nicht periodisch und enthalten Frequenzteile, die über fu liegen, wobei die Flankensteilheit massgebend ist.
Solche Störgrössen verursachen an der Hysteresestufe --6-- nur dann einen positiven Ausgangsimpuls, wenn der obere oder untere Pegel derselben überschritten wird.
Welcher von den beiden Speicherkreisen --4, 5-- ansprechen soll, auf Signalanstieg oder auf Signalabfall oder auch auf beide, kann von aussen durch Eingabe eines Steuerbefehls --UST-- bestimmt werden.
Unabhängig davon können die beiden Ausgangssignale der Frequenzteilbereichsschaltungen --4, 5-in einer Rechnerschaltung --7-- zueinander ins Verhältnis gesetzt werden. Ein Ausgang ist für ein Ver-
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hältnis der beiden Spannungen grösser Null, also für ein positives und der andere Ausgang für ein Verhältnis kleiner Null, also für ein negatives Signal vorgesehen. Der Quotient Ul : U2 wird einer Addierstufe --8-- zugeführt, wobei sich durch die Summierung der zeitlich verschiedenen Signalamplituden ein neues Ausgangssignal an der Addierstufe --8-- bildet, das der Eingangssignaländerung-El-im Arbeitsbereich der Schaltung direkt proportional ist.
Dieses dem Laststoss proportionale Signal wird einer monostabilen Kippstufe --9-- zusammen mit dem negierenden Signal, welches von der Hysteresestufe --6-- herrührt, zugeführt.
Eine Impulsfreigabe an --9-- und somit ein Ansprechen des Ausgangsschalters --10-- ist nur dann möglich, wenn die Amplitude des zerlegten Störsignales im interessierenden Frequenzbereich grösser ist als ein vorgegebener Wert, welcher die Hysteresisbreite bestimmt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zum Abschalten eines elektromotorischen Antriebes bei Stossbelastungen durch Auswertung einer belastungsabhängigen elektrischen Eingangsgrösse, beispielsweise bei Beförde-
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abhängige elektrische Eingangsgrösse einer Impulsformerstufe mit einstellbarer Flankensteilheit (2) zugeführt wird, dass dieser Impulsformerstufe (2) mindestens drei eingangsseitig zueinander parallelgeschaltete Frequenzteilbereichsschaltungen (3, 4,5) nachgeschaltet sind, deren Frequenzbereiche sich gegebenenfalls überschneiden, dass zwei dieser Frequenzteilbereichsschaltungen (4,5) sich in der Polarität unterscheidende und somit als Richtungsdiskriminatoren arbeitende Spitzenwertspeicher sind, dass diesen beiden Frequenzteilbereichsschaltungen (4,5) eine Rechenstufe (7) nachgeschaltet ist,
welche das Verhältnis der beiden Ausgangsgrössen (Ul : U2) bildet, dass der dritten Frequenzteilbereichsschaltung (3) eine Hysteresestufe (6) nachgeschaltet ist und dass eine im Störungsfalle den Antrieb abschaltende Impulse abgebende monostabile Kippstufe (9) vorgesehen ist, an deren Eingang das Ausgangssignal der Addierstufe (8) liegt und an deren Steuereingang das Ausgangssignal der Hysteresestufe (6) liegt.
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