DE19533740C2

DE19533740C2 - Lasthebemagneteinrichtung

Info

Publication number: DE19533740C2
Application number: DE19533740A
Authority: DE
Inventors: Winfried Mozelt
Original assignee: Mozelt GmbH and Co KG
Current assignee: Mozelt GmbH and Co KG
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2015-09-13
Also published as: DE19533740A1; US5813712A

Description

Die Erfindung betrifft eine Lasthebemagneteinrichtung mit einem aus wenigstens einer in einem Gehäuse angeordneten Magnetspule bestehenden Lasthebemagneten, einem angetriebenen elektrischen Generator zum Erzeugen einer elektrischen Spannung für die Span nungsversorgung der Magnetspule und einer Versorgungsleitung zwischen dem Generator und dem Lasthebemagneten.

Für den Lasthebemagnetbetrieb an den verschiedenen Trägergerä ten im industriellen Bereich, beispielsweise auf Kranbahnen ist die Installation einer Gleichstromversorgungsanlage üblich, um den Lasthebemagneten mit Gleichspannung zu versorgen.

Soweit auf Kranen und Kranbahnen ein Drehstromnetz vorhanden ist, können die Stromversorgungseinrichtungen für Magnetbetrieb aus diesem Drehstromnetz über Transformatoren und nachgeschaltete Gleichrichter sowie zugehörige Steuerungen aufge baut und damit die Spannungsversorgung von Lasthebemagneten mit Gleichspannung ermöglicht werden.

An Mobilkranen und Mobilbaggern ist dies wegen der betriebsbe dingten Ortsveränderungen dieser Geräte nicht möglich. Hier müs sen die Stromversorgungseinrichtungen von den jeweiligen Träger geräten mitge führt werden. Dazu sind Systeme bekannt, die einen Drehstromgenerator als Stromerzeuger verwenden.

Die vom Generator erzeugte Drehspannung wird dabei über einen Transformator in die erforderliche Spannung umgewandelt und danach über Gleichrichter und Schützhaltungen zum Lasthebemagneten geführt.

Dabei sind die Abmessungen der einzelnen Geräte derart groß, daß deren räumliche Unterbringung zuneh mend Schwierigkeiten bereitet.

Die vorstehend beschriebenen Anlagensysteme sind wenig wirtschaftlich. Abgesehen von diesen Anlagesy stemen sind zur Zeit zwei unterschiedliche Anlagensy steme bekannt und im Einsatz. Dies sind zum einen die Stromerzeugung durch einen eigenerregten Gleich stromgenerator und zum anderen die Stromerzeugung durch einen fremderregten Gleichstromgenerator.

Bei der Stromerzeugung mittels eines eigenerregten Gleichstromgenerators wird letzterer von einem Motor, beispielsweise einem Verbrennungsmotor direkt oder über einen Riementrieb mit Nenndrehzahl angetrieben. Andere Antriebsarten, wie beispielsweise hydraulischer Antriebsmotor oder Elektromotor sind ebenfalls be kannt.

Der Generator erzeugt dadurch und durch eigene Erregung bedingt eine Gleichspannung von 230 Volt. Diese Gleichspannung wird in eine Schalteinrichtung eingeführt. Ebenfalls mit Hilfe der Gleichspannung von 230 Volt werden die gewünschten Anzeigen, Befehle und Schaltvorgänge für "Magnet EIN" und "Magnet AUS" nach jeweiligem Betätigen eines Steuerschalters ermöglicht. Diese offenen Maschinen sind im Neben schluß und im Doppelschluß gebräuchlich.

Die im Leistungsteil bzw. im 230 Volt-Bereich befind liche Schalteinrichtung enthält neben verschiedenen Abgleichwiderständen noch Schaltschütze, deren Kon takte mit einer Funkenschutzbeschaltung versehen sind. Die Schaltschütze halten den wiederholten Schaltvor gängen nur dann Stand, wenn der Magnetschutzwider stand an dem Leistungsteil angeschlossen ist.

Diese Generatoren haben ein labiles Verhalten ge genüber Kurzschlüssen im Magnetanschlußkabel. Diese Maschinen entregen sich selbständig infolge des hohen Kurzschlußstromes und müssen zur erneuten Funktion umständlich mit einer Fremdspannung erregt werden.

Mit zunehmender Leistung der Lasthebemagnete müssen auch die Schalteinrichtungen diesen Leistungen jeweils angepaßt werden. Bei Lasthebemagneten mit einem Durchmesser von etwa 1300 mm und einer Lei stung von etwa 8,5 kW sind die Schaltgeräte wegen ih rer großen Abmessungen und ihrer hohen Gewichte nur noch schwer auf Mobilbaggern unterzubringen.

Die Generatoren haben im allgemeinen die Schutzart IP 23, während die übrigen Bauteile meist nur die Schutzart IP 20 aufweisen. Daher kommt es oft zu Stö rungen und Ausfällen infolge Eindringens von Fremd stoffen in die Geräte.

Die Anlagen sind wartungsintensiv und haben wegen des mit zu versorgenden Schutzwiderstandes einen nur geringen Wirkungsgrad. Nachteilig ist auch das Vorhan densein der gefährlich hohen Versorgungsspannung von 230 Volt auf dem Mobilkran.

Bei der Stromversorgung mittels eines fremderregten Gleichstromgenerators wird dieser von einem externen Motor angetriebenen. Der Gleichstromgenerator ist über eine Versorgungsleitung bzw. Magnetleitung für eine Gleichspannung von 230 Volt mit den Magneten verbunden. Außerdem ist eine Schalteinrichtung mit ei ner Steuerspannung von 12 bzw. 24 Volt Gleichspan nung vorgesehen, wobei diese Gleichspannung aus dem Bordnetz des Baggers entnommen wird. Die Gleich spannung von 12 oder 24 Volt Gleichspannung des Bordnetzes des Mobilbaggers ist gleichzeitig Steuer spannung und Erregerspannung für die zugehörige Steuerung des Generators. Da für die Erregung des Ge nerators nur kleine Nennströme erforderlich sind, kommt die Steuerung mit handelsüblichen Relais aus der KFZ-Elektrik aus.

Bei dieser bekannten Lasthebemagneteinrichtung kann auf eine Schutzbeschaltung verzichtet werden, weil die Steuerung mit einer Gleichspannung von 12 oder 24 Volt auskommt.

Die beiden zuvor beschriebenen Stromversorgungsanlagen haben den gemeinsamen Nachteil, eine jeweils große und aufwendige Steuereinheit in ihrem Steuersystem verwenden zu müssen. Die Verkabelung der Steuerung ist oft aufwendig. Bei vielen Typen von Mobilbaggern ist kaum Platz vorhanden, die Schalteinrichtungen in der Fahrerkabine oder unter der Blechverkleidung des Oberwagens unterzubringen.

Weiterhin besteht ein Nachteil darin, daß Gleichstromgeneratoren ihre erzeugte Leistung immer über einen Kommutator führen müs sen. Gerade bei Einsatz auf einer Baumaschine ist diese nicht wün schenswert. In der gebräuchlichen Schutzart IP 23 sind die Genera toren empfindlich gegen das Eindringen aggressiver und schmir gelnder Stäube. Die Kohlebürsten unterliegen dadurch starkem Ver schleiß, wodurch die Lebensdauer des Generators reduziert ist.

Geschlossene Maschinen ab der Schutzart IP 45 lassen zwar keine Stäube mehr ins Innere der Generatoren gelangen, jedoch entstehen durch Temperaturwechsel bedingt Kondensatniederschläge in der Maschine inform eines Feuchtigkeitsfilmes. Einmal kondensiert, kann der Beschlag bei erneuter Erwärmung der Maschine diese nicht mehr gänzlich verlassen.

Die Bildung einer Oxid- bzw. einer Rostschicht ist somit möglich. Verstärkt wird das Oxidieren bzw. Rosten noch durch die Bildung von Ozon in der Maschine. Dieses aggressive Gas wird freigesetzt, sobald am Kollektor der Maschine auch nur geringes Bürstenfeuer entsteht. Dies kann zum Beispiel bei einem Kurzschluß in 230 Volt- Hauptstromkreis auftreten. Die fortschreitende Rostbildung und in deren Folge die Zerstörung der Maschine ist dann kaum noch aufzu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Störungsfalle die Stö rung ohne Heranziehung eines Fachmannes beheben zu können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als elektrischer Generator ein Synchron-Drehstrom Generator vorgesehen ist, der über eine Versorgungsleitung für Gleichspannung mit der Magnetspule verbunden ist, daß eine elektrische Schalteinrichtung und mindestens eine Steuerleitung mit einem Steuerschalter vorgesehen sind, daß die elektrische Schalteinrichtung und die Steuerleitung innerhalb des Gehäuses des Generators angeordnet sind und daß die Schalteinrichtung über eine außerhalb des Gehäuses des Generators vorgesehene Steuerleitung mit einem Steuerschalter verbunden ist.

Auf diese Weise gelangt man zu einem Lasthebemagnet, der die vorerwähnte Aufgabe voll erfüllt. Da eine gesonderte Schalteinrich tung nicht mehr vorhanden ist, ist es im Störungsfalle nicht erfor derlich, den Fehler durch einen Fachmann zu suchen und zu behe ben, vielmehr genügt es, den defekten Generator insgesamt auszu bauen und diesen durch einen neuen Generator zu ersetzen, wo durch die Störung behoben ist. Anschließend kann der defekte Ge nerator in einer mit den erforderlichen Einrichtungen versehenen Werkstatt repariert werden. Die Reparatur des Generators führt nicht zu einem längeren Ausfall der Lasthebemagneteinrichtung sondern nur zu einem derart kurzen Ausfall, der erforderlich ist, um den bis herigen, also defekten Generator auszubauen und den neuen Gene rator einzubauen. Das führt darüber hinaus zu einer insgesamt län geren Arbeitszeit des Lasthebemagneten und außerdem zu geringe ren Aufwendungen für Fachpersonal.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die im Generator integrierte Steuerung kontaktlos ist und im Stand by-Betrieb betrieben ist.

Der Generator kann von einem Motor anderer Antriebsart, beispiels weise einem Verbrennungsmotor, einem Hydraulikmotor oder einem Elektromotor angetrieben sein.

Zweckmäßig ist die Versorgungsleitung mit einer Gleichspannung von 230 Volt betrieben. Des weiteren empfieht es sich, daß die Steuerleitung mit einer Steuerspannung von 12 bzw. 24 Volt betrieben ist.

Die Lasthebemagneteinrichtung kann an einem Mobilbagger oder dgl. angeordnet sein. Dabei kann der Generator von einem Motor, insbesondere einem Hydraulikmotor des Mobilbaggers angetrieben sein.

Zweckmäßig ist der Generator als Synchron-Dreh strom-Generator in Schutzart IP 54 mit zwei Haupt wicklungen und einer integrierten Erregermaschine mit einer Nebenwicklung ausgebildet.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Stromversor gungssystem weist einen Synchron-Drehstrom-Genera tor in Schutzart IP 54 mit zwei Hauptwicklungen und einer integrierten Erregermaschine mit einer Neben wicklung auf. Es befinden sich zwei je dreiphasige steu erbare Thyristor-Gleichrichterbrücken in Antiparallel schaltung im Hauptstromkreis. Die Nenngröße der Aus gangsspannung ist eine pulsierende Gleichspannung und beträgt hier 230 Volt Gleichspannung. Wird dieser Synchron-Drehstrom-Generator angetrieben, so er zeugt er mit Hilfe der beiden Hauptwicklungen je eine bestimmte dreiphasige Drehspannung. Diese wird bis zu den beiden eingebauten Gleichrichterbrücken geführt. Die Gleichrichterbrücken sind inaktiv. Eine Ausgangss pannung wird nicht herausgegeben.

Die Nebenwicklung erzeugt gleichzeitig als integrier te Erregermaschine die interne Steuerspannung. Die Betriebsbereitschaft des Generators und der Steuerung werden über eine Meldeleuchte "Einschaltbereit" im Steuerschalter signalisiert.

Wird nun der Befehl "Magnet EIN" über den Steuer schalter ausgelöst, werden die Ventile der einen Gleich richterbrücke gezündet und schalten die Leistung und die Spannung von 230 Volt Gleichspannung zum ange schlossen Magneten direkt durch. Der Magnet zieht so dann Material an.

Wird nun der Befehl "Magnet AUS" vom Steuerschal ter ausgelöst, wird die Zündung der Ventile der einen Gleichrichterbrücke unterbrochen. Die Gleichrichter brücke ist gesperrt. Ein Stromfluß findet nicht mehr statt.

Über eine an der Ausgangsseite 230 Volt Gleichspan nung befindliche Freilaufdiode im Magnetkreis wird jetzt innerhalb einer Zeitspanne von 0,5 bis 1,0 Sekun den die aus dem Lasthebemagneten kommende Induk tionsspannung abgebaut, und der Strom in diesem Kreis klingt gegen Null ab. Erreicht der Strom den Nulldurch gang, so wird die zweite Gleichrichterbrücke automa tisch in diesem Zeitpunkt für eine kurze Zeitspanne (et wa 0,3 Sekunden) gezündet.

Die von der zweiten Hauptwicklung erzeugte niedri gere Drehspannung wird nun über die zweite Gleich richterbrücke, wiederum als Gleichspannung, jedoch in umgekehrt gepolter Richtung an den Magneten gelie fert. Der Magnet wird dadurch entmagnetisiert und läßt unmittelbar darauf das zuvor aufgenommene Material wieder gänzlich los.

Der Drehstromgenerator ist wartungsfrei. Die inte grierte Schaltung ebenfalls. Die ebenfalls integrierte Steuerung ist voll elektronisch und damit ebenfalls war tungsfrei.

Des weiteren ist über die Nebenwicklung festgelegt, daß der Generator bzw. die Gleichrichterbrücken bei Drehzahlen oberhalb von 15% und unterhalb von 10% ihrer Nenndrehzahl nicht einschaltbereit sind.

Ein wirksamer Kurzschlußschutz der beiden Gleich richterbrücken ist über einen dreipoligen superflinken Sicherungsautomaten eingebaut.

Wird der Generator betriebsbedingt überlastet oder tritt ein Leitungsfehler ein, wird diese als "Störung" op tisch und akustisch im Steuerungsschalter signalisiert.

Die abgehende Magnetleitung wird über Klemmbol zen im außenliegenden Anschlußkasten des Generators angeschlossen, während die abgehende Steuerleitung zum Steuerungsschalter wird über eine Vierpol-Steck verbindung dort eingesteckt. Bei Verwendung des Ge nerators als Stromerzeuger für Lasthebemagnete ist keine externe Schalteinrichtung mehr erforderlich.

Der Einbau einer Stromversorgung für Magnetbe trieb in einem Mobilbagger reduziert sich damit auf den mechanischen Einbau des Generators, das Anklemmen und Verlegen der Magnetleitung über den Ausleger zum Lasthebemagneten sowie das Einstecken und Ver legen der Steuerleitung zum Steuerungsschalter in der Führerkabine des Mobilbaggers.

Damit ist ein völlig wartungsfreies und sehr betriebs sicheres Anlagensystem vorhanden, welches sich für den Betreiber einer solchen Anlage als technisch überschau bar darstellt. Für den Hersteller einer solchen Strom versorgungsanlage bestehen keinerlei Probleme mit dem Service, der Inbetriebnahme, der Einweisung des Bedienungspersonals - oder gar etwaigen späteren Gewährleistungsansprüchen gegen ihn.

Die mit diesem Generator errichteten Anlagen sind einfach hinsichtlich der zu erstellenden technischen Un terlagen und diese für jedermann leicht verständlich. Ersatzteillisten sind wegen der wenigen Bauteile der Anlage auf ein Minimum reduzierbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des nä heren erläutert. Ein von einem Antrieb 1 angetriebener Synchron-Drehstrom-Generator 2 ist über eine Ma gnetleitung bzw. Versorgungsleitung 3 für eine Gleich spannung von 230 Volt mit einem Lasthebemagneten 4 verbunden. Außerdem ist der Generator 2 über eine Steuerleitung 5 mit einem Steuerschalter 6 verbunden, der in nicht näher dargestellter Weise mit einer in dem Generator 2 integrierten Schalteinrichtung in Verbin dung steht, die vom Generator 2 selbst mit einer Gleich spannung von 12/24 Volt versorgt wird.

Bezugszeichenliste

1

Antriebsmotor

2

Synchron-Drehstrom-Generator

3

Magnetleitung bzw. Versorgungsleitung

4

Magnet

5

Steuerleitung

6

Steuerschalter

Claims

1. Lasthebemagneteinrichtung mit einem aus wenigstens einer in einem Gehäuse angeordneten Magnetspule bestehenden La sthebemagneten, einem angetriebenen elektrischen Generator zum Erzeugen einer elektrischen Spannung für die Spannungs versorgung der Magnetspule und einer Versorgungsleitung zwi schen dem Generator und dem Lasthebemagneten, dadurch gekennzeichnet,

1. daß als elektrischer Generator ein Synchron-Drehstrom- Generator (2) vorgesehen ist, der über eine Versorgungs leitung (3) für Gleichspannung mit der Magnetspule (4) verbunden ist,
2. daß eine elektrische Schalteinrichtung und mindestens eine Steuerleitung mit einem Steuerschalter vorgesehen sind,
3. daß die elektrische Schalteinrichtung und die Steuer leitung innerhalb des Gehäuses des Generators (2) angeordnet sind und
4. daß die Schalteinrichtung über eine außerhalb des Gehäuses des Generators (2) vorgesehene Steuerleitung (5) mit einem Steuerschalter (6) verbunden ist.

2. Lasthebemagneteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Generator (2) integrierte Steuerung kontaktlos ist und im Stand by-Betrieb betrieben ist.

3. Lasthebemagneteinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (2) von einem Motor (1) anderer Antriebsart, beispielsweise einem Verbrennungs motor, einem Hydraulikmotor oder einem Elektro motor angetrieben ist.

4. Lasthebemagneteinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitung (3) mit einer Gleich spannung von 230 Volt betrieben ist.

5. Lasthebemagneteinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (5) mit einer Steuerspannung von 12 bzw. 24 Volt betrieben ist.

6. Lasthebemagneteinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasthebemagneteinrichtung an einem Mo bilbagger oder dgl. angeordnet ist.

7. Lasthebemagneteinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (2) von einem Motor, insbeson dere einem Hydraulikmotor des Mobilbaggers an getrieben ist.

8. Lasthebemagneteinrichtung nach einem der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (2) als Synchron-Drehstrom- Generator in Schutzart IP 54 mit zwei Hauptwick lungen und einer integrierten Erregermaschine mit einer Nebenwicklung ausgebildet ist.