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Einrichtung zum Regeln der Verzögerung eines Fördergerätes, z. B.
einer Aufzugskabine Die Erfindung betrifft eine Verzögerungseinrichtung, um ein
Fördergerät, insbesondere eine Aufzugskabine, auf eine bestimmte geringere Geschwindigkeit
und an einer bestimmten Stelle zum Halten zu bringen.
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In vielen Aufzugsanlagen wird die Kabine nicht aus der vollen Fahrgeschwindigkeit
zum Halten gebracht, sondern zunächst auf eine wesentlich geringere konstante Geschwindigkeit
abgebremst, die nachfolgend als Stopgeschwindigkeit bezeichnet wird. Wenn die Kabine
sich mit der Stopgeschwindigkeit bewegt, ist es möglich, den Antriebsmotor abzuschalten
und die Bremsen anzulegen, wenn die Kabine sich in einem bestimmten festen Abstand
von der gewünschten Haltestelle befindet, und somit ein präzises Anhalten zu erzielen.
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Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Aufzugsanlage dieser Art
mit angenehmen Verzögerungseigenschaften und verbesserter Haltegenauigkeit unter
verschiedenen Belastungsbedingungen mit einfachen Mitteln. Die Erfindung kann auch
auf die Verzögerung und das Anhalten anderer Fördereinrichtungen angewandt werden,
wird aber nachfolgend nur in bezug auf eine Aufzugsanlage beschrieben, da die Anwendung
auf andere Einrichtungen keine Schwierigkeiten mit sich bringt.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Regeln der Verzögerung eines
Fördergerätes, z. B. einer Aufzugskabine, aus der vollen Fahrgeschwindigkeit auf
eine bestimmte geringere Geschwindigkeit, enthält eine Antriebsvorrichtung, eine
Bremse und eine Steuervorrichtung für die Bremse. Sie ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuervorrichtung eine Anordnung zur Erzeugung eines Signals, dessen Frequenz
von der Geschwindigkeit des Fördergerätes abhängt, und eine Siebschaltung enthält,
die auf mindestens eine bestimmte Signalfrequenz anspricht, welche der betreffenden
niedrigeren Geschwindigkeit entspricht, und beim Auftreten dieser Frequenz die Bremse
derart steuert, daß die Geschwindigkeit des Fördergerätes auf dem bestimmten Wert
gehalten wird.
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Im Falle einer Aufzugsanlage ist diese geringere Geschwindigkeit die
Stopgeschwindigkeit. Eine Aufzugskabine, die sich mit der Stopgeschwindigkeit bewegt,
wird in einer bestimmten Höhe oder einem bestimmten Stockwerk durch eine Haltevorrichtung
zum Anhalten gebracht, die die Antriebskraft der Antriebsvorrichtung abschaltet,
wenn die Kabine sich in einem festen. Abstand von der betreffenden Höhe befindet.
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Vorzugsweise spricht die Siebschaltung auf eine Folge von Signalfrequenzen
an, von denen die erwähnte feste Frequenz die letzte ist, wodurch die Verzögerungseinrichtung
entsprechend den während der Verzögerung auf die Stopgeschwindigkeit erzeugten Frequenzen
gesteuert wird. Bei der nachstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung
wird die Verzögerung im wesentlichen unterbrochen, wenn bestimmte Frequenzen erreicht
werden, so daß die Verzögerung stufenweise vor sich geht. Um das Fördergerät aus
der festen Stopgeschwindigkeit zum Anhalten zu bringen, wird die Antriebskraft abgeschaltet.
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Weitere, Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines verhältnismäßig einfachen Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung.
Hierin ist Fig. 1 die schematische Ansicht einer bekannten Aufzugsanlage, Fig.2
die schematische Ansicht einer Stromversorgungsschaltung für den Aufzug nach Fig.
1, Fig.3 das schematische Schaltbild einer Steuervorrichtung für den Aufzug gemäß
der Erfindung und Fig. 4 eine graphische Darstellung des angenäherten Geschwindigkeitsverlaufes
der Aufzugskabine in verschiedenen Stadien einer typischen Aufwärtsfahrt.
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Relaiskontakte sind in den Zeichnungen mit den. gleichen Buchstaben
bezeichnet wie die Relais, zu denen sie gehören, z. B. werden die Kontakte UR1 und
UR2 in Fig.3 bei der Betätigung des »Aufwärts«-Relais UR geöffnet bzw. geschlossen.
Bei
der bekannten Aufzugsanlage nach Fig. 1 treibt ein Dreiphasen-Asynchronmotor 1 mit
Läuferwicklung eine Bremsscheibe 2 und ein Vorgelege 3 über eine Welle 4 an. Ein
Bremsbacken 5 wird durch eine Druckfeder 6 gegen die Bremsscheibe 2 gedrückt. Der
Bremsbacken kann von der Berührung mit der Bremsscheibe zurückgezogen werden, indem
ein. Bremsmagnet B31 erregt wird. Eine Seilscheibe 7 an der Abtriebswelle des Vorgeleges
3 trägt ein Zugseil B. Am Seil 8 hängt eine Kabine 9 und ein Gegengewicht
10. Der Motor 1 und die Bremse 5 dienen also dazu, die Geschwindigkeit des
Aufzugs zu steuern, wobei der Motor die erforderlichen Beschleunigungskräfte und
die Bremse die Verzögerungskräfte aufbringt.
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Fig.2 stellt das schematische Schaltbild einer Stromversorgungsanlage
für den Motor 1 dar. Die Ständerwicklungen 11 des Motors werden von den drei Netzphasen
L1, L2 und L3 über die Kontakte .111 und M2 eines Motorrelais M (Fig. 3)
und entweder über die Kontakte U1, L'2 eines Relais U oder die Kontakte
D 1, D2 eines Relais D (Fig. 3) gespeist, je nachdem ob die Kabine
gehoben oder gesenkt wird. Im Läuferstromkreis befinden sich äußere Auslaßwiderstände
12, 13 und 14 in Sternschaltung, die über Schleifringe 15 mit den Läuferwicklungen
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verbunden sind. Beschleunigungsrelais A, B und C (Fig.3) können
nacheinander betätigt werden, um die Kontakte A 1, A2, dann B l, B 2 und
schließlich C1, C2 nacheinander zu schließen, so daß der Außenwiderstand
im Läuferstromkreis allmählich auf Null verringert wird. Der Motor wird hierdurch
bis zur vollen Fahrgeschwindigkeit beschleunigt.
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Gemäß Fig. 3 wird ein Schalter CS in der Aufzugskabine von Hand aus
der Halt-Stellung entweder in die »Auf«- oder »Ab«-Stellung umgelegt, um die Kabine
in Fahrt zu setzen. Es sei z. B. angenommen, daß die Kabine sich im Erdgeschoß befindet
und daß der Schalter in die »Auf«-Stellung umgelegt wird. Das Aufwärts-Relais UR
wird dann über einen Kontakt DR 1 und einen Begrenzungsschalter UHL unter
Spannung gesetzt. Der Kontakt UR2 schließt. Wenn die Schacht- und Kabinentüren geschlossen
sind, wird das Relais U über die Schachttürkontakte 30, die Kabinentürkontakte 31
und die Kontakte UR3 und D3 erregt. Die Kontakte U4 und U5 schließen, und das Motorrelais
M wird nun über sie erregt, wodurch die Ständerwicklungen 11 des Motors (Fig. 2)
über die KontakteMl, M2, U1 und U2 unter Spannung gesetzt werden.
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Das Bremsrelais BR wird über die Kontakte M3 und UR4 erregt, so daß
der Bremsmagnet B:b1 über die Kontakte BRl und C3 unter Strom gesetzt wird. Der
Bremsbacken 5 (Fig. 1) wird deshalb von der Bremsscheibe 2 zurückgezogen, und die
Kabine beginnt ihre Aufwärtsbewegung.
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Das Anlaßrelais A wird ebenfalls über die Kontakte 313 erregt und
zieht nach einer kurzen Verzögerung an, wobei es die Kontakte A l und A2 im Läuferstromkreis
(Fig. 2) schließt. Das Relais B wird über die Kontakte BR3 und A4 erregt, wodurch
die Kontakte B1 und B2 im Läuferstromkreis geschlossen werden. Das Relais C seinerseits
wird über den Kontakt B3 erregt, wodurch die Kontakte C 1 und C2 im Läuferstromkreis
geschlossen werden. Die Kabine beschleunigt sich hierdurch bis auf die volle Fahrgeschwindigkeit,
wie es auf der linken Seite der Fig. 4 .,graphisch dargestellt ist. Ferner öffnet
sich der Ruhehontakt C3, wodurch ein Teil des Widerstandes 33 über die Anzapfung33a
in Reihe mit der Bremsniagnetspule BJI geschaltet wird, um den Strom durch dieselbe
auf einen geeigneten Wert zu verringern, so daß der Bremsbacken 5 rasch angelegt
werden kann.
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Während der Aufwärtsbewegung der Kabine öffnen sich die Verzögerungsschalter
U1 M, U231, U3M und USL nacheinander. Zur Öffnung dieser Schalter in der
richtigen Reihenfolge können beliebige Mittel vorgesehen sein, z. B. ein Zeitgeber.
Die bevorzugte Anordnung liegt aber darin, daß diese Schalter auf mechanischem Wege
in bestimmten Abständen vor jedem Stockwerk geöffnet werden. Der Einfachheit halber
wird diese Lösung bei der Beschreibung angenommen. Der Schalter U131, der sich als
erster Verzögerungsschalter öffnet, wenn die Kabine sich einem Stockwerk nähert,
schließt sich wieder, wenn die Kabine in die Nähe des Stockwerks gelangt, während
die anderen Schalter U2M, U3M und USL, die bei fester Anbringung im Schacht hintereinander
vor der Stockwerkshöhe liegen, offen bleiben, bis die Kabine wieder vom Stockwerk
sich entfernt. Die Betätigung dieser Schalter auf jeder Stockwerkshöhe hat jedoch
keine Wirkung, solange der Kabinenschalter CS sich in der »Auf «-Stellung befindet.
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Der Kabinenschalter muß in der »Halt«-Stellung umgelegt werden, bevor
die Kabine das gewünschte Stockwerk erreicht, aber nachdem sie das vorhergehende
Stockwerk passiert hat. Der Kabinenschalter soll z. B. in die »Halt«-Stellung gebracht
werden, um einen Halt im sechsten Stockwerk herbeizuführen. In einem bestimmten
kurzen Abstand vor dem sechsten Stock wird der Verzögerungsschalter U1M geöffnet,
wodurch das Aufwärts-Relais UR abfällt. Die Öffnung des Kontaktes UR4 entregt
das Bremsrelais BR, wodurch der Kontakt BR 1 geöffnet wird und die Bremsmagnetwicklung
BM außer Tätigkeit gesetzt wird, so daß der Bremsbacken 5 der elektromechanischen
Bremse die Kabine abbremst. Der Bremsdruck wird allmählich angelegt, weil der elektromagnetische
Induktionsstrom der Spule B31 über Gleichrichter 34, 35, 36 und 37 fließen kann.
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Ferner bringt die Öffnung des Kontaktes BR3 die Relais B und C zum
Abfall, wodurch ein Teil des Anlaßwiderstandes in den Läuferstromkreis eingeführt
wird. Das Relais A bleibt angezogen, so daß der Läuferwiderstand klein genug bleibt,
um eine entsprechende Überlast noch heben zu können, ohne daß der Motor .,während
des Bremsvorganges stehenbleibt. Das Relais A kann aber auch während der Verzögerung
entregt werden, wenn der dann erforderliche Widerstand im Läuferkreis für die Verzögerung
einen nicht zu starken Stoß zu Beginn einer Beschleunigung erzeugt.
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Zwei der Schleifringe 15 des Motors 1 sind mit einem Transformator
41 verbunden, der über einen Kontakt A5 eine Siebschaltung 50 speist. Dieses Filter
besteht im wesentlichen aus Kondensatoren 51, 52 und 53 und einer Drossel 54, die
einen Hochpaß mit abgeändertem Kernwiderstand in T-Schaltung darstellen. Der Kondensator
53 ist mit einer Anzapfung 55a parallel zu einem Widerstand 55 geschaltet. Dasselbe
gilt für einen Kondensator 56 mittels einer Anzapfung 55 b. Während des Beginns
der Verzögerung sind die Kondensatoren 53 und 56 beinahe oder ganz mittels der Verzögerungsschalter
U231 und D211 über die Anzapfung 55 c kurzgeschlossen. Die Kondensatoren
51 und 52 und die Drossel 54 bilden dann ein einfaches T-Filter mit einer Grenzfrequenz,
oberhalb der alle höheren Frequenzen im wesentlichen durchgelassen werden, die etwa
gleich der halben Netzfrequenz der DreiphasenleitungL1, L2, L3 ist.
Die
Frequenz der Schleifringspannung wächst linear von Null bei der Synchrondrehzahl
bis zur Netzfrequenz beim Stillstand. Wenn die Kabine auf die halbe Geschwindigkeit
oder weniger verzögert wird, bevor der Schalter (72M sich öffnet, übersteigt die
Schleifringfrequenz (Schlupffrequenz) die halbe Netzfrequenz, so daß durch die Siebschaltung
Wechselspannung zu fließen beginnt (Punkt f1 in Fig. 4). Diese Spannung wird mittels
des Zweiweggleichrichters 34 bis 37 gleichgerichtet und erzeugt einen Gleichstrom
in der Bremsmagnetspule B II. Die entsprechende Verringerung des Bremsbackendruckes
bringt die Verzögerung nahezu zum Verschwinden, so daß die Motordrehzahl sich auf
einem Wert zu stabilisieren sucht, der der Grenzfrequenz des Filters entspricht.
Bei einem bestimmten Abstand vom Stockwerk öffnet sich der Schalter U2-31.
Die Kondensatoren 53 und 56 treten nun in Tätigkeit, so daß das Filter eine höhere
Grenzfrequenz erhält. Der Wechselstrom durch das Filter wird nun gesperrt und der
volle Bremsbackendruck wieder erreicht, wodurch die Kabine abermals verzögert wird.
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Wenn vor dem Öffnen des Schalters 1-3-11 der 1Iotor sich auf eine
Drehzahl verzögert, bei der die Schlupffrequenz sich der neuen Grenzfrequenz des
Filters nähert, beginnt wieder ein Strom durch das Filter und den Gleichrichter
zu fließen, so daß die Bremsmagnetspule BNI den Bremsbackendruck verringert (Punkt
f2 in Fig. 4). Der Motor wird somit auf einer Drehzahl stabilisiert, bei der die,
Schlupffrequenz der neuen Grenzfrequenz des Filters gleichkommt. Dies kann etwa
ein Viertel der Svnchrondrehzahl sein.
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Der Verzögerungsschalter ("31I öffnet sich in einem bestimmten Abstand
vom Stockwerk. Der Kondensator 56 wird nun aus dem Filter ausgeschaltet, so daß
nur noch die Kondensatoren 51, 52 und 53 und die Drossel 54 wirksam sind. Das Filter
besitzt nun eine noch höhere Grenzfrequenz, welche der Stopgeschwindigkeit entspricht.
Wieder wird der durch das Filter fließende Strom unterbrochen und die Verzögerung
der Kabine wieder aufgenommen. Wenn die Kabine eine Geschwindigkeit erreicht, bei
der sich die Schlupffrequenz der neuen Grenzfrequenz nähert, beginnt wieder ein
Strom durch das Filter zu fließen (Punkt f3 in Fig. 4), und der Bremsdruck wird
so geregelt, daß die Kabine die Stopgeschwindigkeit einhält. Diese kann z. B. etwa
ein Sechstel der Synchrongeschwindigkeit betragen.
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Die scharfe Sperrkennlinie des Filters kann in jedem gewünschten Ausmaß
für jede Geschwindigkeitsstufe abgeflacht werden, indem die Anzapfungen am Widerstand
55 eingestellt werden. Hierdurch ergibt sich eine Glättung der Verzögerungsstufen
mit geringer Verschlechterung der Geschwindigkeitsregelung.
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Kurz vor Erreichen der Bündigstellung der Kabine öffnet sich der Verzögerungsschalter
LTSL. Hierdurch fallen die Relais U und 1I ab, wodurch das Netz vom Motorständer
abgeschaltet wird. Die Schleifringspannung, die den Bremsmagneten BM mit
Strom versorgte, wird auf diese Weise zum Verschwinden gebracht. Der Aufzug hält
an und die gesamte Bremskraft wird wirksam, während der Bremsmagnetstrom bis auf
Null absinkt.
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Dadurch, daß die Grenzfrequenz des Filters 50 durch Betätigung der
Verzögerungsschalter U231 und U 3N1 geändert wird, ergibt sich eine
Steuerung, welche den Bremsmagnetstrom nacheinander erhöhen und verringern kann,
um die Verzögerung abwechselnd aufzuheben und dann eine weitere Verzögerung durchzuführen.
Während der Zeitabschnitte, in welchen die Verzögerung aufgehoben ist, wird die
Aufzugskabine auf nahezu konstanter Geschwindigkeit gehalten, indem die Beschleunigungs-
und Verzögerungskräfte durch Regulierung des Bremsdrucks ausgeglichen werden. Diese
Zeitabschnitte beginnen damit, daß die Drehzahl des Motors 1 und damit die Geschwindigkeit
der Kabine Werte erreicht, welche der betreffenden Grenzfrequenz des Filters entsprechen.
Die Zeital;schnitte werden durch Betätigung der mechanischen Schalter beendet, die
nacheinander in Tätigkeit treten, wenn die Kabine sich an bestimmten Stellen befindet
und sich der gewünschten Haltestelle nähert. Untergewissen Belastungsbedingungen
können der erste oder die ersten beiden Zeitabschnitte oder Stufen während der Verzögerung
ausfallen, weil die Grenzfrequenz des Filters sich bereits geändert hat, bevor die
Schlupffrequenz weit genug angestiegen ist, um durch das Filter hindurchgehen zu
können. Durch richtige Einstellung ist es aber immer zu erreichen, daß die Kabinengeschwindigkeit
sich auf dem Wert der Stopgeschwindigkeit stabilisiert, bevor der Schalter USL sich
öffnet.
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Falls der Kabinenschalter CS nicht auf die »Halt«-Stellung umgelegt
wird, wenn die Kabine sich dem obersten Stockwerk des Gebäudes nähert, öffnet sich
der mechanisch betätigte Grenzschalter UHL etwa in der gleichen Höhe wie der Schalter
U 1 M und trennt das Relais UR ab, wodurch sich ein normaler Ablauf der Verzögerung
ergibt, als ob die Öffnung des Schalters U 1 M des Relais UR entregt
hätte.
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Die Schaltfolge für eine Abwärtsfahrt verläuft ebenso, abgesehen davon,
daß die entsprechenden »Abwärts«-Relais und Schalter, die durch den Buchstaben D
bezeichnet sind, statt der »Aufwärts«-Relais und Schalter in Tätigkeit treten.
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Eine selbsttätige Ausrichtung auf die Bodenhöhe kann auf Wunsch erzielt
werden, indem die Kontakte (T4 und D4 kurzgeschlossen werden. Wenn die Kabine z.
B. aufwärts fährt und im sechsten Stock anhalten soll, öffnet sich der Schalter
USL, wenn sich der Kabinenboden etwa 2 cm unterhalb des Fußbodens befindet, wodurch
der Motor 1 abgeschaltet wird und die Kabine anhält. Wenn jedoch die Kabine mehr
als 2 cm oberhalb des Fußbodens zum Stehen kommt, wird der Schalter DSL geschlossen,
und die Relais D
und lI werden über diesen Schalter betätigt. Das Relais A
wird über den Kontakt J.T3 unter Strom gesetzt, jedoch schließt sich der Kontakt
A5 nicht sofort, weil das Relais A ein Zeitrelais ist. Wenn also die Kabine durch
den Motor 1 angetrieben wird und sich abermals beschleunigt, beliefert der Transformator
41 das Filter 50 über die Anzapfung 46 a und den Widerstand 46. Dieser Widerstand
46 begrenzt die Spannung, die über das Filter 50 der Bremsspule BM
zugeführt
wird, und verhindert einen übermäßigen Verlust an Bremskraft, der ein abermaliges
Übertreiben der Kabine verursachen könnte. Um jedoch die ?Möglichkeit auszuschließen,
daß die Kabine hängenbleibt, weil der Bremsstrom zu gering ist, schließt sich der
Kontakt A 5 nach einer kurzen Verzögerung, so daß der Bremsmagnet über das Filter
50 die volle Spannung erhält. Die Schließung der Kontakte A 1 und A2 erhöht gleichzeitig
das Drehmoment des Motors 1.
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Das Filter 50 liefert, wie die Beschreibung ergeben hat, ein einfaches
Mittel, um zu gewährleisten, daß die Bremsung auf eine Stopgeschwindigkeit eingeregelt
wird, die unterhalb der Fahrgeschwindigkeit liegt und bei der der Antriebsmotor
abgeschaltet werden kann, so daß ein viel genaueres Anhalten der Aufzugskabine
möglich
ist, als wenn der Motor bei der vollen Fahrgeschwindigkeit abgeschaltet werden müßte.
Dadurch, daß das Filter 50 auf mehrere Grenzfrequenzen umschaltbar ist, läßt sich
die Verzögerung der Kabine auf die Stopgeschwindigkeit stufenweise durchführen.
Je größer die Stufenzahl ist, desto besser bleibt die Verzögerungszeit von der Fahrgeschwindigkeit
bis zum Anhalten unter verschiedenen Belastungsbedingungen konstant. Es kann auch
eine stetige Veränderung eines Kondensators oder einer Spule im Filter mit der Zeit
oder der Kabinenstellung verwendet werden, die eine stetige Steuerung der Bremsung
gestattet, jedoch einen größeren Aufwand bedingt. Zum Beispiel könnte statt der
Kondensatoren 53 und 56, der Schalter U 2 M,
U 311, D2M und
D3 M, des Widerstandes 55 und der Drossel 54 eine veränderliche Drossel zwischen
die Punkte x und 3, eingeschaltet werden. Diese Drossel hätte z. B. einen Eisenkern,
der mittels eines zunehmenden Stromes durch eine Steuerwicklung immer stärker gesättigt
werden kann, oder sie könnte auch einen Eisenkern mit einem Luftspalt aufweisen,
der durch mechanische :Mittel, die durch eine Zeitsteuerung oder die Bewegung der
Aufzugskabine betätigt werden, allmählich vergrößert wird.
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Die Verwendung einer elektromagnetischen Bremse wird zwar vorgezogen,
es können jedoch verschiedene Typen solcher Bremsen Verwendung finden. So kann die
dargestellte Bremse mit Federkraft, die elektromagnetisch gelöst wird, durch eine
Bremse mit Wirbelstrom oder Magnetpulver ersetzt werden, die einen Permanentmagneten
oder Elektromagneten aufweist, der eine magnetomotorische Kraft erzeugt, welche
derjenigen entgegengesetzt ist, die durch eine Steuerwicklung hervorgerufen wird,
die mit dem Zweiweggleichrichter 34 bis 37 verbunden ist. Die magnetomotorische
Kraft ist hierbei größer als die vom Filter erzeugte Kraft, so daß der Strom vom
Filter 50 stets den magnetischen Fluß der Bremse verringert und so daß Bremsmoment
herabsetzt.