DE1931322C3 - Einrichtung zur lastabhängigen Steuerung eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors, insbesondere für ein Kranhubwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur lastabhängigen Steuerung eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors, insbesondere für ein Kranhubwerk, mit einer auf den Ankerkreis wirkenden Drehzahlregeleinrichtung und einer Feldsteuerung zur Erweiterung des Drehzahlbereichs über die Nenndrehzahl hinaus durch Feldschwächung sowie einer Einrichtung zur laufenden Erfassung einer dem Istwert des Lastmomentes proportionalen Größe und einem den Istwert des Lastmomentes mit einem vorgegebenen Wert vergleichenden Vergleichsglied.

Bei einer aus der DT-AS 12 65 273 bekannten Einrichtung zum Schutz eines fremderregten Gleichstrommotors gegen Überlastung wird die dem jeweiligen Lastmoment entsprechende, durch Vergleich des Ankerstrom-Istwertes mit einer der Beschleunigung proportionalen Größe gebildete Differenz zwei Grenzwertmelder zugeführt, von denen der eine auf eine Spannung, die kleiner als die dem zulässigen Drehmoment bei der höchsten Drehzahl entsprechende Spannung ist, und von denen der andere auf eine dem maximalen Drehmoment bei der Nenndrehzahl entsprechende Spannung anspricht Oberschreitet hierbei die dem jeweiligen Lastmoment entsprechende Größe den Ansprechwert des ersten Grenzwertmelders, so wird die Feldschwächung unwirksam gemacht Oberschreitet die Größe den Ansprechwert des zweiten Grenzwertmelders, so wird der Motor vom Netz abgeschaltet Infolge dieser Maßnahmen wird die Motornennleistung nicht voll ausgenutzt Besonders nachteilig ist dabei die Abschaltung des Motors, wenn das Lastmoment das bei Nenndrehzahl zulässige maximale Drehmoment überschreitet Außerdem ist mit dieser Einrichtung nur ein Betrieb in den Quadranten 1 und 3 der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien möglich.

Aus der deutschen Auslegeschrift 11 65 732 ist eine Anordnung zur Regelung der Drehzahl und des Drehmomentes eines von einem Leonard-Generator gespeisten Gleichstrom-Nebenschlußmotors bekannt, die einen stoßfreien Übergang von der einen auf die andere Regelungsart ermöglichen soil. Hierbei sind der Drehzahlregelkreis und der Drehmomentregelkreis unabhängig voneinander einschaltbar. Die Differenz aus dem Sollwert und dem Istwert im jeweils eingeschalteten Regelkreis wird in einem Vergleicher gebildet und als Regelabweichung zur indirekten Regelung der Ankerspannung des Motors der Feldwicklung des Leonard-Generators zugeführt. Zur Vermeidung von Stoßen bei einer Umschaltung von der einen auf die andere Regelungsart wird der Sollwert im jeweils nicht eingeschalteten Regelkreis dem Istwert zugeführt, während der Sollwert im eingeschalteten Regelkreis vorgegeben wird.

Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, die volle Leistung eines Nebenschlußmotors in allen Quadranten des Drehzahl-Drehmoment-Bereiches mittels Geschwindigkeitserhöhung auszunutzen und einen statischen Betrieb des Motors bei der Drehzahl zu erzielen, bei der gerade Nennstrom fließt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Drehzahl-Sollwert von dem Ausgangssignal des Vergleichsgliedes, welchem als vorgegebener Wert das Nennlastmoment zugeführt ist, derart abhängig, daß auch im Feldschwächbereich das Produkt aus Lastmoment und der Drehzahl gleich der Nennleistung des Motors ist. Die aus dem Nennlastmoment und dem Istwert des Lastmomentes gewonnene Differenz entspricht der Leistungsreserve des Motors, so daß die Drehzahlregeleinrichtung lastabhängig derart arbeitet, daß der Motor stets mit der vollen Leistung betrieben wird.

Vorteilhafterweise ist ein das Ausgangssignal des Vergleichsgliedes speicherndes Gedächtnis vorgesehen, aus dem der gespeicherte Wert zu einem wählbaren Zeitpunkt abrufbar ist. Aus dynamischen Gründen ist das Gedächtnis durch eine Schaltvorrichtung vom Vergleichsglied trennbar. Dabei ist die Betätigung der Schaltvorrichtung von einer die Drehmomentrichtung erfassenden Kommandostufe und/oder bei vollem Drehzahlsollwert von einem Drehzahl-Grenzwertmelder abhängig.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Einem Gleichstrom-Nebenschlußmotor I ist in üblicher Weise ein Drehzahlregelkreis mit unterlagertem Ankerstromregelkreis zugeordnet. Der Motor wird beispielsweise von einer Thyristor-Leistungsstufe 2 gespeist und ist im Ankerkreis umschaltbar. Der Drehzahlregler 8 erhält seinen Istwert aus einem

Tachogenerator 11 und seinen Sollwert richtungsabhängig über einen mit einem Steuerhebel 10 verbundenen Sollwertgeber 9. Der Drehzahlregler 8 wirkt unmittelbar und über einen Symmetrierverstärker 7 und eine Kommandostufe 6 auf den Stromregler 4. Die Kommandostufe 6 schaltet je nach Betrag und Richtung der Ausgangsspannung des Drehzanlreglers das entsprechende Schütz 12a bzw. 126 im Ankerstromkreis. Der Stromkreis 4 ist über einen Steuersatz 3 mit der Thyristorleistungsstufe 2 verbunden und erhall den ,,, Ankerstrc-.n-Istwert von einem im Ankerstromkreis angeordneten Stromwandler 5. Dem Motor ist ferner ein Feldregler 12 zugeordnet, der über einen weiteren Steuersatz 13 und eine Thyristor-Leistungsstufe 14 mit der Feldwicklung 15 verbunden ist Die dem Feldregler zugeführte Regelgröße ist aus dem von einem Stromwandler 16 gelieferten Erregerstrom-Istwert und einer Größe gebildet, die sich aus einem Vergleich der Ankerspannung mit der Ausgangsspannung eines Sollwertgebers 17 ergibt. Die Feldschwächregelung >o arbeitet ablösend, d. h. bis zu der der Ankernennspannung entsprechenden Nenndrehzahl wird auf konstanten Fluß, im Feldschwächgebiet auf konstante Nennspannung geregelt.

Eine Einrichtung 18, die im Ausführungsbeispiel ein Verstärker ist, bildet aus dem Ankerstromistwert und einer der Beschleunigung proportionalen Größe eine dem Istwert des Lastmomentes proportionale und vorzeichenrichtige Gleichspannung. Anstelle des Ankerstromistwertes kann dem Verstärker 18 eine dem in einem Multiplikator 26 gebildeten Produkt aus dem Ankerstromistwert und dem Erregerfluß proportionale Größe zugeführt werden. Die dem jeweiligen Lastmoment proportionale Ausgangsgröße der Einrichtung 18 wird einem Vergleichsglied 19, ebenfalls einem Verstär- _ts ker, zugeführt, dessen Ausgangsgröße der Differenz aus dem Nennlastmoment M_LNund dem jeweiligen Lastmoment und damit der jeweils zur Verfügung stehenden Leistungsreserve entspricht. Durch ein aus der Kommandostufe 6 abgeleitetes Signal wird der Einrichtung 18 der Ankerstromistwert und dem Vergleichsglied 19 das jeweilige Lastmoment vorzeichenrichtig vorgegeben. An den Ausgang des Vergleichsgliedes 19 ist über einen Schalter 21 ein Gedächtnis 20 mit Verstärkerverhalten angeschlossen. Die Ausgangsgröße des Gedächtnisses 20, die beispielsweise auf einen dem halbin Nennlastmoment entsprechenden Wert begrenzt ist, wird dem Drehzahlregler 8 über einen weiteren Schalter 22 als Zusatzwert zugeführt Die Begrenzung des Zusatzsollwertes ergibt sich aus der Bedingung, daß beispielsweise die doppelte Nenndrehzahl nicht überschritten werden soll. Zur Betätigung der Schalter 21 und 22 ist ein Steuergerät 23 vorgesehen, das in Abhängigkeit von einem analogen Und-Gatter 25 steht. Die Und-Bedingung an diesem Gatter ist erfüllt wenn mit Hilfe des Steuerhebels 10 der volle Drehzahlsollwert vorgegeben wird und der Drehazhlistwert den Ansprechwert eines Grenzwertmelders 24 erreicht Der Ansprechwert des Grenzwertmelders liegt zweckmäßigerweise unterhalb der Nenndrehzahl, beispielsweise bei 80%, damit die neue Drehzahl im Feldschwächbereich mit größtmöglicher Beschleunigung erreicht werden kann und die Berechnung der Geschwindigkeitsreserve zum Umschaltzeitpunkt beendet ist Das Steuergerät steht außerdem in Abhängigkeit von der Kommandostufe, so daß während der Zeit einer Ankerkreisumschaltung der Schalter 21 geöffnet ist. Das Steuergerät 23 sorgt weiterhin dafür, daß der Drehzahlkorrekturwert erst nach Ablauf einer vorgegebenen, von der Trägheit des Systems abhängigen Zeit im Gedächtnis 20 gespeichert wird. Das Steuergerät berücksichtigt ferner eine maximale Anregelzeit im Feldschwächgebiet, nach deren Ablauf der Ankerstrom auf seinen Nennwert begrenzt wird. Durch die hiervon abhängige Betätigung des Schalters 22 wird eine unzulässig hohe Geschwindigkeit des Antriebes vermieden, die infolge Schlaffseils auftreten könnte.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist in allen vier Quadranten funktionsfähig und arbeitet bei vollem Schutz der Maschine mit maximal zulässiger Beschleunigung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   !. Einrichtung zur lastabhängigen Steuerung eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors, insbesondere für ein Kranhubwerk, mit einer auf den Ankerkreis wirkenden Drehzahlregeleinrichtung und einer Feldsteuerung zur Erweiterung des Drehzahlbereichs über die Nenndrehzahl hinaus durch Feldschwächung sowie einer Einrichtung zur laufenden Erfassung einer dem Istwert des Lastmomentes proportionalen Größe und einem den Istwert des Lastmomentes mit einem vorgegebenen Wert vergleichenden Vergleichsglied, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahl-Sollwert von dem Ausgangssignal des Vergleichsgliedes (19), welchem als vorgegebener Wert das Nenn'astmoment zugeführt ist derart abhängig ist, daß auch im Feldschwächbereich das Produkt aus Lastmoment und der Drehzahl gleich der Nennleistung des Motors ist
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein das Ausgangssignal des Vergleichsgliedes (19) speicherndes Gedächtnis (20), aus dem der gespeicherte Wert zu einem wählbaren Zeitpunkt abrufbar ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gedächtnis (20) durch eine Schaltvorrichtung (21 bis 23) vom Vergleichsglied (19) trennbar ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Schaltvorrichtung (21, 22, 23) von einer die Drehmomentenrichtung erfassenden Kommandostufe (6) und/oder bei vollem Drehzahlsollwert von einem Drehzahlgrenzwertmelder (24) abhängig ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß aus der Kommandostufe (6) ein Signal abgeleitet ist, das der Einrichtung (18) zur laufenden Erfassung des dem Istwert des Lestmomentes proportionalen Größe und dem Vergleichsglied (19) das der jeweiligen Drehmomentrichtung entsprechende Vorzeichen zuordnet.