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Hebezeug
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Die Erfindung hetrifft ein Hebezeug mit einem in einem Gehause angeordneten
Elektromotor und einem auf einer Welle seines Läufers befestigten Zahnrad für ein
Getriebe zum Bewegen eines Huborgans und einem in dem Gehäuse vorhandenen Klemmenraum.
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Hebezeuge dieser Art sind in allgemeinen als Kettenzüge bekannt und
haben, bedingt durch die Bauweise, oberhalb des Getriebes einen freien Raum, der
als Klemmenraum genutzt wird und hierzu reichlich groß ist. Sie sind in der regel
mit eine Drehstrombremsmotor mit Kurzschluß läufer ausgerüstet. Soll ein solches
Hebezeug jedoch an ein einphasiges Wechselstromnetz angeschlossen werden, so verwendet
man bisher einen Kurzschlußläuferbremsmotor mit einer Hauptwicklung und einer Hilfswicklung,
die nur während des ITochlaufes, eingeschaltet ist. Diese Hilfswicklung muß über
einen Anlaufkondensator und einen stromabhängigen, drehzahlabhängigen oder zeitabhängigen
Schalter mit dem Versorgungsnetz verbunden sein. Der Schalter schaltet nach Beendigung
des Hochlaufes den HilfswicklungsstrorrJreis aus.
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Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die verwendeten Anlaufkondensatoren
große Abmessungen haben und teuer sind, da dio im Hebezeugbetrieb erforderlichen
großen Anlaufmomente nur
mit Kondensatoren großer Kapazität erreichhar
sind. Die Schalter im Hilfswicklungskreis verursachen ebenfalls zus-atzliche Kosten.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein preiswertes Hebezedugmit geringen
Abmessungen für ein einphasiges Wechselstromnetz zu schaffen. Diese Aufgabe wird
dadurch gelöst, daß der Elektromotor ein ansich bekannter Motor mit Haupt-und Hilfswicklung
ist, für den elektronische Schaltelermente in dem Klemmenraum angeordnet sind. Der
Klemmenraum reicht in der üblichen Bauweise zur Aufnahme der kleinen Schalter elemente
aus, und das Einphasen-Hebezeug gleicht optisch einem Drehstrom-Hebezeug.
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nas ilebezeug ist durch die koinpakte Bauweise auch unempfindlich
gegen Stöße und mechanische Beschädgungen, die bei einem so vielseitigen Hebezeug,
das an jede Steckdose anschließbar ist, leicht vorkommen können. Ein Hebezeug mit
einer zulassigen Belastung von 125 kg wiegt nur ca. 15 kg und ist in vielen Handwerksbetrieben
und in der Landwirtschaft einsetzbar. In solchen Betrieben werden Arbeitsgeräte
bekanntlich weder sorgfältig behandelt, noch sorgfältig aufbewahrt.
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Ein angebauter Klemmenkasten mit Kondensator würde sehr schnell beschädigt
werden.
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Es werden vorzugsweise ein elektronischer Schalter (Triac) und eine
elektronische Schaltungsanordnung zur Steuerung dieses Triacs in ein Kunststoffgehäuse
mit kleinen Abmessungen eingebaut und diese unordnung wird über spezielle Steckanschlüsse
mit Anschlußleitungen der Motorwicklung und des Steuerschalters und über normale
Schraubanschlüsse nlit einem Netzanschlußkabel verbunden. Hierzu ist kein besonderes
Werkzeug erforderlich.
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Der elektronische Schalter liegt im Stromkreis der Hilfswicklung des
Motors und wird durch die elektronische Schaltungsanordnung nur während des Hochlaufes
des Motors eingeschaltet, u.z. so, daß wahrend jeder Halbwelle des Stromes in der
Hilfswicklung je einmal der Strom zu einen bestimmten 7eitpunkt eingeschaltet wird.
Der Einschalt zeitpunkt wird zweckmäßigerweise bei einem Phasenwinkel von ca. 900
des Hilfsstromes gewählt. Im Nulldurchgang des Stromes verlöscht dr elektronische
Schalter jeweils wieder. Dadurch entsteht in der Hilfswicklung des rotors ein lücken
der Strom. Dieser erzeugt zusammen mit dem sinusförmigen Stroh in der Hauptwicklung
ein Drehmoment am Läufer des Motors, das größer ist als das Nennmoment der Maschine.
Die Hilfswicklung wird dazu für eine Anschlußsnannung von ca. 20 e der Hauptwicklung
ausgelegt. Ein Anlaufkondensator ist bei dieser Anordnung nicht erforderlich.
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Die Sinschaltung des elektronischen Schalters erfolat durch Ziindimnulse,
die vom Augenblick des Einschaltens des Motors bis zur Beendigung des Hochlaufes
erzeugt werden. Da nach abschluß des Hochlaufes die Zündimpulserzeugung durch die
elektronische Schaltungsanordnung unterbrochen wird, wird auch kein zusätzlicher
Schalter im Hilfsstromkreis benötigt.
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Das Ende des Hochlaufes kann durch eine Strommessung im Hauptwicklungskreis
der Maschine, durch eine vorgegebene Zeitdauer oder durch eine Drehzahlmessung bestimmt
werden.
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Die gesamte elektronische Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des
Triac-Schalters kann durch einen handelsüblichen integrierten Baustein verirklicht
werden, der nur mit einigen zusätzlichen elektronischen Bauelementen beschaltet
wird, die auch die Zeitdauer der Einschaltung des Triacs bestimmten.
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Eine besondere Schwierigkeit ergibt sich bei einem Hetezeugantrieb
durch die Notwendigkeit, den Einphasen-ttor in beiden Drehrichtungen betreiben zu
können. Zur Festlegung der Drehrichtung muß die Wicklungsrichtung der Hauptwicklung
oder der Hilfswicklung umgeschaltet werden. Dabei muß die Wahl der Drehrichtung
beim Betätigen eines Steuerschalters zeitlich vor dem Einschalten der Wicklungen
erfolgen, da sonst der Motor bei belastetem Hebezeug immer zunächst in Senkrichtung
anlaufen würde. Diese Schwierigkeit wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung gelöst,
indem die gewünschte Wicklungsrichtung der Hilfswicklung beim Betätigen des Steuerschalters
zunächst eingeschaltet wird.
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Beim weiteren Durchdrücken des Steuerschalters erfolgt dann erst das
Einschalten der Hauptwicklung und der elektronischen Anlaufschaltung. Auf diese
Weise wird auch eine vollständige Trennung des rotors und der Anlaufschaltung vom
Versorgungsnetz im ausgeschalteten Zustand vertiirklicht.
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Soll die Wicklungsrichtung der Hauptwicklung bei Wendebetrieb umgeschaltet
werden, so muß ebenfalls zunächst die Wicklungsrichtung heim Betätigen des Steuerschalters
festgelegt werden.
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Erst beim weiteren Durchrücken des Steuerschalters wird die Anordnung
dann mit dem Versorgungsnetz verbunden.
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In beiden Fällen wird ein Steuerschalter eingesetzt, dessen Kontaktfolge
so konstruiert ist, daß die erforderliche Schalt reihenfolge immer gewährleistet
ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindung ist es möglich, die
Versorgungsspannung der Steuereinrichtung unmittelbar parallel zur Hauptwicklung
abzugreifen. Das hat den Vorteil, daß eine Steuerschalteranordnung gew:ihlt werden
kann, b?i der auch bei Übergangszuständen während der Betätigung cs
Steuerschalters
Haupts- und Hilfswicklungskreis immer galvanisch getrennt bleiben können, wenn man
die Kontaktfolge entsprechend wählt. Da die Hauptwicklung in diesem Falle gewendet
wird, erfolgt die Versorgung der Steuereinrichtung jeweils von dem spannungsführenden
Hauptwicklungsanschluß über Entkopplungsdioden und einen Schutzwiderstand.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt
und nachfolgend erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Querschnitt durch ein Hebezeug,
Figur 2 die räumliche Anordnung der Schaltelemente in dem Klemmenraum, Figur 3 das
Prinzip der Schaltungsanordnung, Figur 4 eine Wendeschaltung für die Hilfswicklung,
Figur 5 die Wendeschaltung für die Hauptwicklung, Figur 6 eine Schaltungsanordnung
mit Versorgung der Steuereinheit durch die Klemmenspannung der Hauptwicklung.
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Figur 1 zeigt das Hebezeug mit einem Gehäuse 1 für einen Ständer 2
und einen Läufer 3, auf dessen Welle 4 ein Zahnrad 5 für ein Getriebe 6 zum Heben
und Senken eines Huborgane 7 angeordnet ist. In dem Gehäuse 1 de Hebezeuges befindet
sich oberhalb des Getriebes 6 ein Klemmenraum 8, in den von einer Seite ei Netzanschlußkabel
25 und von der anderen Seite ein Steuerkabel 2s geführt sind, wie Figur 2 zeigt.
Eine Montageplatte 19 trägt eine Schraubklemme 27 für den Netzanschluß und die Verbindungsleitungen
28 zur Steuereinrichtun, die in einem Kunststoffgehäuse 2°
angeordnet
ist. Das Kunststoffgehäuse 29 hat eine Leiste 30 mit Steckverbindungen für Aschlüsse
31 der Motorwicklungen, Anschlüsse 3@ der Netzanschlußleitungen und Anschlüsse 33
zuio Steuerkabel 26 ds Steuerschalters. In dem Kunststoffgehäuse 29 befinden sich
die in den Figuren 3 bis 6 näher erörterten elektronischen Dauelemente, nämlich
ein Triac-Schalter 13, eine Steuereinheit 14, einschließlich zweier zusätzlicher
Dioden 22 mit einem Wider stand 23 für die Stromversorgung der Ansteuerschaltung.
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In Figur 3 ist die grundsätzliche Schaltungsanordnung für den Motor
dargestellt. Die Hauptwicklung 11 ist für die an den Klemmen 10 liegende Versorgungsspannung
ausgelegt.
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Die Hilfswicklung 12 liegt über einem elektronischen Triac-Schalter
13 ebenfalls an der Versorgungsspannung. Die Steuereinheit 14 steuert über die Zündleitung
14 den Triac-Schalter in jeder Halbwelle des Hilfswicklungsstromes einmal durch
einen Zündimpuls an. Die Lage der Zündimpulse wird über die Leitung 18 mit dem Strom
in der Hilfswicklung 12 synchronisiert. Die Versorgung der Steuereinheit 14 erfolgt
über die Anschlußleitungen 16 und 17. Wird nun die Versorgungsspannung an die Klemmen
10 angelegt, so wird der Triac-Schalter 13 so lange betätigt, wie es f-ir den Hochlauf
des Motors erforderlich ist. Die Steuerung kann durch einen in der Steuereinheit
14 enthaltenen Zeitgeber erfolgen. Wird die Versorgungsspannung an den Klemmen 10
unterbrochen und wieder eingeschaltet, so erfolgt ein neuer Anlauf.
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In Figur 4 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, bei welcher der
Einphasen-Motor in heiden Drehrichtungen zwei trieben werden kann. Die Hauptwicklung
11 liegt über den Kontakten 20 eines nicht gezeichneten zweinoligen Steuerschalters
an den Klemmten der Versorgungsspannung. Der
Hilfswicklungskreis
mit dem Triac-Schalter 13 und der Steuereinrichtung 14 ist parallel zur Hauptwicklung
11 angeschlossen. Die Hilfswicklung 12 kann über weitere Kontakte 21 des Steuerschalters
gewendet werden. Die Kontakte 20 und 21 des Steuerschalters werden über einen gereinsamen
Antrieb im allgemeinen von Hand betätigt. Der Schalter ist dabei so ausgelegt, daß
beim Betätigen zunächst die Kontakte 21 schließen und damit die Drehrichtung des
Motors vorbestimmt ist.
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Erst beim weiteren Durchdrücken des Steuerschalters werden dann die
Kontakte 20 geschlossen, so daß der Motor in der vorgewählten Drehrichtung anlaufen
kann. Diese @eihenfolge muß eingehalten werden, weil sonst bei nicht gleichzeitigem
Schalten der Kontakte 20 und 21 die Hauptwicklung 11 zunächst allein an der Hersorgungsspannung
liegen würde.
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Das würde dazu führen, daß der Motor ei geringer Lasten nicht anläuft
und bei größeren Lasten die Last bei beiden Betätigungsrichtungen des Steuerschalters
zunächst ausenkt.
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Eine weitere mögliche Schaltungsanordnung ist in Figur 5 dargestellt.
In dieser wird die Drehrichtung des Motors obenfalls durch die Kontakte 21 festgelegt.
Die Kontakte liegen aber in diesem Falle an den Anschlüssen der Hauptwicklung 11.
Auch bei dieser Anordnung muß die Reihenfolge der Kontaktbetätigungen währleistet
sein: Zunrst legen die Kontakte 21 die Drehrichtung fest, dann wird über die Kontakte
20 die Versorgungssrahnung eingeschaltet. Der Triac-Schalter 13 liegt auch hierbei
in Reihe mit der Hilfswicklung 12. Die Stromversorgung der Steuereinrichtung 14
erfolgt über die Leitungen 16 und 17.
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Bei den Schaltungsanordnungen nach Figur 4 und Figur 5 können sich
beim wiederholten schnellen Schalten (Tippen) des Motors dadurch Nachteile ergeber,
daß bei eingeschalteten Kontakten 21 eine galvanische Verbindung das Haupt-und Hilfsstromkreises
besteht. Diese @@ngel vermeidet eine Schaltungsanordnung nach Figur 6. Bei dieser
wird die Hauptwicklung 11 mit den Kontakten 21a und 21b gewendet.
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Die Hilfswicklung 12 ist über den Triac-Schalter 13 und die Kontakte
20 an die Klemmen 10 der Versorgungsba@@e angeschlossen.
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Die Stromversorgung der Steuereinrichtung 14 erfolgt T@@r die Anschlußleitungen
16 und 17. Die Anschlußleitung 16 liegt über jeweils eine Diode 22 und Leitragen
16a und 34 an den beiden Anshlußlklemmen der Hauptwicklung 11. Damit wird die Steuereinrichtung
14 erst dann gespeist, wenn die Kontakte 21a und 21b geschlossen sind. Die Kontaktreibenfolge
muß in diesem Falle lauten: Zunächst die Kontakte 20 einschalten, dann den Kontakt
21b einschalten. Bis dahin liegt an der Steuereinheit 14 noch keine Versorgungsspannung,
da die Anschlußleitungen 16 und 17 auf dem gleichen Potential liegen. Erst wenn
auch der Kontakt 21a geschlossen wird, liegt die Versorgungsspannung an der Steuereiheit
14. Dies gilt für beide Drehrichtungen. ein Widerstand 23 dient zum Schutz der Dioden
22.
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