DE2649511A1 - Schaltungsanordnung zur selbsttaetigen erfassung und regelung des drehmomentes einer winde - Google Patents

Description

• "Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Erfassung und
• Regelung des Drehmomentes einer Winde (Zusatz zu Patent . Patentanmeldung P 20 17 948.0-22) Das Hauptpatent ............ Patentanmeldung P 20 17 948.0-22 befaßt sich mit einer Anordnung zur selbsttätigen Erfassung des Drehmomentes einer Winde, insbesondere einer automatischen Mooring-Winde, die einen die Winde antreibenden elektrischen Motor sowie eine Bremseinrichtung aufweist. Ein Meßwertaufnehmer überwacht bei geschlossener Bremse das Drehmoment, während die Ermittlung des Drehmomentes bei geöffneter Bremse durch Überwachung der elektrischen Motordaten erfolgt, und eine Regeleinrichtung bei Abweichung des Ist-Drehmomentes vom Soll-Drehmoient eine Lüftung der Bremse und den Anlauf des WindenmotorsL,bis zum Erreichen des vorgegebenen Soll-Drehmomentes veranlaßt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der eine Regelung des Seilzuges praktisch ausgeführt werden kann.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemaß vorgeschlagens daß bei einer Regelabweichung und der Überschreitung eines Grenzwertes für den Seilzug zum Zeitpunkt t1 die Erregung des Windenmotors eingeschaltet wird, zum Zeitpunkt t2 über einen Regler durch Vorgabe eines Ankerstromsollwertes der Ankerstrom im Windenmotor zu Fließen beginnt, zum Zeitpunkt t3 die Bremse gelüftet wird, und daß nach Ausregeln der Regelabweichung und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Bremse einfällt, der Ankerstrom-Sollwert weggeschaltet wird und das Feld des Windenmotors erregt bleibt. Diese Lösung nach der Erfindung hat den Vorteil, daß zum Ausregeln eines während des Ausschaltvorganges auftretenden Laststoßes eine um die Aufbauzeit des Motorfeldes geringere Zeit benötigt wird.
• Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sollen weitere Erläuterungen gegeben werden.
• Es wird ausgegangen von dem gezeichneten Zustand der Schaltung, das heißt, der Windenmotor 58 ist ohne Erregung 54-56 und die Bremse 59 ist geschlossen. Der induktive Meßwertaufnehmer 67 erfaßt den Trossen-Istzug und schaltet ein dem Ist zug proportionales Spannungssignal auf den Eingang eines Grenzwerttriggers 31. Die Richtung des Trossenzuges ist ohne Bedeutung, wichtig ist vielmehr die Trossenzuggröße. Bei Überschreiten eines einstellbaren Trossenzuggrenzwertes kippt der Grenzwerttrigger 31 auf Null-Ausgang. Damit steht am zweiten Eingang eines NAND-Gatters 38 Null-Signal an, so daß das Gatter auf L-Ausgang durchschaltet und ein Feldschütz 48 erregt. Gleichzeitig wird am ersten Eingang eines NAND-Gatters 50 L-Signal bereitgestellt. Am dritten und vierten Eingang dieses Gatters 50 stehen ebenfalls L-Signale an, die von einem Zeitwerk 63 und einer Überwachungseinrichtung 66 bei einwandfreiem Zustand der Anlage ausgegeben werden.
• Mit der Erregung des Motors 58 läuft gleichzeitig ein Regler 44 an, da das Ausgangssignal des Gatters 38 zusätzlich zum Feldschütz 48 über ein Gatter 41, welches auf Null-Ausgang schaltet, und ein Gatter 42, welches ein Signal am Ausgang erhält, auch den Regler 44 aktiviert. Im dargestellten Beispiel ist der Regler 44 ein Ankerstromregler, da von einer Gleichstrommaschine ausgegangen wird. Im Falle einer Asynchronmaschine kann auch ein Aiikerspannungsregler eingesetzt werden.
• Der Ankerstrom beginnt zu fließen, über einen Stromwandler 57 steht am Istwert-Kanal des Ankerstromtriggers 32 ein dem Strom proportional Spannungs-Signal an. Proportional zum Ankerstrom bildet sich ein elektrisches Moment aus.
• Im Ankerstromtrigger 32 werden der Stromistwert und der Strom-Sollwert miteinander verglichen. Bei einem Abgiich ist die mechanische Bremse 59 entlastet, sie kann gelüftet werden. Bei Abgleich kippt der Ausgang des Ankerstromtriggers 32 auf Null-Signal. Dieses Signal wird einem Gatter 36 direkt zugeführt, um das Gatter auf Signal durchzuschalten. Hiermit wird zugleich das Halte signal für das Feldscnütz bereitgestellt. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des Ankerstromtriggers 32 über ein Gatter 49 dem Gatter 50 invertiert auf dem zweiten Eingangskanal geschaltet. Damit ist das Gatter 50 voll aufgeschaltet und kippt auf Null-Ausgang, so daß das Gatter 51 auf L-Signal durchschaltet und über ein Schütz 53 die Bremse 59 lüftet. Der Motor 58 beginnt zu drehen, wobei die Größe des mechanischen Momentes die Drehzahl und damit auch die Lage der Steuerimpulse im Stromrichterzündgerät 45 bestimmt.
• Der Digitaltacno 60 meldet den Drehzahl-Istwert an einen Drehzahltrigger 34, der bei Erreichen der iriggerschwelle auf Null-Signal am Ausgang kippt.
• Damit wird das Zeitwerk 63, das beim Offnen der Bremse 59 zunächst mit angelaufen war, auf seinen Ausgangswert zurückgestellt.
• Wenn die Momentabweichung ausgeregelt ist, also das mecbanische Moment gleich dem elektrischen Moment ist, kommt der Motor 58 zum Stillstand, die Drehzahl wird Null. D.er Motor 58 soll jedoch erst abgeschaltet werden, wenn er eine vorgegebene Zeit gestanden hat. Bei Stillstand des Motors 58 liegt der Ankerstromtrigger 32 weiterhin auf Null-Ausgang und hält über eine Gatterkette 36-38 das Motorfeld 55 erregt. Die Schwelle des Grenzwerttriggers 31 ist durch die Ausgangsregelung der Momentenabweichung wieder unterschritten, so daß der Ausgang auf L-Signal zurückgestellt ist. MMenfalls weist der Drehzahltrigger 34 ein L-Signal am Ausgang auf, da der Motor 58 steht und somit die Drehzahl zu Null geworden ist. Dadurch wird das leitwerk 63 angestoßen und schaltet nach Zeitablauf auf Null durch, so daß der dritte eingang des Gatters 50 nunmehr auf Null liegt, der Ausgang auf Signal durchgeschaltet und über einen Inverter 51 das Bremsenschütz entregt wird. Damit wird die Bremse 59 geschlossen.
• Da nunmehr der zweite Eingang des Gatters 61 wieder auf Null-dignal liegt, der Ausgang also Signal zeigt, wird das Zeitwerk 63 zurückgestellt. Während des Rücklaufes wird der Ankerstromregler 44 über den zweiten Eingang des RAND-Gatters 40 vom Ankerstromtrigger 32 abgekoppelt, daß heißt, der Stromsollwert wird abgeschaltet. Der Ankerstromtrigger 32 kippt jetzt auch auf L-Ausgang und schaltet über die Gatterkette 36-38 und das Erregerschütz 48 das Motorfeld 55 ab.
• Erfolgt während des Lauf es des Zeitwerkes 63 eine erneute Abweichung vom Momenten-Sollwert, so wird der Einschaltvorgang bei noch erregtem Feld erneut eingeleitet. Die beschriebene Reihenfolge der Abschaltung ist vorteilhaft insofern, als zum Ausregeln eines während des Ausschaltvorganges auftretenden Laststoßes eine um die Aufbauzeit des Feldes 55 geringere Zeit benötigt wird.
• Weiterhin ist eine Uberwachungseinrichtung 66 vorgesehen, die ständig die Versorgungsspannung der Elektronik überprüft und bei Spannungsausfall unverzüglich Null-Signal auf den vierten Eingang des NAND-Gatters 50 gibt, so daß unabhängig vom Betriebszustand des Antriebes 58 die Bremse 59 sofort in Singriff tommt.
• werner ist in Weiterbildung des Merkmales des Ansprucnes 3 der Eauptanmeldung in die Windenelektronik eine Micheinrichtung 90 integriert, womit der Antrieb schon während des Prüfvorganges eingestellt werden kann. Der an der Versorgungsspannung liegende Meßwertaufnehmer 67 wird solange verstellt, bis die Schwelle des Grenzwerttriggers 31 überschritten ist und wie bereits beschrieben, das Motorfeld 55 erregt wird. Über den Ankerstromtrigger 32 wird der Motor 58 auf den Strom-Sollwert hochgefahren.
• Nach Betätigung eines Schalters 68 wird der Strom-Istwert von dem Stromwandler 57 im Ankerkreis des Windenmotors, der Jetzt dem Sollwert entspricht, über einen Signalverstärker 69 in der Eicheinrichtung auf eine Vergleichsstelle 71 geführt. Ein Gatter 70 hält die Bremse 59 geschlossen, so daß an der Vergleichsstelle 71 für die Bremse das Null-Signal ansteht und als dritter Wert das Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers 67. Jetzt wird der Meßwertaufnehmer 67 solange verstellt, bis eine Leuchtdiode 72, die über einen Widerstand 73 an der Vergleichsstelle 71 liegt, erlischt, das heißt, bis das Signal vom Meßwertaufnehmer 67 gleich dem Ankerstromsignal ist.
• Ein Signalverstärker 74 gibt dieses auf Null liegende Ausgangssignal einer weiteren Vergleichsstelle 75 vor, an welcher als zweites und drittes Signal der Ankerstrom-Istwert und das zum Ausgang des Grenzwerttniggers 31 analoge, über Verstärker 81 und 82 herangeführte Signal anstehen. Ein Signalverstärker 76 gibt die von der Vergleichs stelle 75 ermittelte Signalgröße beispielsweise an einem Transistor 77, dem eine Leuchtdiode 80 über einen Widerstand 79 nachgeschaltet ist.
• Jetzt wird der Grenzwertgeber 31 solange verstellt, bis das Ausgangssignal des Signalverstärkers 76 zu Null geworden ist, was durch Erlöschen der Leuchtdiode 80 angezeigt wird.

Claims (8)

1. Patentansprüche 1.Schaltungsanordnung für die selbsttätige Erfassung und Regelung des Drehmomentes einer Winde, vorzugsweise einer automatischen Mooring-Winde, die einen die Winde antreibenden elektrischen Motor sowie eine Bremseinrichtung aufweist, nach den Ansprüchen 1 und 3 des Patentes ...............

   Patentanmeldung P 20 17 948. 0-22, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Regelabweichung # Md und der Überschreitung eines Grenzwertes für den rossenzug zum Zeitpunkt t1 die Erregung des Windenmotors (58) eingeschaltet wird, zum Zeitpunkt t2 über einen Regler (44) durch Vorgabe eines Ankerstrom-Sollwertes der Ankerstrom im Windenmotor (58) zu fließen beginnt, zum Zeitpunkt t3 die Bremse (59) gelüftet wird und daß nach Ausregeln der Regelabweichung # Md und Ablauf einer vorgegebenen Zeit (63) die Bremse (59) einfällt, der Ankerstrom-Sollwert weggeschaltet wird und das Feld des Windenmotors erregt bleibt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingefallener Bremse (59), weggeschaltetem Ankerstrom-Sollwert und noch laufendem Zeitwerk (63) eine Logik das Ausgangssignal eines Grenzwerttriggers (31) überwacht, eine erneute Grenzwertüberschreitung den Einschaltvorgang wiederholt, wogegen ein Grenzwertsignal innerhalb des Toleranzbereiches bei zurückgestelltem Zeitwerk zu einer Wegschaltung des Motorfeldes fübrt.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (59) einfällt, wenn die Regelabweichungd; Md ausgeregelt, die Drehzahl Null und das Zeitwerk (63) abgelaufen ist.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (59) lüftet, wenn das sich proportional zum Ankerstrom bildende elektrische Moment gleich oder nahezu gleich dem mechanischen Moment ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Bewertung der Eingangssignale und der Sollwertsignale die Schaltpunkte der Trigger (31-33) festgelegt werden, wodurch sich die Zeitfolge t1 < t2 < t3 ergibt, und daß der Sollwert des Ankerstromtriggers (32) und der Grenzwert des Grenzwerttriggers (31) einstellbar sind, während die Sollwertvorgabe des Drehzahltriggers (33) fest vorgegeben ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 in Weiterbildung des Kennzeichens des Anspruches 3 der Patentanmeldung P 20 17 948.0-22, dadurch gekennzeichnet, daß einer ersten Vergleichsstelle (71) mit nachgeschaltetem Signalverstärker (74) drei Signale anstehen: Bremse geschlossen = 0, Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers (67) und Ankerstrom-Istwert, und daß der Meßwertaufnehmer (67) solange verstellt wird, bis das Ausgangssignal des Verstärkers (74) Null ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Vergleichsstelle (75) mit Signalverstärker (76) vorgesehen ist, an der das zu Null gewordene Signal (74), das Ausgangssignal des Grenzwerttriggers (31) und der Ankerstrom-Istwert anstehen, und daß der Grenzwerttrigger (31) solange verstellt wird, bis das Ausgangssignal des Verstärkers (76) Null ist.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Überwachung auf Überdrehzahl, Stillstand und Vorhandensein der Versorgungsspannung der Elektronik vorgesehen ist und daß bei Fortfall der Versorgungsspannung die Bremse (59) einfällt und in diesem Zustand verbleibt.