DE2817163C2 - Method for driving the spindles of spinning machines - Google Patents
Method for driving the spindles of spinning machinesInfo
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Description
2525th
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben der Spindeln von Spinnmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for driving the spindles of spinning machines according to the preamble of claim 1.
Unter Spindeln sind im folgenden jene Organe von Spinn- oder Zwirnmaschinen zu verstehen, auf die die Hülsen aufgedeckt werden, auf denen aus dem zulaufenden fertigen Fafon die Wicklung gebildet wird und durch deren Umdrehung dem Faden Drehung erteilt wird. Das der Urndreh ng dieser Spindel π entgegenstehende Lastmoment nimmt mit zunehmendem Gewicht der Wicklung zu.In the following, spindles are to be understood as meaning those organs of spinning or twisting machines on which the sleeves are uncovered, on which the winding is formed from the incoming finished thread and the rotation of which is given to the thread. The load torque opposing the rotation of this spindle π increases as the weight of the winding increases.
Um sowohl über die Länge der einzelnen Fäden als auch zwischen Fäden verschiedener Spindeln Unterschiede in der Zahl der Fadendrehungen je Längenein- *o heit gering zu halten, muß die Drehzahl der Spindeln sehr genau eingehalten werden. Diese Forderung könnte durch den Antrieb der Spindeln mit Einzelsync!> ronmotoren erfüllt werden. Derartige Motoren sind jedoch teuer in der Anschaffung und infolge ihrer *5 Schleifringe störanfällig und wartungsintensiv. Spezialmotoren, wie beispielsweise Reluktanzmotoren, die derartige Schwierigkeiten nicht haben, stellen andere Probleme, wie die des Hochlaufens einzelner Motoren aus dem Stillstand bei laufender Maschine. Da nach wie vor der Asynchronmotor der kostengünstigste, unempfindlichste und wartungsärmste Elektromotor ist, verspricht sein Einsatz als Spindel-Einzelantriebsmotor Vorteile. Durch geeignete Auslegung des Motors und zweckdienliche Wahl der Spannungs/Frequcnz-Verhältnisses seines Speisestromes kann erreicht werden, daß seine Drehzahlabweichung von einem vergebenen Sollwert geringer bleibt, als die hierfür zulässige Toleranz. Um derartige Motoren und die durch sie angetriebenen Spindeln mit veränderlichen Drehzahlen *>° antreiben zu können, wird die Frequenz ihres Speisestromes mit Frequenz-Umformern verändert. Solche statischen oder rotierenden Frequenz-Umformer behalten in der Regel bei Veränderung der Frequenz ein gegebenes Verhältnis zwischen Spannung und Frequenz h'> bei. F.s ist jedoch auch bekannt, dieses Verhältnis ?.u v.iriicren. Hierbei ist die Frequenz der Speisespannung durch die vorgesehene Spindeldrchzahl vorgegeben.In order o keep both the length of the individual yarns and threads of different between spindles differences in the number of thread turns per length unit * standardized low, the speed of the spindles must be very strictly observed. This requirement could be met by driving the spindles with individual synchronization motors. However, such motors are expensive to purchase and because of their * 5 slip rings prone to faults and maintenance. Special motors, such as, for example, reluctance motors, which do not have such difficulties, pose other problems, such as those of individual motors starting up from standstill while the machine is running. Since the asynchronous motor is still the cheapest, most insensitive and low-maintenance electric motor, its use as a single spindle drive motor promises advantages. With a suitable design of the motor and appropriate selection of the voltage / frequency ratio of its supply current, it can be achieved that its speed deviation from an assigned nominal value remains lower than the tolerance permitted for this. In order to be able to drive such motors and the spindles driven by them at variable speeds *> °, the frequency of their supply current is changed with frequency converters. Such static or rotating frequency converters usually maintain a given ratio between voltage and frequency h '> when the frequency changes. However, it is also known that this ratio ? .U v.iriicren. The frequency of the supply voltage is specified by the specified spindle speed.
während die Speisespannung frei gewählt werden kann. Der Erfindung war die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Aufgabe gestelltwhile the supply voltage can be freely selected. The invention was the characterizing part of the Claim 1 specified task
Da der Energieverbrauch eines Elektromotores dem Produkt aus Stromstärke und Spannung proportional ist, legt das Ziel der Energieeinsparung eine Verminderung der Speisespannung nahe. Durch eine Verminderung der Speisespannung wird der Elektromotor jedoch »weich«: die Veränderung seiner Drehzahl bt; gleichbleibender Änderung des Lastmomentes wird mit abnehmender Speisespannung größer. Die Forderung nach Drehzahlsteifigkeit begrenzt demgemäß die Möglichkeit zur Verminderung der Speisespannung. Die optimale Speisespannung stellt einen zweckmäßigen Mittelweg zwischen diesen einander widerstrebenden Forderungen dar.Since the energy consumption of an electric motor is proportional to the product of current strength and voltage, the goal of saving energy suggests reducing the supply voltage. By reducing the supply voltage, however, the electric motor becomes "soft": the change in speed bt ; A constant change in the load torque increases with decreasing supply voltage. The requirement for speed stiffness accordingly limits the possibility of reducing the supply voltage. The optimal supply voltage represents an appropriate middle ground between these conflicting requirements.
Es liegt auf der Hand, daß sich die optimale Speisespannung mit einer Veränderung des zunehmenden Wicklungsgewichtes ebenfalls laufend verändert Diese Veränderung der Speisespannung muß dem Speisespannungs/Frequenzgenerator ebenso laufend aufgegeben werden wie die vorgesehene Änderung der Speisefrequenz im Hinblick auf die vorgesehene Spindeldrehzahl.It is obvious that the optimal supply voltage increases with a change in the Winding weight also continuously changed. This change in the supply voltage must be the The supply voltage / frequency generator as well as the intended change in the Feed frequency with regard to the envisaged spindle speed.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt Es zeigtIn the drawing, an apparatus for the method according to the invention is shown
Fig.! ein Diagnynm zur Ermittlung der optimalen Speisespannung in Abhängigkeit von der Zeit,Fig.! a diagnosis to determine the optimal Supply voltage as a function of time,
Fig.2 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Ermittlung der optimalen Speisespannung,2 shows the block diagram of a device for determining the optimal supply voltage,
Fig.3 ein Diagramm der optimalen Speisespannung in Abhängigkeit von der Spindeldrehzahl und drei Lastmomenten,3 shows a diagram of the optimal supply voltage depending on the spindle speed and three load torques,
Fig.4 das Diagramm der optimalen Speisespannungs/Frequenzverhältnisse in Abhängigkeil von der Spindeldrehzahl und dem Lastmoment.Fig. 4 the diagram of the optimal supply voltage / frequency ratios as a function of the spindle speed and the load torque.
Auf der Abszisse der F i g. 1 ist die Zeit (t) aufgetragen, während auf der Ordinate die Speisespannung (U) das Lastmoment (M) ond die Drehzahl (n)des Elektromotors aufgetragen sind.On the abscissa of FIG. 1 the time (t) is plotted, while the supply voltage (U), the load torque (M) and the speed (n) of the electric motor are plotted on the ordinate.
Bei einem Ausgangswert U der Speisespannung des Elektromotors wird das der Drehung des Elektromotors entgegenstehende Lastmoment von seinem gegebenen Wert Mum einen geringen Betrag ΔΜ, (beispielsweise 10%) beispielsweise erhöht auf M + ΔΜ. Dadurch sinkt im angenommenen Beispiel die Drehzahl des Elektromotors von ihrem vorhergehenden Wert um eine erste Drehzahldifferenz Δη. With an output value U of the supply voltage of the electric motor, the load torque opposing the rotation of the electric motor is increased from its given value Mum by a small amount ΔΜ (for example 10%), for example to M + ΔΜ. As a result, in the assumed example, the speed of the electric motor drops from its previous value by a first speed difference Δη.
Nun wird der A'jsgangswert U der Speisespannung um einen geringen Wert Δ U beispielsweise erhöht, auf den Zwischenwert U + AU. Bei diesem Wert der Speisespannung wird die Veränderung des Lastmomentes um den gleichen Betrag /4Mund Messung der dabei auftretenden Drehzahldifferenz wiederholt. Dabei ergibt sich eine zweite Drehzahldifferenz Δη', die größer oder kleiner ist als die erste Drehzahldifferenz Δη. Wenn Δη' > Δη, so bedeutet dies, daß die Erhöhung der Speisespannung von ihrem Ausgangswert U um den Betrag Δ U in dor Richtung erfolgte, in der die Drehzahländerung bei gleicher Änderung des Lastmomentes größer wird, F.s ist daher angezeigt, den Ausgangswert der Speisespannung beispielsweise um den Wert ALI' auf den neuen Ausgangswert (J' zu senken. Im Falle von Δη' < Δη wäre der Ausgangswert der Speisespannung entsprechend zu erhöhen.The initial value U of the supply voltage is now increased by a small value Δ U, for example, to the intermediate value U + AU. With this value of the supply voltage, the change in the load torque by the same amount / 4M and measurement of the speed difference that occurs is repeated. This results in a second speed difference Δη ', which is greater or smaller than the first speed difference Δη. If Δη '> Δη, this means that the supply voltage was increased from its initial value U by the amount Δ U in the direction in which the speed change is greater with the same change in the load torque, Fs is therefore indicated, the output value of the supply voltage for example, in order to lower the value ALI ' to the new output value (J' . In the case of Δη '<Δη , the output value of the supply voltage would have to be increased accordingly.
Damit ist der erste Meßzyklus 7.\ beendet: ausgehend von dem neuen Ausgangswert der Speisespannung C werden die vorstehend beschriebenenThis ends the first measuring cycle 7
Meßschritte in einem zweiten Meßzyklus Z2 wiederholt, dem sich weitere gleiche Meßzyklen anschließen.Measuring steps repeated in a second measuring cycle Z2, which are followed by further identical measuring cycles.
Auf diese Weise wird die Speisespannung an ihren Optimalwert herangeführt beziehungsweise folgt sie Änderungen des Lastmomentes M. In this way, the supply voltage is brought to its optimum value or it follows changes in the load torque M.
Nach Fig.2 liefert eine Gleichspannungsquelle 1 in Form eines Gleichspannungszwischenkreises Gleichspannung Ua. Diese Gleichspannung wird in einem von einem einstellbaren Frequenzgeber 3 gesteuerten Wechselrichter 2 in Wechselspannung Uf verwandelt, deren Frequenz — vermindert um den Schlupf des Läufers gegenüber dem umlaufenden Ständerfeld im Elektromotor und je nach Polpaarzahl des Elektromotors — dessen Drehzahl bestimmt. In einem Stelltransformator 4 mit verschiebbarem Abgriff 5 wird eine reduzierte Wechselspannung U als Speisespannung eines Elektromotors 6 abgegriffen.According to FIG. 2, a DC voltage source 1 supplies DC voltage Ua in the form of a DC voltage intermediate circuit. This DC voltage is converted into AC voltage Uf in an inverter 2 controlled by an adjustable frequency generator 3, the frequency of which - reduced by the slip of the rotor compared to the rotating stator field in the electric motor and depending on the number of pole pairs of the electric motor - determines its speed. In a variable transformer 4 with a displaceable tap 5, a reduced alternating voltage U is tapped as the supply voltage of an electric motor 6.
Der Elektromotor treibt eine hier nicht näher dargestellte Spindel 7 einer Spinnmaschine an. Das vom Drehmoment des Elektromotors 6 zu überwindende Lastmoment der Spindel 7 kann mit einer Kupplung 8 um ein Zusatzlastmoment 9 erhöht werden, das etwa 5 ... 10% des Lastmomentes der Spindel beträgt. Mit dem Elektromotor 6 ist ferner ein Drehzahlmesser 10 verbunden. Es wird nun die sich bei der Speisespannung U und dem Lastmoment der Spindel 7 einstellende Drehzahl des Elektromotors 6 am Drehzahlmesser 10 abgelesen. Sodann wird durch Schließen der Kupplung 8 die Zusatzlast 9 angekuppelt und erneut die nun geringere Drehzahl abgelesen. Die sich ergebende erste Drehzahldifferenz Δη wird notiert.The electric motor drives a spindle 7, not shown here, of a spinning machine. The load torque of the spindle 7 to be overcome by the torque of the electric motor 6 can be increased with a coupling 8 by an additional load torque 9, which is approximately 5 ... 10% of the load torque of the spindle. A tachometer 10 is also connected to the electric motor 6. The speed of the electric motor 6 which is set at the supply voltage U and the load torque of the spindle 7 is then read off on the tachometer 10. Then, by closing the clutch 8, the additional load 9 is coupled and the now lower speed is read off again. The resulting first speed difference Δη is noted.
Nunmehr wird durch Verschieben des Abgriffes 5 am Stelltransformator 4 die Speisespannung U geringfügig geändert, beispielsweise um 5 V erhöht oder vermindert und das Ablesen der Drehzahlen bei abgehängter und J5 angekuppelter Zusatzlast 9 wiederholt. Die sich ergebende zweite Drehzahldifferenz Δη' wird mit der ersten beobachteten Drehzahldifferenz Δη verglichen. Wenn Δη' geringer ist als Δη, stellt die Erhöhung der Speisespannung einen Schritt in Richtung ihrer Optimierung dar. Die Speisespannung kann nochmals in gleichem Sinne verändert und der vorstehend beschriebene Prüfzyklus kann bei dieser neuen Speisespannung wiederholt werden. Wenn Δη'höher ist als Δη, muß die Speisespannung in entgegengesetzter Richtung verän- 4-, dert und der Prüfzyklus bei dieser Speisespannung wiederholt werden. Diese Wiederholungen des Prüfzyklus sind so lange fortzusetzen, bis bei einer Änderung der Speisespannung die Änderungen der Drehzahl gleich groß und minimal sind. Die optimale Speisespannung liegt dann zwischen den beiden Speisespannungen, für die der Prüfzyklus durchgeführt worden ist.Now, by moving the tap 5 on the variable transformer 4, the supply voltage U is changed slightly, for example increased or decreased by 5 V, and the reading of the speeds with the additional load 9 suspended and connected to J5 is repeated. The resulting second speed difference Δη ' is compared with the first observed speed difference Δη . If Δη 'is less than Δη, the increase in the supply voltage represents a step in the direction of its optimization. The supply voltage can be changed again in the same way and the test cycle described above can be repeated with this new supply voltage. If Δη 'is higher than Δη, the supply voltage must be changed in the opposite direction, and the test cycle must be repeated at this supply voltage. These repetitions of the test cycle are to be continued until, when the supply voltage changes, the changes in speed are equally large and minimal. The optimal supply voltage is then between the two supply voltages for which the test cycle was carried out.
Diese Ermittlung der optimalen Speisespannung muß für andere Lastmomente und für andere Drehzahlen der Spindel wiederholt werden. Daraus ergibt sich ein Diagramm der optimalen Speisespannungen, das für einen vermessenen Elektromotor in F i g. 3 dargestellt ist und in dem auf der Abszisse die Drehzahl η und auf der Ordinate die optimale Speisespannung U aufgetragen ist, während verschiedene Lastmomente AfI, Af 2, M 3 den Parameter bilden.This determination of the optimal supply voltage must be repeated for other load torques and for other spindle speeds. This results in a diagram of the optimal supply voltages, which is shown for a measured electric motor in FIG. 3 and in which the speed η is plotted on the abscissa and the optimum supply voltage U is plotted on the ordinate, while various load torques AfI, Af 2, M 3 form the parameter.
An sich ist die Speisespannung U mit steigender Drehzahl etwa linear zu erhöhen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß zum Erreichen optimaler Betriebsbedingungen allgemein die Speisespannung bei geringen Drehzahlen unterproportional, bei höheren Drehzahlen überproportional zu erhöhen ist. Diese Abweichungen von der Proportionalität sind bei höheren Lastmomenten (Mi < M?. < Af 3) stärker, darüber hinaus ist die Speisespannung bei höheren Lastmom: äten generell honcrzü WHinEn.As such, the supply voltage U should be increased approximately linearly with increasing speed. It has been shown, however, that in order to achieve optimal operating conditions, the supply voltage has to be increased disproportionately at low speeds and disproportionately at higher speeds. These deviations from the proportionality are greater at higher load torques (Mi <M ?. < Af 3), in addition, the supply voltage is generally greater at higher load torques than WHinEn.
Für eine gegebene Drehzahl η und ein gegebenes Lastmoment Af der Spindel kann somit die optimale Speisespannung U aus dem Diagramm entnommen und am Stelltransformator 4 eingestellt werden. Dabei kann das anliegende Lastmoment in genügender Annäherung aus der Messung des vom Elektromotor aufgenommenen Stromes ermittelt werden.For a given speed η and a given load torque Af of the spindle, the optimal supply voltage U can thus be taken from the diagram and set on the variable transformer 4. The applied load torque can be determined with a sufficient approximation from the measurement of the current consumed by the electric motor.
Die Ermittlung des Profiles der optimalen Speisespannung gemäß Fig.4 erfolgt vor Beginn der Produktion der Spinnmaschine an einer Spindel oder an einer einer Vielzahl von Spindeln entsprechenden Pilotspindel.The determination of the profile of the optimal supply voltage according to Figure 4 takes place before the start of production of the spinning machine on a spindle or on a pilot spindle corresponding to a plurality of spindles.
Um das Ermitteln der optimalen Speisespannung zu automatisieren und zu beschleunigen, ist gemäß Fi g. 2 eine Steuervorrichtung 11 vorgesehen, die in der vorstehend beschriebenen zeitlichen Aufeinanderfolge ein erstes Arbeitselement 12 zum Betätigen der Kupplung 8 und ein zweites Arbeitselement 13 zum Verschieben des Abgriffes 5 am Stelltransformator 4 steuert einen Rechner 14 zum Bilden der Differenz zwischen zwei am Drehzahlmesser 10 angezeigten Drehzahlwerten aufweist und eine logische Schaltung umfaßt, die in Abhängigkeit von den erfolgten Betätigungen und den ermittelten DrehzahLüfferen^en die Speisespannung durch Verschieben des Abgriffes im Sinne einer Optimierung verändert.In order to automate and accelerate the determination of the optimal supply voltage, according to Fi g. 2 a control device 11 is provided, which in the above-described time sequence a first working element 12 for actuating the clutch 8 and a second working element 13 for Moving the tap 5 on the variable transformer 4 controls a computer 14 to form the difference has between two speed values displayed on the tachometer 10 and a logic circuit includes, depending on the operations performed and the determined speedLüfferen ^ s the supply voltage changed by moving the tap in the sense of optimization.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (2)
Priority Applications (1)
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DE19782817163 DE2817163C2 (en) | 1978-04-20 | 1978-04-20 | Method for driving the spindles of spinning machines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19782817163 DE2817163C2 (en) | 1978-04-20 | 1978-04-20 | Method for driving the spindles of spinning machines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE2817163A1 DE2817163A1 (en) | 1979-10-25 |
DE2817163C2 true DE2817163C2 (en) | 1983-02-24 |
Family
ID=6037497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782817163 Expired DE2817163C2 (en) | 1978-04-20 | 1978-04-20 | Method for driving the spindles of spinning machines |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2817163C2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2326176A1 (en) * | 1973-05-23 | 1974-12-12 | Zinser Textilmaschinen Gmbh | SPINNING OR TWISTING MACHINE WITH DELIVERY ROLLERS AND GALETTES |
-
1978
- 1978-04-20 DE DE19782817163 patent/DE2817163C2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2817163A1 (en) | 1979-10-25 |
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