DD273821B5 - Verfahren zum anfahren und regeln von synchronmotoren an bandantrieben - Google Patents

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anfahren und Regeln von Synchronmotoren an Bandantrieben zum Massehtransport, vor allem in Tagebauen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In den Tagebauen, insbesondere der Braunkohlenindustrie sind erhebliche Mengen an Abraummassen möglichst effektiv zu transportieren. Neben der Förderung im Zugbetrieb und durch Förderbrücken setzen sich Gurtbandförderer immer mehr durch. Nachteilig sind dabei die hohen Elektroenergieverbräuche, welche es einzusenken gilt.

Belastung und Gurtgeschwindigkeit sind dabei in ein optimales Verhältnis zu bringen. Gurbandanlagen haben zum Massentransport, insbesondere in Tagebauen, große Dimensionen in der Bandbreite und -länge. Bei Beladung dieser Gurtbandanlagen z. B. mit Abraum treten bei der Stillsetzung erhebliche Probleme auf. Sie sind begründet durch das Betreiben dieser Bandanlagen mit hohen Gurtgeschwindigkeiten bis 10m/s und die kinetische Energie im Gesamtsystem. Bei technologischem Stillstand wird diese kinetische Energie zwar durch die rollende Reibung, den Walkwiderständen usw. verbraucht, was aber zu erheblichen Auslauf- bzw. Stillstandzeiten führt. Es werden daher bei elektrischer Abschaltung der Antriebsmotoren gleichzeitig mechanische Bremsen zum Abbremsen dieser vorhandenen kinetischen Energie verwendet. Diese haben den Nachteil, eines hohen Verschleißes und zum anderen ist ihre Bremswirkung abhängig vom Verschleißzustand der mechanischen Bauelemente im gesamten Bremssystem. Zu harte Einstellung dieser mechanischen Bremsen, führt zu erheblicher Stoßbelastung an den mechanischen Übertragungselementen. Es sind daher Schaltungen bekannt, bei welchen die Asynchronschleifringmotoren durch Gleichstrombeaufschlagung des Läuferkreises elektrisch gebremst werden. Das erfordert jedoch einen hohen technischen Aufwand, insbesondere in der Leistungs- und Steuerelektronik. Der Antrieb solcher Bandanlagen erfolgt überwiegend über Getriebe und Drehstromschleifringläufermotoren. Bei kleinen Bandanlagen werden Kurzschlußmotoren eingesetzt und mittels Hydraulikkupplung und Getriebe die Bandanlagen in Betrieb genommen. Hydraulikkupplungen sind jedoch unter extremen Winterbedingungen, wie sie im Tagebau vorkommen, ungeeignet. Drehstromschleifringmotoren haben als Antriebsmotoren für Bandanlagen große Vorteile für das Anlaßverhalten, erfordern jedoch einen relativ hohen Aufwand an Schaltanlagen. Der wesentliche Nachteil besteht darin, daß eine Bandgeschwindigkeitsregelung praktisch wegen der hohen Verluste nicht möglich ist. Der Blindleistungsbedarf muß zusätzlich durch statische Kondensatoren kompensiert werden. Darüber hinaus ist die Drehzahl einer Asynchronmaschine lastabhängig und daher entwickeln diese Antriebe ein hohes Kippmoment, was bei Blockierung des Antriebs von Nachteil sein kann. Einen elektrischen Idealantrieb für Bandanlagen stellt der Synchronmotor dar. Die Synchronmaschine kann als Erzeuger und als Verbraucher von Wirkleistung und als Erzeuger und Verbraucher von Blindleistung arbeiten. Sie setzt nur Wirkleistung um, wenn sie bei cos φ = 1,0 läuft und nur Blindleistung, wenn dercostp = 0,0 ist. Im allgemeinen arbeiten Synchronmotoren mitcoscp = 1,0. Bei Lauf der Maschine an einem hinreichend großen Netz können diese vier Betriebszustände und die Zwischenzustände beliebig eingestellt werden. Der wesentlichste Nachteil von Synchronmaschinen als Bandantrieb besteht im Anfahrverhalten bei Überwindung eines Losbrech- und Beschleunigungsmomentes. Es sind verschiedene elektrische Schaltungsanordnungen bekannt, mittels welcher, die Synchronmotoren angelassen bzw. gesteuert werden. Insbesondere spannungsgesteuerte Oszillatoren mit einem Monoflopgenerator oder Schaltungen mit Frequenzänderungen werden verwendet. Für schwere Bandantriebe sind diese Schaltungen ungeeignet bzw. mit einem hohen Anlagenaufwand verbunden.

Darlegung des Wusens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Synchronantriebsmotor ohne Belastung durch die Bandanlage in Betrieb zu nehmen und nach dem Einschalten der Erregung mit den angekuppelten Schwungmassen die synchrone Drehzahl zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Synchronmotor und dem Bandgetriebe eine an sich bekannte Regelkupplung als Drehzahldrehmomentenwandler dazwischen geschaltet wird. Durch die erfindungsgemäße Anlaufsteuerung ist insbesondere ein lastfreies Hochlaufen des Synchronmotors gegeben und wird nach Zuschaltung der Erregung in die synchrone Drehzahl gebracht. Die Regelkupplung ist kraftschlüssig zwischen Synchronmotor und Bandgetriebe geschaltet und wird über einen einstellbaren Drehmomententeiler so als Zeitfunktion gesteuert, daß jeder gewünschte Anlaufvorgang des Gurtbandes realisiert werden kann. Die Steuerung gestattet, daß je nach Beladung des Gurtbandes ein optimales Drehmoment für den Anlaufvorgang aufgeprägt werden kann. Unter bestimmten Betriebsbedingungen, z. B. vollbeladenes Band, muß unter Umständen ein erhöhtes Losbrechmoment aufgebracht werden. Dies erfordert beispielsweise eine kurzzeitige Übererregung des Synchronmotors, um das Kippmoment nicht zu überschreiten. Nach Überwindung des Losbrechmomentes des Gurtbandes wird der Synchronmotor nach energetischen, optimalen Kenngrößen gefahren. Von Vorteil ist auch, daß der Drehmomententeiler dazu genutzt wird, daß bei belasteten Gurtbundförderern der Synchronmotor mit einem Steuer- Bremsmotor im Verhältnis der Getriebeübersetzung auf eine Teildrehzahl gebracht wird. Danach erfolgt die Zuschaltung des Synchronmotors aus dem Energienetz mit anschließender Energiezuschaltung. Durch die Drehzahlerhöhung infolge des Anlaufens des Synchronmotors wird der Steuermotor durch die Regelkupplung im Verhältnis der Getriebeübersetzung in eine übersynchrone Drehzahl gebracht und wird dadurch zum Bremsmotor. Durch geeignete Spannungsbeaufschlagung des Bremsmotors kann damit jedes beliebige Abtriebsmoment auf den Gurtbandförderer beaufschlagt werden. Bei Erreichen der synchronen Drehzahl des Steuer-Bremsmotors wird gleichzeitig eine Bandgeschwindigkeitsregelung realisiert. Durch weiteres Abbremsen des Steuermotors, beispielsweise durch Gegenstrombremsung, ist eine weitere Geschwindigkeitserhöhung des Gurtbandförderers möglich. Bei mechanischer Festlegung mittels einer geeigneten Bremse, erfolgt eine direkte durchgängige mechanische, kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Synchronmotor und dem Gurtbandförderer. Von Vorteil ist ferner, daß der Steuer-Bremsmotor als drehstrompolumschaltbarer Motor ausgelegt ist und als Antriebs-, Bremsmotor und zur Energierückführung genutzt werden kann. Mit der Einführung einer variablen Drehstromregelspannung für den Steuer-Bremsmotor, gekoppelt mit Gurtspannungsüberwachung, lastabhängige Massenstromsteuerung für die Beladung des Gurtbandförderers, Integrierung unterschiedlicher Masseaufgabestellen, kann jede beliebige Gurtbandgeschwindigkeit bei Minimierung des Energieverbrauches, Gurt- und Rollenverschleißes usw. erreicht werden.

Ausführungsbeispiel

Zwischen dem Synchronmotor 1 und dem Bandgetriebe 2 befindet sich die Regelkupplung 3 als Drehzahl-Drehmomentenwandler. Zur Sicherung eines lastfreien Anlaufs des Synchronmotors 1 muß die mechanische Bremse 4 am Steuer-Bremsmotor 5 gelöst und durch die Schalteinheit 6 eine Netztrennung gesichert sein. Vor der Freigabe zur Einschaltung des Synchronmotors 1 mit Hilfe der Hauptschaltzelle 7 muß in der Integriereinheit 8 die Freigabe der Synchron-Bremse 9 und Erregerautomatik 10 in Nullstellung gebracht sein. Bei Erfüllung dieser elektrischen und mechanischen Verriegelungsbedingung erfolgt die Einschaltung des Synchronmotors 1 durch die Hauptschaltzelle 7. Da das Gurtband 11 ein höheres Gegenmoment gegenüber dem Steuer-Bremsmotor 5 aufweist, erfolgt zunächst über die Regelkupplung 3 ein Drehzahllastausgleich. Der Synchronmotor läuft praktisch ohne Gegenmoment an. Mit der Freigabe durch die Drehzahlüberwachung 12 erfolgt über die Erregerautomatik 10 die Erregung des Synchronmotors 1. Durch Verknüpfung der Erregerstromüberwachung 13, der Drehzahlüberwachung 12 mit der Drehzahlschlupfüberwachung 14 am Gurtband 11 erfolgt über den Komplexregler 15 die Spannungsvorgabe zur Schalteinheit 6 und deren Zuschaltung.

Durch den Soll-Ist-Vergleicher 16 am Steuer-Bremsmotor 5 mit der Drehzahlüberwachung 12, der Drehzahl-Schlupfüberwachung 14 wird über den Komplexregler 15 die optimale Gurtbandgeschwindigkeit erreicht. Bei Erreichen der Nenngeschwindigkeit des Gurtbandes 11 wird der Steuer-Bremsmotor 5 mechanisch durch Bremse 4 festgelegt.

Claims (2)

1. Patentanspruch:

   1. Verfahren zum Anfahren und Regeln von Synchronmotoren an Bandantrieben, gekennzeichnet durch nachfolgende Verfahrensschritte:

   a. Einschalten eines Steuer-Bremsmotors (5) an einer an sich bekannten Regelkupplung (3),

   b. Beschleunigen des Synchronmotors (1) durch den Steuer-Bremsmotor (5) bei stillgesetztem Gurtband (11) mindestens bis auf eine Teilgeschwindigkeit,

   c. Zuschalten des Synchronmotors (1) an das Netz mittels Hauptschaltzelle (7) und Einschalten des Erregerstromes durch Erregerautomatik (10),

   d. Abbremsen des Steuor-Bremsmotors (5) durch übersynchrone Drehzahl und Gegenstromschaltung, bis gewünschte Geschwindigkeit des Gurtbandes (11) erreicht ist,

   e. Stillsetzung dos Steuer-Bremsmotors (5) nach Err eichen der Nenndrehzahl des Gurtbandes (11).
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Synchronmotor (1) kurzzeitig eine übersynchrone Drehzahl durch den Steuer-Bremsmotor (5) erhält, um bei beladenem Gurtband (11) das Kippmoment nicht zu überschreiten.