CN108602657B - 绳式连续绞车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种绳式连续绞车，所述绳式连续绞车具有驱动单元(10)和从动单元(60)，以对缆绳加载驱动力，所述从动单元与驱动单元(20)耦联。根据本发明提出，驱动单元(20)具有：变频器(30)，所述变频器具有用于从供电网(33)接收电流的初级侧(32)和用于输出交流电压(UU，UV，UW)的次级侧(36)；交流电动机(40)，所述交流电动机用于以可变的转速(ω1)来驱动绳式连续绞车(10)，通过变频器(30)用交流电压(UU，UV，UW)对所述交流电动机进行供电；控制单元(60)，所述控制单元与变频器(30)和交流电动机(40)互联，以用于控制驱动单元(20)，其中控制单元(50)设计用于，借助于变频器(30)改变交流电动机(40)的转速(ω1)。

Description

绳式连续绞车
技术领域
本发明涉及一种绳式连续绞车，其具有驱动单元和从动单元，以对缆绳加载驱动力，所述从动单元与驱动单元耦联。
背景技术
绞车通常长时间以来已知并且用于在所有工业领域中提升负载和人员，尤其用于弥补高度差异。特定类型的绞车是所谓的绳式连续绞车，其中缆绳引导穿过绞车，而不是卷绕在绞车上，例如卷绕在滚筒中。例如，缆绳能够因重力或由于所作用的负载而在绳式连续绞车的一侧或两侧上悬垂，使得绳式连续绞车不需要保存缆绳的引导穿过绳式连续绞车的那部分。由此，绳式连续绞车原则上能够具有不受限的行程长度或牵引长度。尤其当用于固定外部绞车的基础设施被保持和/或能够保持在井道中或建筑物上时，使用这种绳式连续绞车。
绳式连续绞车通常用于人员运输和材料运输，例如在窗户清洁吊舱中使用。
在绳式连续绞车中，例如使用交流电动机作为驱动装置，所述交流电动机能够经由插接连接器与供电网连接。
绳式连续绞车的这种构造通常具有下述缺点：供电网中的电压干扰直接作用在驱动单元上，并且绳式连续绞车因此会落入不稳定的工作点中。这种运行行为尤其引起，绳式连续绞车仅在电力供应差的国家/地区中受限制地使用。
发明内容
在该背景下，本发明所基于的目的是，提供一种绳式连续绞车，所述绳式连续绞车尽可能减少上述缺点，并且尤其能够实现用于电力供应较差的国家/地区的绳式连续绞车。
本发明在具有根据实施例的特征部分的开始提出类型的绳式连续绞车中实现其所基于的目的。
因此，提出一种绳式连续绞车，其具有驱动单元和从动单元，以对缆绳加载驱动力，所述从动单元与驱动单元耦联，其中，驱动单元具有：变频器，所述变频器具有用于从供电网接收电流的初级侧和用于输出交流电压的次级侧；交流电动机，所述交流电动机用于以可变的转速来驱动绳式连续绞车，通过变频器用交流电压对交流电动机进行供电；和控制单元，所述控制单元与变频器和交流电动机连接，以用于控制驱动单元，其中控制单元设计用于，借助于变频器改变交流电动机的转速。尤其，根据本发明提出，绳式连续绞车具有控制单元和变频器，所述控制单元设计用于借助于变频器来改变交流电动机的转速。
在此，本发明利用了如下知识：提升装置和牵引机构在运行时具有基本上恒定的负载，进而驱动功率基本上是转速的函数。本发明尤其利用了如下知识：在提升装置中只有待提升的负载确定要施加的提升力，进而在电源电压干扰时，即在电网电压干扰时，速度，即交流电动机的转动速度或转速降低，以便抵消电压干扰的效果。
优选地，控制单元具有用于检测电压的机构并且设计用于，在检测到欠电压时改变、尤其是减小交流电动机的转速。因此，控制单元具有至少一个用于检测电压的设备，尤其是电压计，所述设备构成为用于检测电压，优选在变频器的初级侧上检测电压，并且将所述电压传送给控制单元。控制单元本身此外设计用于，将这样检测到的电压与预编程的电压极限相调准，并且在低于下极限值的情况下，即在所谓的欠电压的情况下，调整交流电动机的转速，使得交流电动机的机械功率对应于由供电网提供的电功率。控制单元因此准备用于，对交流电动机进行节流，尤其是减小交流电动机的转速。
根据本发明的一个优选的实施形式，绳式连续绞车的控制单元具有用于检测电流的机构，其中所述控制单元设计用于，在检测到过电流时，改变、尤其是减小交流电动机的转速。优选的是，用于检测电流的机构构成为过电流保护器，所述过电流保护器设计用于，在变频器的次级侧上检测额定电流，并且将这样检测到的额定电流传输给控制单元。控制单元还具有预编程的电流极限值并且设计用于，将所检测到的电流与预编程的电流极限值相调准，并且在超过上极限值的情况下，即在所谓的过电流的情况下，调整交流电动机的转速，使得交流电动机的机械功率对应于由供电网提供的电功率，或者对交流电动机进行保护防止临界工作电流。
电流和电压的检测既能够单相地也能够多相地进行。
可选地，绳式连续绞车的控制单元设计用于，分级地改变交流电动机的转速，优选在四个级之间，更优选在两个级之间改变。为此，控制单元例如具有开关装置，所述开关装置设计用于，分级地改变交流电动机的激励电压，尤其改变为，使得交流电动机也能够改变其转动方向。优选的是，交流电动机能够沿向前转动方向以及至少一个第一向后转动方向以至少第一和第二速度运行。因此，优选地，能够根据转动方向和速度来选择所述级。
根据本发明的另一优选的实施形式，控制单元具有控制数据库，其中所述控制数据库设计用于，将预编程的控制值提供给控制单元，尤其根据所检测到的电压提供。控制单元的控制数据库优选设计用于，根据使用位置或相应的供电网存储控制值，使得绳式连续绞车能够在各种不同的供电网处工作。这样的实施形式可特别有利地使用在批量生产的领域中，因为绳式连续绞车能够与其使用位置无关地制造并且能够根据使用位置在现场编程。
更优选的是，绳式连续绞车的控制单元设计用于，在通过用于检测电压的机构检测到欠电压和/或通过用于检测电流的机构检测到过电流时，根据所检测到的欠电压和/或所检测到的过电流来改变交流电动机的转速，使得交流电动机的电功率需求以与变频器处的由供电网提供的交流电压相同的程度减小。为此，控制单元例如将所检测到的电流或所检测到的电压与预编程的期望值相调准，并且在偏差的情况下，将电动机切换到相应的级中，使得电力矩和机械力矩基本上一样大。这尤其防止绳式连续绞车的脱绳(durchgehen)和/或交流电动机中的过电流。
根据本发明的另一优选的实施形式，绳式连续绞车的控制单元设计用于，将交流电动机的电功率需求减半或加倍。优选地，交流电动机的操控因此分级地进行，所述级彼此成倍数。在此，尤其有利的是，这能够以简单的方式和方法例如通过电阻电桥电路或简单的开关过程来实现，使得避免过于复杂的操控，如例如在连续地操控交流电动机中的情况。
根据本发明的另一优选的实施形式，绳式连续绞车的变频器设计用于，在具有多个相的供电网上运行，所述多个相优选在一个相至三个相的范围中。为此，交流电动机例如构成为1相或3相电动机，使得所述交流电动机既能够在单向的也能够在三相的供电网上运行。
根据一个特别优选的实施形式，绳式连续绞车的变频器和控制单元构成为集成的设备。在集成的、尤其是一件式的实施方案中特别有利的是，所获得的模块化的结构，该模块化的结构提供绳式连续绞车的现有的交流电动机的简单的可改装性。
根据本发明的一个特别优选的实施形式，绳式连续绞车所连接的供电网具有至少50V的、优选至少100V的、更优选至少200V的、特别优选至少230V的额定电压。因此，绳式连续绞车设计用于，也在具有低电压，例如50V的电压的供电网上运行。优选地，绳式连续绞车在具有200V至 400V的额定电压的供电网上运行。
根据本发明的另一优选的实施形式，绳式连续绞车的交流电动机设计用于以230V的单相的额定电压来运行。因此，交流电动机构成为1相230V 的交流电动机。在此，特别有利的是，这样的交流电动机的高的备件密度和简单的维护。这尤其在具有较差基础设施的国家/地区中具有重要意义，这种国家/地区通常也提供基本上不稳定的供电网。
根据本发明的另一优选的实施形式，绳式连续绞车的变频器设计用于，在具有至少400V的三相供电网上运行。因此，绳式连续绞车也设计用于在欧洲地区使用。
根据本发明的另一优选的实施形式，整流器的控制电压为24V，优选为230V。因此，绳式连续绞车的接通以24V或230V的控制电压实现。但是也可设想其它控制电位。
根据本发明的另一优选的实施形式，绳式连续绞车具有适配器，所述适配器具有电网侧的初级侧和用于与绳式连续绞车连接的次级侧，其中适配器设计用于，在次级侧上提供230V的至少一个单相的额定交流电压。适配器例如用于将绳式连续绞车连接到供电网上，所述适配器设计用于，将绳式连续绞车以电的方式与供电网电耦合。优选地，所述适配器为变频器提供230V的单相的交流电压。在此，特别有利的是，所述绳式连续绞车能够在低的成本耗费下设计用于，在供电网上工作，所述供电网的电压水平、插接连接器或电网构造不兼容于所述绳式连续绞车的端子。对于这样的适配器的一些示例在下文中还将阐述。
附图说明
下面根据优选的实施例并且参考附图详细描述本发明。在此示出：
图1示出根据一个实施形式的绳式连续绞车的示意的侧视图；
图2示出根据一个实施形式的绳式连续绞车的示意的互连图；
图3示出根据一个实施形式的绳式连续绞车的控制的示意图；
图4A 示出根据一个实施形式的绳式连续绞车的适配器的示意图；
图4B 示出根据图4A 的适配器的初级侧的另一实施形式的示意图；
图4C 示出根据图4A 的适配器的初级侧的另一优选的实施形式的示意图。
对于相同或类似的元件参考实施例设有相同的附图标记。就此而言，在没有明确提及附图的情况下，分别参考关于其余附图的阐述内容。
具体实施方式
图1示出具有驱动单元10的绳式连续绞车，其中所述驱动单元20具有：变频器30，所述变频器具有用于从供电网接收电流的初级侧和用于输出交流电压的次级侧；用于将绳式连续绞车10以可变的转速ω1驱动的交流电动机40，所述交流电动机通过变频器30供应交流电压；控制单元 50，所述控制单元为了控制驱动单元20而与变频器30和交流电动机40互连；和具有第二转速ω2的从动单元60，所述从动单元用于用驱动力加载缆绳(未示出)，所述从动单元与驱动单元20耦联。
具有可变转速ω2的从动单元60经由连接装置G与驱动单元20耦联，例如经由传动装置耦联，使得所述转速具有传动比。在另一实施形式中，从动单元60和驱动单元20经由共同的法兰连接或者具有共同的轴。在该情况下，传动比基本上为1，并且驱动单元20的转速ω1对应于从动单元 60的转速ω2。
为了绳式连续绞车的供电，驱动单元20经由例如构成为适配器80的连接装置80与供电网耦联，使得绳式连续绞车10可运转地通电。在此，变频器30和控制单元50两件式地构成。
图2示出根据一个实施形式的绳式连续绞车10的说明图。驱动单元 20具有变频器30，所述变频器具有直流电压中间回路C，其中变频器32 的用于接收电流的初级侧32具有三个相L1 、L2 、L3 ，这三个相与供电网 70的三个相R、S、T相应地相位正确地连接，使得为变频器30在初级侧 32上提供供电网70的优选为230V的额定电压。变频器30因此设计用于在常见的三相供电网70上运行。初级侧32或变频器30还设计用于，以至少400V的输入电压运行。
变频器30在初级侧上具有整流器设备33和在次级侧上具有逆变器设备35，其中所述整流器设备和所述逆变器设备经由直流电压中间回路相互耦联，使得变频器在其次级侧36上提供优选的三相交流电压UU、UY、 UW，所述交流电压经由相U、V、W提供给交流电动机40，以至于所述交流电动机能驱动从动单元60，以便用驱动力F对穿过绳式连续绞车10 的缆绳62进行加载。
此外，绳式连续绞车10的驱动单元20具有控制单元50，所述控制单元经由导线S、E1 、E2 与变频器30和交流电动机40连接，其中经由导线S将控制信号提供给变频器30，并且经由由正向导体E1 和反向导体E2 构成的导线来激励交流电动机40。
在一个特别优选的实施形式中，变频器30和控制单元基本上一件式地构成，即构成为设备90，所述设备经由适配器80连接到供电网70。所述适配器80为此具有电网侧的初级侧和用于与绳式连续绞车10连接、尤其用于与变频器30和/或控制单元50连接的次级侧。适配器此外设计用于，在次级侧上提供至少一个单相的额定交流电压，并且供电网70具有额定电压，所述额定电压为至少50V、优选至少100V、更优选至少200V、特别优选至少230V。
控制单元50此外具有至少一个电压检测装置52并且设计用于，在检测到欠电压时，改变、尤其减小交流电动机的转速ω1。根据一个实施形式，用于电压检测装置52的机构设置在变频器30的初级侧32上，使得电压检测装置52能够检测供电网33的电网电压的电压干扰。控制单元50也还具有另一电压检测装置52，所述电压检测装置在变频器30的次级侧36 上检测电动机电压UU、UY、UW。
此外，控制单元具有至少一个电流检测装置56并且设计用于，在检测到过电流时，改变、尤其减小交流电动机的转速ω1。根据一个实施形式，用于电流检测56的机构设置在变频器的次级侧36上，使得电流检测装置 56能够检测交流电动机中的过高的电流。控制单元也还能够具有另外的电流检测装置56，所述电流检测装置在变频器30的初级侧32上检测在变频器30中流动的供电网电流。
控制单元50设计用于，分级地切换交流电动机的转速ω1，使得在驱动单元20的功率输出中考虑通过机构62、66检测到的欠电压和/或过电流，尤其使得在电压干扰时降低驱动单元的转速ω1，进而降低从动单元的转速ω2，使得穿过绳式连续绞车行进的缆绳62具有较小的速度，尤其是一半的额定速度。在一个特别优选的实施形式中，缆绳62具有每分钟18米的额定速度，并且控制单元设计用于，将速度减半为每分钟9米。
控制单元50设计用于，根据所检测到的欠电压和/或所检测到的过电流来改变交流电动机的转速ω1，使得交流电动机40的电功率需求以与变频器30上的由供电网33提供的交流电压UR、US、UT相同的程度减小。
图3示出根据一个实施形式的绳式连续绞车10的优选的控制，其中设备90中的变频器30和控制单元50构成有用于接收电流的三个相L1、L2 、L3 。三个相L1 、L2 、L3 能够根据图2连接到供电网(未示出)上。为了避免绳式连续绞车10的损坏，例如在过电流的情况下损坏，绳式连续绞车具有紧急开关92，所述紧急开关设计用于，将绳式连续绞车10从供电网分开。在一个优选的实施形式中，这借助于控制单元50进行，所述控制单元具有控制输出端A1 ，所述控制输出端设计用于操控紧急开关，使得绳式连续绞车从供电网分开。绳式连续绞车为此还能够按钮(未示出)，所述按钮能够在发生故障的情况下由维修人员手动地操作，以便避免绳式连续绞车10的损坏。
变频器30具有三个相U、V、W，借助于这三个相对绳式连续绞车的交流电动机40通电。此外，变频器30还设计用于，在具有至少一个相的供电网上运行。优选的是，变频器设计用于，在具有三个相的供电网上运行。
此外，控制单元50具有两个控制输出端A10 、A11 ，所述控制输出端与正向导体E1和反向导体E2 连接，使得交流电动机40以第一激励电压激励，以至于交流电动机40具有第一级S1 的转速，由此绳式连续绞车 10具有第一速度，例如为每分钟18米。借助于第一开关S1 通过控制单元50选择第一级S1 。
此外，控制单元50具有控制输出端A22 。在检测到欠电压和/或过电流的情况下，控制单元开关控制输入端A11、A12 ，使得交流电动机40 以第二激发电压激励，使得交流电动机40具有第二级S2 的转速，由此绳式连续绞车具有第二速度，例如每分钟9米。借助于第二开关S2 通过控制单元50选择第二级S2 。根据控制的类型，对于开关逻辑存在不同的开关状态，例如，对于第一级S1 ，第一开关S1 闭合并且第二开关S2 打开，并且对于第二级，第一开关S1 打开并且第二开关S2 闭合。控制单元50 因此设计用于，在两个级S1 、S2 之间分级地改变交流电动机的转速。优选地，控制单元设计用于，改变交流电动机的转速，使得交流电动机40 的电功率需求减半或加倍。可选地，控制单元50设计用于，在四个级之间分级地改变交流电动机的转速ω1。
控制单元50也具有控制数据库58，所述控制数据库设计用于，将预编程的控制值提供给控制单元50，尤其根据所检测到的电压和电流来提供。因此，绳索通过绞车设计用于：针对特定的供电网和/或任务进行编程，使得其能够根据绳式连续绞车的使用领域进行调整。所述控制单元可选地具有24V的控制电压。在一个特别优选的实施形式中，控制电压为 230V。
因此，控制单元50设计用于，在通过用于检测电压的机构检测到欠电压时和/或通过用于检测电流的装置检测到过电流时，根据所检测到的欠电压和/或所检测到的过电流来改变交流电动机的转速n，使得交流电动机40的电功率需求以与在变频器30和设备90处由供电网提供的交流电压相同的程度减小。
此外，控制单元50具有控制输出端A33，所述控制输出端A33 设计用于，反转交流电动机40的转动方向。因此，控制输出端 A33 具有与控制输出端A11 、A12 的电位相反的电位，使得流过交流电动机的激励电流的方向反转。在一个实施形式中，绳式连续绞车10具有两个前进速度和一个倒退速度。
所述设备90还具有保护装置94，所述保护装置设计用于检测交流电动机的错误的激励电流。这例如能够通过控制单元的用于检测电流的机构来进行。在激励电流错误的情况下，触发保护装置并且中断交流电动机的激励。
此外，所述设备90具有电制动器96，所述电制动器能够经由控制输出端A40 、A42来操控，其中电制动器96设计用于，对交流电动机40进行制动进而对绳式连续绞车10进行制动。
图4A 示出根据一个实施形式的绳式连续绞车10的适配器80的示意图。
适配器80具有电网侧的初级侧82和用于与绳式连续绞车连接的次级侧84，所述初级侧和次级侧经由连接元件86相互耦联。电网侧的初级侧82具有端子L1 、 L2 、L3 、N、PE ，使得适配器80设计用于与任意的供电网，例如经由插接器连接。次级侧84具有端子L1、L2 /N、PE ，使得次级侧设计用于，与根据一个实施形式的交流电动机40耦联。此外，适配器设计用于，在次级侧上提供230V的至少一个单相的额定交流电压。
图4B 示出根据图4A 的适配器初级侧的另一实施形式的示意图。初级侧82具有端子L1 、L3 、PE ，使得适配器设计用于与和其等效的电网端子连接。
图4c 示出根据图4A 的适配器的另一优选的实施形式的示意图。初级侧82具有端子L1 、N、PE ，使得适配器设计用于与其等效的电网端子连接。

Claims (25)

1.一种绳式连续绞车，所述绳式连续绞车具有驱动单元(10)和从动单元(60)，以对缆绳加载驱动力，所述从动单元与所述驱动单元(20)耦联，其中所述驱动单元(20)具有：
-变频器(30)，所述变频器具有用于从供电网(33)接收电流的初级侧(32)和用于输出交流电压(UU，UV，UW)的次级侧(36)；
-交流电动机(40)，所述交流电动机用于以可变的转速(ω1)来驱动所述绳式连续绞车(10)，通过所述变频器(30)用所述交流电压(UU，UV，UW)对所述交流电动机进行供电；
-控制单元(50)，所述控制单元与所述变频器(30)和所述交流电动机(40)连接，以用于控制所述驱动单元(20)，其中
-所述控制单元(50)设计用于，借助于所述变频器(30)改变所述交流电动机(40)的转速(ω1)。
2.根据权利要求1所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)具有用于检测电压的机构(52)并且设计用于，在检测到欠电压时改变所述交流电动机的转速(ω1)。
3.根据权利要求1所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)具有用于检测电流的机构(56)并且设计用于，在检测到过电流时，改变所述交流电动机的转速(ω1)。
4.根据权利要求2所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)具有用于检测电流的机构(56)并且设计用于，在检测到过电流时，改变所述交流电动机的转速(ω1)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)设计用于，分级地改变所述交流电动机的转速(ω1)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)具有控制数据库，并且所述控制数据库设计用于，将预编程的控制值提供给所述控制单元(60)。
7.根据权利要求1所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)设计用于，在通过用于检测电压的机构(52)检测到欠电压和/或通过用于检测电流的机构(54)检测到过电流时，根据所检测到的欠电压和/或所检测到的过电流，改变所述交流电动机的转速(ω1)，使得所述交流电动机(40)的电功率需求以与所述变频器(30)处的由供电网(33)提供的交流电压(UR，US，UT)相同的程度减小。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)设计用于，将所述交流电动机(40)的电功率需求减半或加倍。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述变频器(30)设计用于，在具有多个相的供电网(33)上运行。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述变频器(30)和所述控制单元(50)构成为集成的设备(90)。
11.根据权利要求7所述的绳式连续绞车，其中
-所述供电网(33)具有至少50V的额定电压。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述交流电动机(40)设计用于以230V的单相的额定交流电压来运行。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述变频器(30)设计用于，在具有至少400V的三相供电网(33)上运行。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述变频器(30)在初级侧具有整流器设备，所述整流器设备的控制电压为24V。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述绳式连续绞车具有适配器(80)，所述适配器具有电网侧的初级侧和用于与所述绳式连续绞车(10)连接的次级侧，和
-所述适配器设计用于，在所述次级侧上提供230V的至少一个单相的额定交流电压。
16.根据权利要求1所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)具有用于检测电压的机构(52)并且设计用于，在检测到欠电压时减小所述交流电动机的转速(ω1)。
17.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)具有用于检测电流的机构(56)并且设计用于，在检测到过电流时，减小所述交流电动机的转速(ω1)。
18.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)设计用于，所述交流电动机的转速(ω1)在四个级之间改变。
19.根据权利要求1至4中任一项所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)设计用于，所述交流电动机的转速(ω1)在两个级(S1，S2)之间改变。
20.根据权利要求4所述的绳式连续绞车，其中
-所述控制单元(50)具有控制数据库，并且所述控制数据库设计用于，根据所检测到的电压和电流将预编程的控制值提供给所述控制单元(60)。
21.根据权利要求9所述的绳式连续绞车，其中
-所述多个相在一个相至三个相的范围中。
22.根据权利要求21所述的绳式连续绞车，其中
-所述供电网(33)具有至少100V的额定电压。
23.根据权利要求22所述的绳式连续绞车，其中
-所述供电网(33)具有至少200V的额定电压。
24.根据权利要求23所述的绳式连续绞车，其中
-所述供电网(33)具有至少230V的额定电压。
25.根据权利要求14所述的绳式连续绞车，其中
-所述整流器的控制电压为230V。
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