DE1255184B

DE1255184B - Method and device for regulating the feed rate of a feed device driven by an electric motor as a function of the load on the drive motor of the associated working machine

Info

Publication number: DE1255184B
Application number: DES79518A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walther Kirchner; Heinz Graf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-05-19
Filing date: 1962-05-19
Publication date: 1967-11-30

Description

Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit einer durch einen Elektromotor angetriebenen Vorschubeinrichtung in Abhängigkeit von der Belastung des Antriebsmotors der zugehörigen Arbeitsmaschine Bei elektromotorisch angetriebenen Arbeitsmaschinen strebt man eine optimale Ausnutzung sowohl der Arbeitsmaschine als auch des zugehörigen elektrischen Antriebsmotors an. Die Anpassung des Elektromotors an die Arbeitsmaschine ist aber bei solchen mit stark schwankender Belastung, z. B. Steinbrechern, Stanzen, Pressen od. dgl., äußerst schwierig. Aus diesem Grunde ist man geneigt, den Antriebsmotor reichlicher auszulegen. Dann entsteht aber wieder die Gefahr, daß die Arbeitsmaschine in ihrem mechanischen Teil überbeansprucht wird. Es sind daher im Laufe der Zeit verschiedene Schutzeinrichtungen für die Arbeitsmaschine entwickelt worden. Man hat auch bereits für Aufgabeförderer von Gesteinsbrechern eine Regelvorrichtung vorgeschlagen, bei der an die Stromzuführung des Antriebsmotors induktiv eine Relaisanordnung angekoppelt ist, die bei Abweichung der Strombelastung vom Sollwert innerhalb bestimmter Grenzwerte einen Stellmotor einschaltet, welcher über ein Regelgetriebe die Antriebsgeschwindigkeit des Aufgabeförderers erhöht oder erniedrigt. Mit diesem bekannten Verfahren ist man jedoch nicht in der Lage, den elektrischen Antriebsmotor voll auszunutzen, da die Höhe des Momentanwertes des Stromes noch keinen Schluß auf die thermische Auslastung des Motors zuläßt.Method and device for regulating the feed rate a feed device driven by an electric motor as a function of from the load on the drive motor of the associated working machine Driven work machines one strives for an optimal utilization of both the work machine as well as the associated electric drive motor. The adaptation of the electric motor to the work machine is however with those with strongly fluctuating load, z. B. stone crushers, punching, pressing od. Like., Extremely difficult. For this reason one is inclined to interpret the drive motor more generously. But then it arises again the risk that the mechanical part of the working machine will be overstrained. There are therefore different protective devices for the machine over time has been developed. One already has feed conveyors for rock crushers proposed a control device in which to the power supply of the drive motor A relay arrangement is inductively coupled, which in the event of a deviation in the current load a servomotor switches on from the setpoint within certain limit values, which the drive speed of the feed conveyor is increased or via a control gear humiliated. With this known method, however, you are not able to fully utilize the electric drive motor, since the level of the instantaneous value of the Current does not allow any conclusions to be drawn about the thermal load of the motor.

Es ist ferner bekannt, die Belastung des Mahlmotors einer Gesteinsmühle und damit deren Beschickung elektromotorisch konstant zu halten. Hierbei wird die Änderung der Stromaufnahme des Mahlmotors über einen als Stromwandler wirkenden Transformator in eine Spannungsänderung umgesetzt. Diese Spannungsänderung steuert ihrerseits über einen Drehzahlregler den Gleichstrommotor der Förderschnecke zum Beschicken der Mühle. Diese Regelung bietet aber keine optimale Ausnutzung des Motors, da der Laststrom der thermischen Auslastung des Motors und damit dessen möglicher Belastungsfähigkeit nicht direkt proportional ist.It is also known the load on the grinding motor of a rock mill and thus to keep their charging constant by means of an electric motor. Here the Change in the power consumption of the grinding motor via a current transformer Transformer converted into a voltage change. This voltage change controls in turn, via a speed controller, the direct current motor of the screw conveyor to the Loading the mill. However, this regulation does not offer optimal utilization of the engine, because the load current of the thermal load of the motor and thus its possible Exercise capacity is not directly proportional.

Zum Schutz von Steinbrechern gegen Überlastung ist es auch bereits bekannt, die Gutzufuhr abhängig von der Brecherdrehzahl zu regeln; z. B. wird unterhalb einer bestimmten Drehzahl der Brecherwelle die Gutzufuhr abgeschaltet.To protect stone breakers against overload, it is already there known to regulate the material supply depending on the crusher speed; z. B. is below The material supply is switched off at a certain speed of the crusher shaft.

Bekannt ist ferner ein thermischer Überlastschutz für elektrische Anlagen, der das thermische Verhalten der zu schützenden Einrichtung unter Berücksichtigung der Abkühlung abbildet und bei überschreiten einer zulässigen Temperarturgrenze den Schützling abschaltet. Weiterhin ist es bekannt, Spannungs- und Stromerzeuger abhängig von ihrer Temperatur zu regeln.Thermal overload protection for electrical ones is also known Systems that take into account the thermal behavior of the facility to be protected the cooling and when a permissible temperature limit is exceeded turns off the protégé. It is also known to generate voltage and electricity to regulate depending on their temperature.

Bekannt ist ferner die Überwachung der Temperatur eines Drehstahls einer Drehbank mit einem Kaltleiter, abhängig von dessen Widerstandswert die Spindeldrehzahl der Drehbank geregelt wird.It is also known to monitor the temperature of a turning tool a lathe with a PTC thermistor, depending on its resistance value the spindle speed the lathe is regulated.

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit einer durch einen Elektromotor mit vorgeschaltetem Drehzahlregler angetriebenen Vorschubeinrichtung in Abhängigkeit von der Belastung des elektrischen Antriebsmotors der zugehörigen Arbeitsmaschine, derart, daß der Antriebsmotor der Arbeitsmaschine bei optimaler Ausnutzung arbeitet.The invention now relates to a method for regulating the feed rate one driven by an electric motor with an upstream speed controller Feed device depending on the load on the electric drive motor the associated work machine, such that the drive motor of the work machine works at optimal utilization.

Unterstellt man, daß weder eine wesentliche Unternoch überdimensionierung des die Arbeitsmaschine antreibenden Motors vorliegt, so ist das Verhalten des Motors auch für die Ausnutzung der Arbeitsmaschine ausschlaggebend; d. h., nutzt man den Motor durch Veränderung der Materialzufuhr der Arbeitsmaschine bis an seine Grenzen aus, so arbeitet auch die Arbeitsmaschine optimal.If one assumes that neither a substantial undersizing nor an oversizing of the motor driving the work machine is present, then is the behavior of the motor also decisive for the utilization of the machine; d. h., one uses the Motor to its limits by changing the material feed of the machine off, the machine also works optimally.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren zur Drehzahlregelung anzugeben, das von der wirklichen thermischen Belastung des Motors ausgeht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Bildung der Führungsgröße für den Drehzahlregler ein thermisches Abbild des elektrischen Antriebsmotors der Arbeitsmaschine mit Hilfe einer das Quadrat des Stromes bildenden Einrichtung als Maß für seine Erwärmung und eines elektrischen oder mechanischen Differentials geschaffen wird, das einerseits von einer dem Quadrat des Stromes und andererseits von einer der Abkühlung des elektrischen Antriebsmotors abhängigen Größe beaufschlagt wird. Es wird also an einem Modell die tatsächliche Auslastung des Motors nachgebildet und damit eine zuverlässige Führungsgröße zur Drehzahlregelung gewonnen.The object of the invention is now to provide a method for speed control indicate that is based on the real thermal load on the motor. These The object is achieved according to the invention in that for the formation of the reference variable for the speed controller a thermal image of the electric drive motor of the work machine with the help of a device that forms the square of the current as a measure of its Heating and an electrical or mechanical differential is created, that on the one hand from one of the square of the current and on the other hand from one of the Cooling of the electric drive motor dependent size is applied. It the actual utilization of the engine is simulated on a model and thus gained a reliable reference variable for speed control.

Bei Verwendung eines mechanischen Differentials ist es vorteilhaft, daß die eine eintreibende Welle von einem in Abhängigkeit vom Strom des elektrischen Antriebsmotors der Arbeitsmaschine' betriebenen Ferrarismotor und die andere eintreibende Welle von einem Synchronmotor angetrieben und an der austreibenden Welle des Differentials die Führungsgröße für den Drehzahlregler abgenommen wird. Zur Bildung der Führungsgröße kann auch die Spannung eines Kondensators gewonnen werden, der von einer dem Quadrat des Stromes proportionalen Spannung aufgeladen und über einen Widerstand mit einem der Abkühlung der Maschine proportionalen Strom entladen wird. Hierbei ist es zweckmäßig, zur Bildung einer dem Quadrat des Stromes proportionalen Größe einen Hallgenerator zu verwenden, der über einen Stromwandler von dem Strom des Motors gespeist wird.When using a mechanical differential, it is advantageous to that the one driving wave of one depending on the current of the electric Drive motor of the work machine 'operated Ferrari motor and the other driving Shaft driven by a synchronous motor and attached to the driving shaft of the differential the reference variable for the speed controller is taken. To form the reference variable the voltage of a capacitor can also be obtained from one of the square voltage proportional to the current and charged via a resistor with a current proportional to the cooling of the machine is discharged. It is useful to a Hall generator to generate a variable proportional to the square of the current to be used, which is fed by the current of the motor via a current transformer.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is described below on the basis of two exemplary embodiments explained in more detail.

F i g. 1 zeigt im Prinzip ein Anwendungsbeispiel des Regelverfahrens für Gesteinsbrecher und F i g. 2 die Herleitung der Führungsgröße für den Drehzahlregler des Aufgabeförderers mit Hilfe eines mechanischen Differentials.F i g. 1 shows in principle an application example of the control method for rock breakers and F i g. 2 the derivation of the reference variable for the speed controller of the infeed conveyor with the help of a mechanical differential.

Gemäß F i g. 1 wird ein Steinbrecher 1 von einem Elektromotor 2 angetrieben. Mit 3 ist ein Aufgabeförderer, z. B. ein Plattenband, bezeichnet, das von einem Motor 4 angetrieben wird. Dem Antriebsmotor 4 ist ein Drehzahlregler 5 zugeordnet, dessen Ausgang auf einen Drehzahlsteller des Motors 4 einwirkt, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Mit dem Förderband 3 ist ein Tachodynamo 6 gekuppelt, der den Drehzahl-Istwert für den Regler 5 liefert. Der Sollwert bzw. die Führungsgröße für den Drehzahlregler wird von einer Einrichtung 7 gebildet, die eine thermische Nachbildung des Motors 2 enthält. Mit einem Stromwandler 9 und Gleichrichter 10 wird eine dem Strom des Motors proportionale Größe gewonnen, die einem Hallgenerator 8 so zugeführt wird, daß er eine dem Quadrat des Motorstromes proportionale Spannung abgibt. Mit dieser wird ein Kondensator 11 beaufschlagt. Parallel zu dem Kondensator ist ein einstellbarer Widerstand 12 geschaltet, an dem ein bestimmter Entladestrom des Kondensators eingestellt werden kann. Der Ladezustand des Kondensators 11 bzw. die am Kondensator auftretende Spannung ist somit ein Maß für die thermische Auslastung des Brechermotors 2. Sie kann somit als Führungsgröße für den Drehzahlregler 5 dienen. An Stelle des Widerstandes 12 kann auch ein spannungsabhängiger Widerstand eingesetzt werden, der in seiner Widerstandscharakteristik der Abkühlungskurve des Motors 2 entspricht. Dem Drehzahlregelkreis des Aufgabeförderers wird also ein Sollwert vorgegeben. In F i g. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei wirkungsmäßig gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 versehen sind. Mit 5 ist der Drehzahlregler für den Motor des Aufgabeförderbandes und mit 6 die den Istwert gebende Tachometermaschine bezeichnet. 7 stellt wiederum die Einrichtung zur Bildung der Führungsgröße für den Drehzahlregler 5 dar. Diese Einrichtung wird wie zuvor über einen Stromwandler 9 von dem Strom des Brechermotors gespeist.According to FIG. 1, a stone crusher 1 is driven by an electric motor 2. With 3 is a feed conveyor, for. B. an apron, referred to by a Motor 4 is driven. A speed controller 5 is assigned to the drive motor 4, the output of which acts on a speed controller of the motor 4, which is shown in the drawing is not shown in detail. A speedometer 6 is coupled to the conveyor belt 3, which supplies the actual speed value for controller 5. The setpoint or the reference variable for the speed controller is formed by a device 7 which has a thermal Contains replica of engine 2. With a current transformer 9 and rectifier 10 a quantity proportional to the current of the motor is obtained, which is a Hall generator 8 is supplied so that it has a voltage proportional to the square of the motor current gives away. With this a capacitor 11 is applied. In parallel with the capacitor an adjustable resistor 12 is connected to which a certain discharge current of the capacitor can be adjusted. The state of charge of the capacitor 11 resp. the voltage appearing on the capacitor is therefore a measure of the thermal load of the crusher motor 2. It can thus serve as a reference variable for the speed controller 5. Instead of the resistor 12, a voltage-dependent resistor can also be used which in its resistance characteristic of the cooling curve of the motor 2 is equivalent to. A setpoint is given to the speed control loop of the feed conveyor. In Fig. 2 another embodiment is shown, where in terms of effect the same parts with the same reference numerals as in FIG. 1 are provided. With 5 is the speed controller for the motor of the infeed conveyor belt and 6 is the one The actual value giving tachometer machine is called. 7 again represents the facility to form the reference variable for the speed controller 5. This device is fed as before via a current transformer 9 from the current of the crusher motor.

Die Einrichtung 7 enthält ein Differential 13, dessen eintreibende Wellen 14 und 15 einerseits von einem Ferrarismotor 16 und andererseits von einem Synchronmotor 17 angetrieben werden. Die austreibende Welle 18 des Differentials verstellt ein Sollwertpotentiometer 19, an dessen Abgriff die Führungsgröße für den Drehzahlregler 5 abgenommen werden kann. Der Ferrarisantrieb besitzt in üblicher Weise zwei Stromspulen 20 und 21, die über ein Anpassungspotentiometer 22 von der Sekundärwicklung des Stromwandlers 9 gespeist werden. Die Welle 14 des Differentials 13 wird also mit einer dem Quadrat des Stromes proportionalen Göße angetrieben, während die andere eintreibende Welle 15 des Differentials von dem Synchronmotor 17 mit einer der Motorabkühlung entsprechenden Drehzahl angetrieben wird. Diese Drehzahl stellt sozusagen den Sollwert für einen dem Regler 5 überlagerten Regelkreis dar, dessen Regelgröße die Temperatur der Maschine ist. Die Einstellung des Sollwerts bzw. die Anpassung des Gerätes an verschiedene Motorgrößen kann an dem Potentiometer 22 vorgenommen werden, das in dem vorliegenden Fall als Wandlerbürde geschaltet ist.The device 7 contains a differential 13, the driving shafts 14 and 15 of which are driven on the one hand by a Ferrari motor 16 and on the other hand by a synchronous motor 17. The driving shaft 18 of the differential adjusts a setpoint potentiometer 19, at the tap of which the reference variable for the speed controller 5 can be picked up. The Ferrari drive usually has two current coils 20 and 21, which are fed from the secondary winding of the current transformer 9 via an adjustment potentiometer 22. The shaft 14 of the differential 13 is thus driven with a size proportional to the square of the current, while the other driving shaft 15 of the differential is driven by the synchronous motor 17 with a speed corresponding to the motor cooling. This speed represents, so to speak, the setpoint value for a control circuit superimposed on the controller 5, the controlled variable of which is the temperature of the machine. The setting of the setpoint or the adaptation of the device to different motor sizes can be carried out on the potentiometer 22, which in the present case is connected as a converter burden.

Claims

1. A method for regulating the feed speed of a driven by an electric motor coupled to speed control feed device as a function before <the load on the electric drive motor of the associated machine, such that the drive motor of the work machine is operating at optimum utilization, characterized denotes Ge, that for the Formation of the reference variable for the speed controller (5) a thermal image of the electric drive motor (2) of the machine with the help of a device (8) that forms the square of the current as a measure of its heating and an electrical or mechanical differential (11, 12; 18) is created, which is acted upon on the one hand by the square of the current and on the other hand by a size dependent on the cooling of the electric drive motor (2).

2. Facility for carrying out the procedure according to claim 1, characterized in that when using a mechanical Differential (13) which has a shaft (14) of a depending on the current of the electrical Drive motor (2) of the work machine operated Ferrari motor (16) and the other Shaft (15) is driven by a synchronous motor (17) and that on the expelling Shaft (18) of the differential is the setpoint for the speed controller (5) of the feed device (3) is removed.

3. Facility for carrying out the procedure according to claim 1, characterized in that the voltage a capacitor (11) is used, which is proportional to the square of the current Voltage charged and via a resistance proportional to the cooling of the machine (12) is discharged.

4. Device according to claim 3, characterized in that a Hall generator (8) is used to form a variable proportional to the square of the current and is fed by the current of the motor (2) via a current transformer (9). Considered publications: German Patent Specifications No. 821517, 879 866; German Auslegeschrift No. 1027 771; U.S. Patent No. 2,716,368; "Siemens-Zeitschrift", 1956, p. 166; Electronics magazine, 1959, pp. 88, 89.