Steuereinrichtung an Aufzügen zum genauen Anhalten der Kabine an einer Haltestelle Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung an Aufzügen zum genauen Anhalten der Kabine an einer Haltestelle, unter Anwendung eines asynchronen An triebsmotors, der vor dem Erreichen der Haltestelle unter von der Kabinenbelastung abhängiger Verschie bung des Schaltpunktes geschaltet wird.
Mit derartigen Steuereinrichtungen ist es möglich, auch bei relativ hoher Fahrgeschwindigkeit ein ge naues Anhalten zu gewährleisten, trotzdem nur ein Asynchronmotor verwendet wird und nicht eine teure Leonard-Umformergruppe, die zur Zeit noch meistens vorgesehen wird, wenn die Fahrgeschwin digkeit etwa 1,2 m/s übersteigt. Bei einer bekannten Steuereinrichtung dieser Art wird ein Seil, das zum Steuern eines Stockwerk-Kontaktapparates dient, durch die Belastung der Kabine verstellt. Eine solche Einrichtung ist in mechanischer Hinsicht auf die Dauer nicht zuverlässig und nicht genügend genau.
Bei einer anderen bekannten Einrichtung wird ein von der Drehzahl des Antriebsmotors abhängiger, hydraulischer Druck erzeugt und zur Verschiebung eines Kontaktes in bezug auf eine mit einer Kontakt kurve versehene Scheibe eines Kontaktapparates ver schoben, was den Nachteil hat, dass für tadellose Ab dichtung, Entlüftung und Temperaturkompensation des hydraulischen Systems gesorgt werden muss. Bei einer anderen Einrichtung wird ausser einem asyn chronen Hauptmotor noch ein in besonderer Weise mit demselben verbundener Steuermotor verwendet, was eine relativ komplizierte und teure Lösung ergibt.
Die Steuereinrichtung nach der Erfindung, welche diese Nachteile vermeidet, zeichnet sich aus durch einen Kontakt, der durch an der Kabine und der Schachtwand angebrachte Schaltmittel in einem vor bestimmten Abstand von der Haltestelle geöffnet oder geschlossen wird, durch eine Tachometer dynamo, welche eine Gleichspannung erzeugt, die der von der Kabinenbelastung abhängigen Geschwindib keit des Motors proportional ist, durch ein Element, an dem durch das Öffnen oder Schliessen des genann ten Kontaktes eine zeitliche veränderliche Spannung erzeugt wird und durch ein Relais,
das eine Ab- oder Umschaltung des Motors einleitet, wenn es abfällt oder erregt wird, wobei das Abfallen oder Erregen des Relais durch die zeitlich veränderliche Spannung in Funktion der Tachometerdynamospannung umso später bewirkt wird, je kleiner die Tachometer dynamospannung ist.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es ist: Fig. 1 ein Diagramm einer Aufzugssteuerung ohne Schaltpunktverschiebung, Fig. 2 ein Diagramm einer Steuerung mit Schalt punktverschiebung, Fig. 3 ein Schema einer ersten Aufzugssteuerein- richtung, Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeits weise der Einrichtung nach Fig. 3,
Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeits weise einer Variante der Einrichtung nach Fig. 3, Fig. 6 ein Schema einer zweiten Aufzugssteuer einrichtung und Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeits weise der Einrichtung nach Fig. 5.
In Fig. 1 ist die Geschwindigkeit v einer Aufzugs kabine in Funktion des zwischen zwei Haltestellen A und B zurückgelegten Weges s schematisch dar gestellt. In jedem der dargestellten drei Fälle wird die Kabine zunächst von der Haltestelle A ausgehend beschleunigt, worauf sie mit konstanter Geschwindig keit bis zu einem Schaltpunkt X fährt. Im Schalt punkt X wird der Aufzugsmotor abgestellt und eine Bremse eingeschaltet, worauf die Kabine an der Haltestelle B oder in deren Nähe zum Halten kommt. Wenn der Aufzugsmotor ein Asynchronmotor ist, so hängt seine konstante Geschwindigkeit von der Be lastung der Kabine ab.
Fährt die Kabine voll belastet abwärts oder leer aufwärts (Kurve I), so istdie konstante Geschwindigkeit am grössten und der Bremsweg XB' ist grösser als der Soll-Bremsweg XB. Fährt die Ka bine mit Halblast abwärts oder aufwärts (Kurve Il), so hat die konstante Geschwindigkeit einen mittleren Wert und die Kabine hält genau an der Haltestelle B. Fährt die Kabine leer abwärts oder voll belastet auf wärts, so ist die konstante Geschwindigkeit am klein sten und die Kabine hält schon im Punkt B".
Selbst verständlich sind die Kurven I-III schematisiert, da die Geschwindigkeit der Kabine in Wirklichkeit nicht genau linear zu- bzw. abnehmen wird.
Fig. 2 zeigt ein der Fig. 1 ähnliches Diagramm, wobei aber der Motor nicht immer bei gleichem Abstand der Kabine von der Haltestelle B abgeschal tet und die Bremse eingeschaltet wird. Wenn die Fahrgeschwindigkeit am grössten ist (Kurve 1), hat der Schaltpunkt X1 den grössten, bei mittlerer Fahr geschwindigkeit (Kurve 1I) einen mittleren und bei kleinster Fahrgeschwindigkeit (Kurve<B>111)</B> den klein sten Abstand von der Haltestelle B. Bei richtiger Verschiebung des Haltepunktes in Funktion der Be lastung bzw. der Fahrtgeschwindigkeit, wird erreicht, dass die Kabine in allen Fällen genau in der Halte stelle B anhält.
In Fig. 3 ist ein Schema einer Steuereinrichtung dargestellt, mit der dieser Zweck erreicht werden kann. Das Schema zeigt nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Stromkreise. Ein Asynchron motor M ist über eine Schaltvorrichtung Sch an ein Drehstromnetz (.A -) angeschlossen und treibt eine Aufzugsmaschine<I>A</I> und eine Tachometerdynamo <I>T</I> an. Die Aufzugsmaschine<I>A</I> weist eine Winde Wd auf, über die ein Seil S angetrieben wird, an dem einerseits eine Kabine Ka und anderseits ein Gegen gewicht G hängen.
Die Schaltvorrichtung Sch weist zwei Schaltspulen Spl und Sp2 auf, in deren Strom kreisen sich je ein Kontakt r1 bzw. r2 eines Relais R, sowie weitere Kontakte s1 und s1' bzw. s2 und s2' befinden.
Der Stator des z. B. mit Kurzschlussrotor ver- sehenen Asynchronmotors M ist mit einer zur Erzeu gung des Drehfeldes dienenden Drehstromwicklung versehen, die bei Erregung einer der Schaltspulen Spl oder Sp2 mit dem Drehstromnetz verbunden ist, und zwar dreht sich der Motor M, je nachdem welche dieser beiden Spulen Spl und Sp2 erregt wird, so dass sich die Kabine Ka aufwärts oder abwärts be wegt.
Es ist ferner eine Bremsvorrichtung bekannter Art vorgesehen, die bei Abschaltung des Drehstrom netzes durch die Schaltvorrichtung<I>Sch</I> automatisch in Tätigkeit tritt.
Die Tachometerdynamo T liefert eine der Ge schwindigkeit des Motors M proportionale Gleich spannung, die einem Umschalter U zugeführt ist, der bei Umkehrung der Drehrichtung des Motors M durch nicht dargestellte Mittel betätigt wird und lediglich eine Umpolung durchführt, so dass am Ausgang des Umschalters U stets die gleiche Polarität herrscht, unabhängig davon, ob die Kabine K aufwärts oder abwärts fährt.
An den Umschalter U ist ein Poten- tiometerP angeschlossen, an dem eine der Tachometer dynamospannung proportionale, einstellbare Span nung abgegriffen wird, die einem Tiefpassfilter F zu geführt wird, der aus dieser Spannung alle Wechsel stromkomponenten eliminiert, die insbesondere vom Kollektor der Tachometerdynamo herrühren.
Dem Relais R wird einerseits die am Ausgang des Filters F vorhandene, der Motorgeschwindigkeit pro portionale, geglättete Gleichspannung u, und ander seits eine derselben entgegengeschaltete Spannung u" zugeführt, die auf nachstehend beschriebene Weise erhalten wird.
An ein Wechselstromnetz (-) ist ein Gleich richter Gl angeschlossen, dessen Gleichstrom einem Stabilisator Stb zugeführt wird, der eine von Netz schwankungen unabhängige Gleichspannung liefert. Wenn der Kontakt K geschlossen ist, wird der Kon densator C auf die konstante Ausgangsspannung u',. des Stabilisators Stb aufgeladen. Zum Kondensator C sind ein Einstellwiderstand WI und ein Widerstand W2 mit negativen Temperaturkoeffizienten parallel geschaltet.
Wenn der Kontakt K geöffnet wird, so entlädt sich der Kondensator C über die Widerstände WI und W2 und die Kondensatorspannung hat dann den abnehmenden Wert u",.. Die Kondensatorspan- nung u" welche dem Relais R in Gegenschaltung zur Spannung ist zugeführt wird, verläuft in Funk tion der Zeit t gemäss einer Kurve, die in Fig. 4 dar gestellt ist und die zwei Äste u',. und u",. aufweist.
An der Kabine Ka ist ein Anschlag a vorgesehen, der mit zwei ortsfesten, mit dem Kontakt K mecha nisch verbundenen Anschlägen<I>A 1</I> und<I>a2</I> zusam menarbeitet, von denen der eine unterhalb und der andere oberhalb der Stelle angebracht ist, an der sich der Kabinenanschlag @i befindet, wenn die Ka bine genau an der Haltestelle B hält. Wenn der An schlag a von unten kommend den unteren Anschlag a1 überfährt, wird dadurch der Kontakt K geöffnet und dasselbe ist der Fall beim Abwärts-Überfahren des Anschlages a2. Selbstverständlich können an der Kabine Ka und der Schachtwand auch andersartige Schaltmittel vorgesehen sein, um den Kontakt K zu öffnen, z. B. magnetische oder photoelektrische Schaltmittel.
Die beschriebene Steuereinrichtung arbeitet wie folgt: Zu Beginn einer Aufwärtsfahrt werden durch nicht dargestellte Mittel die Kontakte sl und sl' geschlossen und die Kontakte s2 und s2' geöffnet, so dass unabhängig von der Lage der Kontakte r1 und r2 die Spule Spl erregt und die Spule Sp2 nicht erregt wird. Der Motor M dreht sich im Aufwärts sinne und die Kabine Wa wird nach oben gezogen.
Der Kontakt K ist geschlossen, so dass am Relais R die Spannung u',. herrscht, die grösser ist als die höchste Spannung as", die dann auftritt, wenn die Kabine Ka leer aufwärts fährt (oder voll belastet abwärts fährt) und durch die Linie 1 in Fig. 4 dar gestellt ist.
Durch die Differenzspannung u', utl wird das Relais R erregt und schliesst seine beiden Kontakte r1 und<I>r2.</I> Bevor der Kabinenanschlag<I>a</I> den ortsfesten Anschlag a1 überfährt, wird der Kon takt s1' durch nicht dargestellte Mittel geöffnet, so dass die Spule Spl nur durch das Relais R, bzw. dessen Kontakt r1 im erregten Zustande gehalten wird. Beim Überfahren des Anschlages a1 wird der Kontakt K geöffnet, also in einem konstanten Schalt punkt X0.
Nun entlädt sich der Kondensator C über die Widerstände<I>W I</I> und<I>W2</I> gemäss einer wohl be kannten abklingenden e-Funktion. Wenn die Span nungen u",, und utl einander gleich werden, also im Punkte X1, fällt das Relais R ab und öffnet seine Kontakte r1 und r2. Da die Kontakte s1', s2, s2' offen sind, wird keine der beiden Spulen Spl und Sp2 erregt. Die Drehstromwicklung des Motors M wird abgeschaltet und dafür die Bremsung eingeleitet, so dass diese im Punkt X1 beginnt.
Das Relais R ist ein Präzisionsrelais, das erst bei einer sehr kleinen Spannung abfällt, die in vorstehendem vernach lässigt worden ist. Es ist aber für die nachfolgende Betrachtung gleichgültig, ob der wahre Schaltpunkt statt in<I>X I</I> etwas weiter vorne, nämlich in<I>X l</I> ^\ liegt, da eine entsprechende Vorverlegung auch in bezug auf die Schaltpunkte X2 und X3 stattfindet, die einer Aufwärtsfahrt bei Halblast bzw. bei Vollast entspre chen.
Bei Halblast-Aufwärtsfahrt (Kurve 11) ist lit.> > utl, so dass die Abschaltung in X2 später als im Falle von Kurve I erfolgt und bei Vollast-Auf- wärtsfahrt (Kurve III) erfolgt die Abschaltung X3 noch später, wie dies nach Fig. 2 erforderlich ist, um genau an der Haltestelle B anzuhalten.
Theore tische Betrachtungen und insbesondere auch prak tische Versuche zeigen, dass die abklingende e-Funk- tion einer Kondensatorentladung sehr gut den Be dingungen entspricht, die sich bei Umrechnung des Geschwindigkeits-Weg-Diagrammes nach Fig.2 in ein Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm nach Fig.4 ergeben.
Der Grund, warum der Kondensator C nicht nur über einen einzigen, einstellbaren Widerstand W1 entladen wird, sondern auch noch über den Wider stand 2 mit negativem Temperaturkoeffizienten, ist folgender: Wenn der Aufzug sehr häufig benützt wird, erwärmt sich der Motor M, so dass infolge des zu nehmenden Widerstandswertes der Wicklungen der Schlupf - bei gleicher Last - zunimmt, also die Ge schwindigkeit abnimmt. Bei gleichbleibender Ent ladungskurve u", hätte dies zur Folge, dass infolge des niedrigen Verlaufes der Kurven I-III die Ab-, schaltepunkte X1 X3 in Fig. 4 weiter rechts liegen würden.
Motor M würde also später abgeschaltet und die Kabine Ka würde ein klein wenig über die Haltestelle B hinaus fahren. Bei der häufigen Be nützung nimmt nun aber der Widerstandswert des Widerstandes W2 ab, so dass der Kondensator sich schneller entlädt, die Kurve u", also steiler abfällt, was der Verschiebung der Punkte X1-X3 nach rechts entgegenwirkt.
Es sind natürlich zahlreiche Varianten der be schriebenen Einrichtung möglich. Zunächst wird man in sehr vielen Fällen einen polumschaltbaren Asyn- chronmotor benützen, z. B. einen 4/24-poligen Mo tor. Man kann dann den Motor, statt ihn im ver schobenen Schaltpunkt X1, X2 oder X3 abzuschal ten, auf eine niedrigere Geschwindigkeit umschal ten, bevor man den Motor ganz abschaltet. Durch die Schaltpunktverschiebungerreicht man dann nicht nur höhere Anhaltegenauigkeit, sondern auch, dass der bei niedriger Geschwindigkeit zurückgelegte Weg immer nur kurz ist.
Auf diese Weise kann man Fahr geschwindigkeiten bis etwa 2,5 m/sec gut beherrschen.
Bei noch höheren Geschwindigkeiten oder be sonders hohen Forderungen an die Anhaltegenauig keit wird man zweimal eine Schaltpunktverschiebung verwenden. Auch in diesem Falle, dessen Wirkungs weise in Fig.5 dargestellt ist, wird man im ver schobenen Schaltpunkt XI, X2 oder X3 den Motor nicht abschalten, sondern von der höheren auf die niedrigere Geschwindigkeit umschalten. Es sei noch bemerkt, dass in Fig.5 die Spannung u in Funk tion des Weges<I>s</I> aufgetragen ist, wobei der Weg<I>s</I> in erster Näherung auch der Zeit t entspricht.
Der Kondensator wird nach dem der kleinsten Fahr geschwindigkeit entsprechenden Umschaltpunkt X3 durch nicht dargestellte Mittel gemäss Kurve u"', sehr rasch auf einen niedrigeren konstanten Wert uiv, entladen. Eine weitere Entladung des Konden- sators wird dann von einem Punkt X0' aus ausgeführt, gemäss Entladungskurve uv, nachdem die Geschwin digkeit des Motors auf seinen neuen, der höheren Polzahl entsprechenden Wert gesunken ist und somit auch die Spannung utl, uts oder u" entsprechend gefallen ist.
Es ergeben sich nun neue Schaltpunkte X1', <I>X2'</I> oder X3', in denen nun der Motor ab geschaltet und die Bremse eingeschaltet wird. Auf diese Weise kann man auch bei Fahrgeschwindigkeiten von über 2,5 m/sec sehr rasch und sehr genau auf die jeweilige Haltstelle kommen. Selbstverständlich muss die Schaltung der beschriebenen Funktion entspre chend abgeändert werden, was aber ohne Schwierig keiten möglich ist.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Spannungen u, und ut getrennten Wicklungen eines Relais mit zwei auf demselben Kern angeordneten Wicklungen zu zuführen. Diese Ausführung hat aber den Nachteil, d'ass sie bei längerem Betrieb die beiden Wicklungen ungleich stark erwärmen können unter entsprechen der Änderung ihres Widerstandswertes, so dass sich in Ermangelung weiterer Massnahmen der jeweilige Abfallpunkt der Relais R verschiebt, was die Ge nauigkeit des Anhaltens beeinträchtigt. Man kann gegebenenfalls die Kondensatorentladungskurve mit tels einer Pentode verstärken.
Statt über die Wider stände W1 und W2 kann man den Kondensator auch über einen einzigen einstellbaren Widerstand ent- laden, vorzugsweise einen solchen mit negativem Temperaturkoeffizienten.
In Fig. 6 ist das Schema eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels dargestellt, das sich von demjeriigen nach Fig.3 hauptsächlich dadurch unterscheidet, dass zur Schaltpunktverschiebung nicht eine Konden- satorentladung, sondern eine Kondensatoraufladung benützt wird.
Der Motor, die Schaltvorrichtung und die Auf zugsmaschine sind die gleichen wie im Falle von Fig. 1 und nicht dargestellt. Der Motor treibt wieder die Tachometerdynamo T an, die über den Umpol schalter U und das Tiefpassfilter F eine der Motor geschwindigkeit proportionale, geglättete Gleich spannung u, liefert.
Der Kontakt K wird jetzt beim Überfahren der ortsfesten Anschläge a1 oder a2 (siehe Fig. 3) durch den Kabinenanschlag a nicht ge öffnet, sondern geschlossen, so dass dann der Kon densator C über einen einstellbaren Widerstand W3 aufgeladen wird. Zum Kondensator C sind drei mit dem Relais R in Serie geschaltete Zener-Dioden Z, z. B. Vierschicht-Zener-Dioden, parallel geschaltet. Jede Zener-Diode wird bekanntlich erst bei einem bestimmten Schwellwert der Spannung z.
B. etwa 20 V leitend, so dass erst dann ein Strom durch das Relais R fliessen kann, wenn die Spannung am Kon densator C das Dreifache des Schwellwertes einer Zener-Diode erreicht. Ein Stabilisator und ein Gleich richter sind nicht vorhanden.
In Fig. 7 ist ein der Schaltung nach Fig. 6 ent sprechendes Spannungs-Wegdiagramm dargestellt. Wenn an der Haltestelle A der Motor eingeschaltet wird, nimmt die Geschwindigkeit des Motors rasch zu und damit auch die Tachodynamospannung ut, die entsprechend den früher betrachteten Fällen I, 1I und III wieder mit ut" ut2, ut, bezeichnet ist.
Wenn in dem Schaltpunkt X0 der Kontakt K ge schlossen wird, und demzufolge das Tachodynamo- meter T einen Strom liefert, der über den Wider stand W3 den Kondensator C auflädt, fällt die Span nung u, plötzlich ein wenig, wegen des inneren Wi derstandes des Tachodynamometers T selbst.
Die Kondensatorspannung u, steigt nun, und zwar ge mäss den Kurven u" bzw. u,2 bzw. u" um so rascher, je höher die an der Serieschaltung des Kondensa- tors C und des Widerstandes W3 wirksame Span nung url bzw. ut. <I>bzw.</I> u" ist.
Wenn die Spannung u, den Wert u" erreicht, der gleich dem Dreifachen der Schwellenspannung der Zener-Dioden Z ist, wer den letztere leitend, so dass das Relais R erregt wird, was durch Öffnen seiner in diesem Fall als Ruhe kontakte ausgebildete Kontakte r1 und r2 (siehe Fig. 1) wiederum das Ausschalten des Motors und das Einschalten der Bremse zur Folge hat.
Es ist ersichtlich, dass dieser Schaltvorgang in den Punkten X1 bzw. X2 bzw. X3 um so später erfolgt, je geringer -die vom Tachodynamometer T herrührende Spannung ut ist, wie dies gemäss Fig. 2 erforderlich ist.
Infolge des Leitendwerdens der Zener-Dioden Z fällt die Spannung am Kondensator C rasch zusam- men, die Zener-Dioden Z bleiben aber nun auch bei viel geringerer Spannung leitend und der von der Spannung ut erzeugte Strom durch das Relais R hält letzteres erregt, so dass der Motor ausgeschaltet und die Bremse eingeschaltet bleibt, bis die Kabine im Punkte B stillsteht und die Spannung utl bzw. ut2 <I>bzw.</I> 1113 demgemäss auf Null fällt.
Um zu vermeiden, dass das Relais R bei sehr kleiner Spannung vor dem Erreichen des Punktes B abfällt, wird es mit Verzö gerung versehen. Wenn der Aufzug steht, wird durch andere, nicht dargestellte Schaltmassnahmen ein Wiedereinschalten des Motors vermieden. Dies bezüglich wird noch bemerkt, dass die Art, wie die Kontakte des Relais mit der Schaltvorrichtung des Motors verbunden sind, weitgehend variiert werden kann; es genügt, dass durch das Ansprechen des Relais R der gewünschte Um- oder Abschaltvorgang eingeleitet wird.
Man kann die Schaltung nach Fig. 6 auch so ab wandeln, wie dies erforderlich ist, um bei polumschalt baren Motoren ein Abbremsdiagramm der in Fig. 5 dargestellten Art zu erzielen. Dazu muss man den Relaisstrom unterbrechen, so dass das Relais wieder nicht erregt ist. Dann schliesst man zwei Zener- Dioden Z kurz und lädt den Kondensator mit der inzwischen gesunkenen Spannung 11t, wieder auf, bis die verbleibende Zener-Diode Z leitend wird, das Relais R wieder anspricht und die Abschaltung und Bremsung, oder allenfalls eine weitere Polumschal tung bewirkt.
Mit den beschriebenen Steuereinrichtungen kann die Fahrgeschwindigkeit eines Aufzuges mit Asyn- chronmotor ohne Feinabstellung, d. h. ohne Pol umschaltung, von 0,7 auf 1,2 m/s, diejenige eines Aufzuges mit Feinabstellung und z. B. 4/36-poligem Motor von 1,2 auf, 2,5 m/s gesteigert werden. Mit drei- oder mehrstufig polumschaltbaren Asynchron motoren kann man sogar Fahrgeschwindigkeiten von z. B. 4,5 m/s erreichen und trotzdem ein rasches, exaktes Anhalten erzielen.