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Steuerung mit Drehwählern für Drehstromförderanlage Die Erfindung
betrifft eine automatische Steuerung mit Drehwählern für Drahstromförderanlagen
mit Niederfrecluenzbremsung. Hierbei ist Antrieb durch einen Asynchromnotor zugrunde
gelegt, wobei die einzelnen Anlaß-, Beschleunigungs- und Verzögerungsstufen durch
Veränderung eines Widerstandes im Läuferkreis des Motors durchgeführt werden und
- sofern für die Verzögerung -ein negatives Moment erforderlich ist - der Motor
von Normalfrequenz auf Niederfrequenz umgeschaltet wird.
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Für die Schaltung -der verschiedenen Beschleunigungs- und Verzögerungsstufen
sind beispielsweise zwei Drehwähler, wie sie für die Fernsprechtechnik verwendet
werden, vorgesehen. Der erste Wähler .dient erfindungsgemäß zur Beherrschung des
Beschleunigungsvorganges und der zweite für die Fortschaltung der Verzögerungsstufen.
Der Aufgabenbereich für die verwendeten Wähler kann auch anders aufgeteilt werden,
z. B. der erste Wähler für die Schaltung der 50-Hz-Stufen und der zweite für die
der 2,5-Hz-Stufen.
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Bei Verwendung eines Drehwählers für die Beschleunigung und eines
weiteren für die Verzögerung kann die Fortschaltung des ersteren mit einstellbarer
Zeitstufung und Strombegrenzung, die Fortschaltung des letzteren ebenfalls mit Zeitstufung
aber mit Überwachung des Weg-Geschwindigkeitsverlaufes durchgeführt werden. Diese
Überwachung kann z. B. derart erfolgen, daß nach Einleitung des Verzögerungsvorganges
jedem Wegpunkt im Schacht eine bestimmte Geschwindigkeit vorgeschrieben und dieser
Wert mit der durch einen Taohodynamo angezeigten Istgeschwindigl:eit verglichen
wird. Ist der Istwert höher als der Sollwert, so erfolgt die Fortschaltung der Verzögerungsstufen
entsprechend der eingestellten Zeitstaffelung. Ist jedoch der Istwert unter den
Sollwert abgefallen, so wird eine Weiterschaltung des Verzögerungswählers gesperrt
und erst dann wieder freigegeben, wenn der Istwert den Sollwert überschreitet.
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Um eine möglichst gleichförmige Verzögerung und ein richtiges Einsetzen
der Schleichgeschwindigkeit bei Einfahren in .die Hängebank zu erreichen, ist es
insbesondere :bei stark variabler Last zweckmäßig, diese zu messen und in Abhängi:gleeit
davon den Verzögerungswähler in diejenige Stellung zu schalten, die das :erforderliche
initiale Verzögerungsmoment ergibt. Die Lastmessung kann entweder durch Messung
der Beschleunigungsarbeit oder durch Messung der Motorleistung während der stationären
Fahrt erfolgen.
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Einzelheiten der Anlage werden im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels
erläutert. In Fig. 1 ist ein Schaltbild der Anlage, in Fig. 2 ein solches der zugehörigen
Steuer- und Verriegelungsleitungen dargestellt, wobei jedoch nur die wichtigsten
Kreise gezeigt sind; Fi:g. 3 zeigt die Stromkreise der Wählerbahnen Wa
I, Wa II, W'b I und Wb II und Fig.4 die Einrichtung zur lastabhängigen
Beeinflussung der Verzögerung.
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Mit großen Buchstaben sind hierbei die Sehützrelais bzw. die Relaisspulen,
mit kleinen Buchstaben die zugehörigen Kontakte bezeichnet.
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Zum Antrieb der Treibscheibe T ist ein Asynchronmotor AS vorgesehen,
an dessen Läufer über Schleifringe ein Widerstand W angeschlossen ist, der stufenweise
(Stufen a.1 bis d 7) kurzgeschlossen werden kann. Die Speisung des Ständers des
Asynchronmotors AS kann entweder mit 50 Hz aus dem Versorgungsnetz h oder mit 2,5
IIz erfolgen. Zur Erzeugung des 2,5-Hz-Stromes ist eine Lvdallmaschine Llll vorgesehen,
die von einem Frequenzwandler FW mit dieser Frequenz erregt wird, Der Frequenzwandler
wird durch einen Motor S angetrieben, der als Synchron- oder Asynchronmotor ausgeführt
sein kann. Durch die Anwendung der Lydallmaschine ist es .hierbei möglich, den Frequenzwandler
sehr klein auszuführen. Der Antriebsmotor der Lydallmaschine ist nicht dargestellt.
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Durch Einfügung von Widerständen in die Erregung der Lydallmaschine
kann die sogenannte Lydallspannung beliebig variiert werden. Für den Anschluß des
Motors an das 50-Hz-:Netz sind Schützkontakte ull und ur 1 für die verschiedenen
Drehrichtungen (z. B. für links aufwärts bzw. rechts aufwärts) vorgesehen, die gegeneinander
verriegelt sind. In gleicher Weise sind für den Anschluß an das Niederfrequenzsystem
zwei Schützkontakte iinl und mir angeordnet. Der Anschluß an das 50-Hz-System ist
außerdem noch über einen Hauptschalter HS sowie ein Relais I geführt.
Der
Ablauf der Steuerung kann an Hand von Fig. 2 verfolgt werden. Für das Fahrkommando
ist ein Befehlsschalter So vorgesehen, an dem wahlweise ein rechter oder ein linker
Kontakt (r bzw. L) geschlossen werden kann. Mit Er und
EL sind die Bündigkeitsschalter bezeichnet. Außerdem sind noch Verriegelungskontakte
für die beiden Drehrichtungen vorgesehen.
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Sofern Bündigkeitsschalter und Verriegelungskontakte in einer Stellung
stehen, die :die Einschaltung zuläßt, wird durch Betätigung des Kommandoschalters
in der entsprechenden Richtung das Befehlsrelais Sr bzw. SL erregt. Durch einen
Arbeitskontakt sr3 bzw. s13 dieser Relais wird d as dieser Richtung entsprechende
Umschaltschütz Ur bzw. Ul eingeschaltet, dadurch die Kontakte ul1
bzw. 3r 1 (Fig. 1) geschlossen und der Motor an 50 Hz angeschlossen.
Die Umschaltschütze Ur und Ul sind durch Ruhekontaktezd2 bzw. ur2
gegeneinander verriegelt. Infolge der Einschaltung nimmt der Motor Strom auf. Sobald
.der Strom einen vorbestimmten Wert annimmt, spricht das Hilfsrelais Er an,
vorausgesetzt, daß die Kontakte sr 4 oder s14 geschlossen sind. Durch das Ansprechen
von Br wird die Fahrbremse gelüftet und außerdem die Stufenschaltung am Wähler in
Tätigkeit gesetzt.
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Fig. 3 zeigt die Bahnen Wca I, Wa II, Wb I, Wb II der
Wähler W4 bzw. Wbzusammen mit den von diesen gesteuerten Hilfsrelais AX
0 bis AX 9 bzw. BX® bis BX14 und den SchützenA1 bis A9, von denen
A1 bis A7 den einzelnen Stufen des in Feg. 1 gezeigten Widerstandes -TV zugeordnet
sind, der stufenweise über deren Kontakte dl bis a7 kurzgeschlossen werden kann.
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Die Fortschaltung des Wählers in dem angegebenen Rhythmus wird so
lange fortgesetzt, bis der in dem Relais I überwachte Ständerstrom des Antriebsmotors
einen gewissen Wert überschreitet. Wenn dies der Fall ist, schließt das Relais I,
damit wird über den Kontakt i der Erregerkreis des Relais X geschlossen.
Dies wind so lange festgehalten, bis der Strom im Relais I wieder unter den Grenzwert
abgefallen ist. Erst dann kann X wieder abfallen und ein neues Zeitspiel einleiten.
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Die Steuerung des Rhythmus der Wählerfortschaltung erfolgt mittels
eines polarisierten, zweispuligen Relais P,- das in einem Kreis von bestimmter Induktivität
R und Kapazität C liegt. Damit das polarisierte Relais ansprechen kann, müssen folgende
Voraussetzungen erfüllt sein: Das Bremsrelais Br mit den beiden Kontakten brl und
br2 muß angesprochen haben, also der zugehörige Arbeitskontakt br 1 ge-
schlossen
sein; das Hilfsrelais Still darf nicht erregt sein, also der zugehörige Kontakt
stilt2 muß geschlossen sein; der Beschleunigungswähler Wb darf die Endstellung noch
nicht erreicht haben, der Ruhekontakt cax 1 muß also geschlossen sein; das
Relais X
muß abgefallen, also der zugehörige Ruhekontaktxl geschlossen sein,
ebenso auch der Ruhekontakt s 1 des Relais S. Das Relais S ist mit einem Kupfermantel
versehen, so daß es verzögert abfällt.
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Sobald alle Vorraussetzungen erfüllt sind und das Relais P anspricht,
wird durch Schließen des Arbeitskontaktes p das Relais X erregt. Dadurch
wird der Ruhekontakt x 1 geöffnet, der Erregerstromkreis des Relais P (Spule P 1)
also wieder unterbrochen, so däß das Relais P mit der durch den RC-Kreis und eine
Gegenerregung bestimmter Zeitverzögerung wieder abfällt. Kapazität und Induktivität
Üi.eses Kreises sind hierbei entsprechend der größten erforderlichen Verzögerungszeit
bemessen, die durch Gegenerregung mit Hilfe der zweiten Spule P 2 herabgesetzt werden
kann. Diese Gegenerregung wird mit Hilfeeines Vorsohaltwiderstandes RP eingestellt,
dessen wirksamer Wert mit Hilfe einer besonderen Bahn des Beschleunigungs- bzw.
Verzögerungswählers (Wca III und Wb III) für jede einzelne Stufe auf den für diese
erforderlichen Wert .gebracht werden kann.
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Bei dem Ansprechen des Hilfsrelais X wird durch den Kontakt x4 die
Wählerspule des Beschleunigungswählers Wa eingeschaltet, sofern ider Wähler seine
Enrdstellung noch nicht erreicht hat, also der Ruhekontakt ax 2 geschlossen
sowie auch noch kein Verzögerungsbefehl gegeben wurde, also ,der Ruhekontakt stih
5 geschlossen ist und auch Idas Relais S in Ruhestellung liegt, also dessen
Ruhekontakt s4 geschlossen ist. An den Wähler sind außer den Stufenkontakten der
einzelnen Wählerbahnen noch Kopfkontakte kWa und kWb angeordnet, die bei jedem Schritt
geschlossen werden. Infolge des Schließens des Kontaktes kgTa wird das Relais S
erregt, da der Arbeitskontakt x3 von X geschlossen ist. Bei dem Ansprechen des Relais
S wird aber dessen Ruhekontakt s4 geöffnet; dadurch wird die Wählerspule Wa wieder
abgeschaltet. Sobald Idas Relais X beim Öffnen des Kontaktes p "des polarisierten
Relais P wieder abfällt, wird auch die Erregung von S unterbrochen, so daß dieses
nach der durch seinen Kupfermantel bestimmten Verzögerungszeit, beispielsweise in
der Größe von 100 ms, abfällt. Auf diese Weise wird erreicht, daß kurzzeitig sowohl
der Kontakt x 2 .als auch s2 geschlossen sind, also der Kondensator entladen wird.
Dadurch wird sichergestellt, daß das Arbeitsspiel immer bei voll entladenem Kondensator
einsetzt, also Streuungen in der durch den Kreis RC bestimmten Verzögerungszeit
vermieden werden.
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Um Idas Verzögerungsmoment ':den jeweils vorliegenden Belastungsverhältnissen
anzupassen, kann das Verzögerungsmoment in Abhängigkeit von der Arbeit beeinflußt
werden, die zuvor für das Anfahren aufgewendet werden mußte. In dem Ausführungsbeispiel
(Fig. 4) ist zur Messung der Beschleunigungsarbeit ein Integrationsmotor 111,1 vorgesehen,
der als Ferrarismotor ausgebildet ist und ein Potentiometer PI verstellt.
Dementsprechend ist der am Potentiometer abgegriffene Spannungswert der Beschleunigungsarbeit
proportional. Sobald der Beschleunigungsvorgang zu Ende ist, wird der Verzögerungswähler
Wb in eine der gegebenen Last entsprechende Stellung weitergeführt. Hierzu schaltet
der Wähler Wb auf der Kontaktbahn kVb IV so lange weiter, bis die am Widerstand
Rb abgegriffene Spannung gleich oder größer der Potentiömeterspannung wird. In diesem
Augenblick fällt das Relais Prt ab, dadurch wird die Weiterschaltung des Wählers
verhindert.
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Die Weiterschaltung des Beschleunigungswählers W4 wird unterbrochen,
sobald die letzte ausgenutzte Stufe erreicht ist und die Ruhekontakte dxl und ax2
des Hilfsrelais Ax9 öffnen. Mit Hilfe des Stillsetzkontaktes sti kann dann der Verzögerungsbefehl
gegeben werden. Es wird dann der über die Arbeitskontakte sl2 bzw. sr2 geführte
Erregerstromkreis des Hilfsrelais Still geschlossen, .so daß dies Relais
anspricht. Durch den Kontakt stila6 wird dann der Erregerkreis des Relais P wieder
geschlossen. Beginnend von dem durch die Einstellung des Potentiometers bestimmten
Verzögerungsschrittes werden nun die einzelnen Verzögerungsschritte in entsprechender
Zeitstaffelung durchgeschaltet. Hierbei wird ähnlich wie beim Beschleunigungsvorgang
eine Begrenzung
wirksam, durch die die Fortschaltung entsprechend
einer festgelegten Weggeschwindigkeitsfunktion erfolgt. Sobald die Drehzahl .geringer
ist als der als zulässig vorgeschriebene Sollwert, schließt der Kontakt v, wodurch
das Relais XT erregt wird, das erst dann wieder abfallen kann, wenn die Drehzahl
den Sollwert erreicht hat oder überschreitet. Sofern für den Verzögerungsvorgang
ein treibendes Motormoment notwendig ist, wird dementsprechend der Widerstand im
Läuferkreis des Motors vergrößert. Sobald der gesamte Widerstand eingeschaltet ist,
wird bei einer weiteren Überschreitung der Geschwindigkeit auf der Stufe 6 des Wählers
Wb (Kontaktbahn Wb I) das Schütz A8 erregt und dadurch :die Umschaltung von
50 auf 2,5 Hz bewirkt. Sobald die gewünschte Stellung erreicht ist, also
:der Bündigkeitsschalter Er bzw. El geöffnet wird, fällt die Bremse ein und
hält den Förderkorb in dieser Stellung fest. Durch das Einfallen der Bremse werden
gleichzeitig sämtliche Weiterschaltimpulse unterbrochen sowie außerdem auch: die
Schütze im Läufer- und Ständerkreis des Motors zum Abfallen gebracht. Der Integrationsmotor
läuft ebenso wie die Wähler gleichzeitig in :die Ausgangslage zurück.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf die dargestellten
Ausführungsmöglichkeiten beschränkt. Insbesondere kann der Beschleunigungs-und Verzögerungsfortschaltung
eine Überwachungsschaltung überlagert werden, die bei Auftreten von Fehlern die
vorhandenen Sicherheitseinrichtungen in Tätigkeit setzt. Letzteres geschieht z.
B., wenn sich eine zu große Drehzahldifferenz oder eine anomal hohe Beschleunigung
oder '#,rerzögerung ergibt, wenn eine Stromquelle ausfällt, wenn ein Wähler zulange
auf einer Stufe stehenbleibt usw. Diese Überwachungsschaltung ist in dem Ausführungsbeispiel
nicht dargestellt.