DE2951839C2 - Electric drive, in particular for lifting equipment such as elevators, cranes or the like - Google Patents
Electric drive, in particular for lifting equipment such as elevators, cranes or the likeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb, insbesondere für Hebezeuge wie Aufzüge, Krane oder dergleichen, bestehend aus einem Asynchronmotor mit wenigstens zwei Wicklungen, von denen eine zum Erzeugen eines Antriebs- und die andere zur Erzeugung eines Bremsmomentes vorgesehen ist, oder einen Asynchronmotor und einer getrennten Einrichtung zum Bremsen, mit Soll-Istwertgebern für die Drehzahlwerte, deren in einem Vergleich gebildete Abweichung einem Drehzahlregler vorgegeben ist dessen Ausgangssignal als Führungssignal sowohl einem in Phasenanschnittssteuerung betriebenen Stellglied für das Antriebsmoment als auch einem Stellglied für das Bremsmoment zugeführt ist wobei beim Ausgangssignal »Null« kein oder nur ein geringes Antriebsmoment eingestellt ist.The invention relates to an electric drive, in particular for hoists such as elevators and cranes or the like, consisting of an asynchronous motor with at least two windings, one of which for generating a drive and the other for generating a braking torque, or one Asynchronous motor and a separate device for braking, with setpoint / actual value encoders for the speed values, whose deviation, formed in a comparison, is given to a speed controller whose output signal as a command signal both to an actuator operated in phase control for the drive torque as well as an actuator for the braking torque is supplied with the output signal »Zero« no or only a low drive torque is set.
Bei Hebezeugen, z. B. bei Kranhubwerten, wird oft ein großer Teil des Weges mit Nenngeschw»adigkeitFor hoists, e.g. B. with crane lift values, is often a large part of the way at nominal speed
ίο durchfahren. Bei dem — aus der DE-OS 24 55 843 bekannten — elektrischen Antrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 wird diese Wegstrecke mit einer Geschwindigkeit zurückgelegt bei der der Motor die Nenndrehzahi nicht ganz erreicht damit der Antrieb im Regelbereich bleibt Würde nämlich der Sollwert höher gelegt als die maximale Motordrehzahl, so würde beim Einsetzen der Verzögerung eine unerwünschte Regelabweichung vorliegen, die beim Obergang in den Regelbetrieb zu störenden Einschwingvorgangen führt Die aus diesem Grunde reduzierte Geschwindigkeit führt im Bereich des Treibens zu unerwünschten Schlupfverlusten im Motor. Noch ungünstiger sind die Verhältnisse im Bremsbetrieb, beispielsweise beim Hubwerk während der Abwärtsbewegung und durchziehender Last Hier entstehen bei einer Anordnung gemäß der DE-OS 24 55 843 erhebliche Verluste, weil die potentielle iinergie der Last im Läuferkreis des Motors in Wärme umgewandelt wird. Um Energie zu sparen und eine Überdimensionierung des Motors zu vermeiden, muß, solange mit der Nenngeschwindigkeit gefahren wird, die Phasenanschnittsteuerung für das Treiben des Motors unabhängig von der sich bildenden Regelabweichung voll ausgesteuert sein, damit der Motor keinen unerwünschten Schlupf erzeugt bzw. bei durchziehender Last als Generator wirken kann. Nur dadurch ist gewährleistet daß die potentielle Energie der Last ins Netz zurückgeführt wird.ίο drive through. In the - from DE-OS 24 55 843 known - Electric drive with the features of the preamble of claim 1 is this distance traveled at a speed at which the motor does not quite reach the nominal speed so that the Drive remains in the control range If the setpoint would be set higher than the maximum motor speed, at the onset of the delay, there would be an undesirable control deviation, which is the case at the transition transient processes that interfere with normal operation The resulting reduced speed leads to undesirable drifting Motor slippage. The conditions in braking operation are even more unfavorable, for example in the hoist during the downward movement and the load being pulled through Here arise with an arrangement according to DE-OS 24 55 843 considerable losses because the potential iinergie of the load in the rotor circle of the Engine is converted into heat. To save energy and oversize the motor too must avoid the phase control for the Driving the motor must be fully modulated regardless of the system deviation that forms, so that the motor does not generate or cause any undesired slip pulling load can act as a generator. This is the only way to guarantee that the potential energy the load is fed back into the network.
Bekannt ist ferner ein Asynchronmotor mit Drehzahlregelung (DE-OS 22 39 897.X wohf» bei Umschaltung von Hand auf Regelung durch einen zusätzlichen Regler das Ausgangssignal des Drehzahlreglers derart nachgeführt wird, daß er der Phasenanschnittssteuerung nach der Umschaltung letztlich dieselbe Spannung zuführt wie zuvor das Handsteuergerät — Das Einsetzen eines Integrators nach dem Sollwertgeber ist ebenfalls im Zusammenhang mit dem vorgenannten Asynchronmotor bekannt.Also known is an asynchronous motor with speed control (DE-OS 22 39 897.X where »when switching The output signal of the speed controller is tracked in this way by hand on control by an additional controller is that it ultimately supplies the same voltage to the phase control after the switchover like the manual control device before - the use of an integrator after the setpoint generator is also related known with the aforementioned asynchronous motor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den elektrischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des An-Spruchs 1 derart auszubilden, daß der Motor bei Regelung seiner Drehzahl stets im Regelbereich bleibt, daß die Nenndrehzahl einstellbar ist und daß beim Übergang von Vollaussteuerung in den Regelbereich Schwingungen weitgehend vermieden werden.The invention is based on the object of the electric drive according to the preamble of the claim 1 in such a way that the motor always remains in the control range when its speed is controlled, that the nominal speed is adjustable and that on the transition from full modulation to the control range Vibrations are largely avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die am Sollwertgeber einstellbare maximale Drehzahl etwas unterhalb der Nenndrehzahl liegt daß zur Einstellung der Nenndrehzahl durch Umschaltung des Eingangs der Phasenanschnittssteuerung von dem Reglerausgangssignal auf eine feste Führungsspannung der Motor an die volle Netzspannung gelegt ist und daß in diesem Betriebszustand das Ausgangssignal des Drehzahlreglers auf »Null« geführt ist.According to the invention, this object is achieved in that the maximum speed that can be set at the setpoint generator slightly below the nominal speed is that to set the nominal speed by switching over the Input of the phase control from the controller output signal to a fixed reference voltage of the Motor is connected to full mains voltage and that in this operating state the output signal of the speed controller is led to "zero".
Es wird somit vermieden, daß der Drehzahlregler infolge der anstehenden Soll-Istwertdifferenz an seine Stellgrenze läuft und bei Rücknahme der Vollaussteuerung zunächst das volle Drehmoment oder Bremsmoment vorgibt, was zu einem Ruck und unerwünschtenIt is thus avoided that the speed controller due to the pending set-actual value difference to its The control limit runs and when the full modulation is withdrawn, the full torque or braking torque is initially applied pretending to be a jerk and undesirable
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Einschwingvorgängen führen müßte. Aus der Nullstel- über dem Ausgangssignal des Drehzahlreglers,Would lead to transient processes. From the zero over the output signal of the speed controller,
lung heraus kann sich der Drehzahlregler jedoch ent- Fig. 1 zeigt schematisch die Antriebswicklung 1 undHowever, the speed controller can develop out- Fig. 1 shows schematically the drive winding 1 and
sprechend der tatsächlichen Betriebsverhältnisse richtig die Bremswicklung 2 eines elektrischen Antriebes füVspeaking of the actual operating conditions correctly the brake winding 2 of an electric drive füV
orientieren und das Moment setzt infolge der üblicher- Hebezeuge, wobei die Bremswicklung 2 auch eine ande-orient and the moment sets as a result of the usual hoists, with the brake winding 2 also having a different
weise integral wirkenden Rückführung im Drehzahlreg- 5 re Einrichtung zum dosierten Bremsen wie beispielswei-wise integrally acting feedback in the speed controller 5 re device for metered braking such as
ler weich ein. se eine Wirbelstrombremse sein kann. Aus diesemler soft one. se can be an eddy current brake. For this
Um schnelle Momentenänderungen auch bei plötzli- Grund sind die beiden Einheiten auch getrennt darge-The two units are also shown separately in order to ensure rapid changes in torque even in the event of sudden changes.
cher Sollwertänderung weiter zu verringern, ist in wei- stelltFurther reducing the change in setpoint value is described in further
terer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zwi- Die Wicklungen 1,2 liegen bei Vollaussteuerung überAnother embodiment of the invention provides that between the windings 1,2 are over at full output
sehen dem Sollwertgeber und dem Drehzahlvergleicher io Stellglieder bzw. Phasenanschnittsteuerung 29 und zweisee the setpoint generator and the speed comparator io actuators or phase control 29 and two
ein Integrator angeordnet ist gekoppelte Schalter 3,4 an einem Signal für maximalean integrator is arranged coupled switch 3.4 to a signal for maximum
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß der Spannung 30 bzw. Null 31. Die beiden Schalter 3, 4 Erfindung ist bei Verwendung des Integrators eine dienen der Umschaltung vom Regelbetrieb (Pfeil 5) zur Komparator- und Regeleinrichtung vorgesehen, deren Vollaussteuerung (Pfeil 6). Bei Regelbetrieb 5 verbinden Eingang mit dem Istwertgeber und dem Ausgang des 15 die Schalter 3, 4 die Stellglieder für die Antriebswickintegrators einerseits und deren Ausgang mit dem Ein- lung 1 und die Bremswicklung 2 mit einem Drehzahlreggang des Integrators andererseits derart verbunden ist, ler bzw. Regelverstärker 7, der nach Maßgabe der Ausdaß die Differenz zwischen Integratorausgangssignal gangsspannungen eines an seinem Eingang 8 liegenden und Istwert, während der Sollwertgeber abgetrennt ist Sollwertgebers 9 und eines mit dem Antrieb gekuppelauf Null geregelt wird. Während der Sperrphase des 20 ten Istwertgebers 10 regelt Beim Umschalten von ReDrehzahlreglers wird der Integrator vom Sollwertgeber gelbetrieb 5 auf Vollaussteuerung 6 wird der Drehzahlgetrennt Die Tachospannung des Istwertgfjbers wird regler 7, wie im einzelnen nicht dargestellt ist, auf Null mit der Integratorausgangsspannung verglichen und gelegtIn an advantageous embodiment according to the voltage 30 or zero 31. The two switches 3, 4 Invention is when the integrator is used to switch from control mode (arrow 5) to Comparator and control device provided, their full level control (arrow 6). Connect 5 in control mode Input with the actual value transmitter and the output of 15 the switches 3, 4 the actuators for the Antriebwick integrator on the one hand and its output with input 1 and the brake winding 2 with a speed control gear of the integrator on the other hand is connected in such a way, ler or control amplifier 7, which according to the output the difference between the integrator output signal input voltages of one lying at its input 8 and actual value, while the setpoint generator is disconnected. Setpoint generator 9 and one with the drive coupled Zero is regulated. During the blocking phase of the 20th actual value transmitter 10 regulates When switching from Re speed controller if the integrator of the setpoint generator gel operation 5 is at full level 6, the speed is separated The tacho voltage of the actual value controller 7, as is not shown in detail, is set to zero compared with the integrator output voltage and placed
über einen Nachführkreis auf den Eingang des Integra- Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 ist zwischenvia a tracking circuit to the input of the integra- In the embodiment according to FIG. 2 is between
tors gegeben. Damit stellt sich der Ausgang des Integra- 25 dem Ausgang 11 des Sollwertgebers 9 und dem Eingangtors given. The output of the integrator is thus placed on the output 11 of the setpoint generator 9 and the input
tors automatisch auf die Tachospannung ein, d. h. die 12 des Drehzahlreglers 7 ein Integrator 13 angeordnettors automatically to the tachometer voltage, d. H. the 12 of the speed controller 7, an integrator 13 is arranged
Soll-Istwertdifferenz verschwindet Der Übergang zum Der Eingang 14 einer Komparator- und Regeleinrich-Setpoint-actual value difference disappears The transition to input 14 of a comparator and control device
geregelten Betrieb kann damit völlig ohne Einschwing- hing 15 ist mit dem Ausgang 16 des Istwertgebers 10Regulated operation can thus be carried out completely without transient 15 with the output 16 of the actual value transmitter 10
erscheinungen erfolgen. und dem Ausgang 17 des Integrators 13 verbunden. Derappearances. and the output 17 of the integrator 13 is connected. Of the
Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform unter 30 Ausgang 18 der Komparator- und Regeleinrichtung 15 Verwendung eines Integrators ist eine zwischen dem liegt auf dem Eingang 28 des Integrators 13. Die Schal-Ausgang des Drehzahlreglers und dem Eingang des In- ter 19,20,21,22,23 sind miteinander gekoppelt Bei der tegrators angeordnete Rückführung vorgesehen, die in F i g. 2 dargestellten Vollaussteuerungsposition ist die dem Integrator ein Zusatzsignal derart zuführt, daß der Verbindung der Regelanordnung zum Sollwertgeber 9 Ausgang des Drehzahlreglers auf Null geregelt wird. 35 durch den Schalter 21 geöffnet und über die Kompara-Auf diese Weise wird der Ausgang des Integrators auto- tor- und Regeleinrichtung 15 kann der Ausgang 17des matisch auf einen Wert geführt, der dem jeweiligen Integrators 13 an den vom Istwertgeber 10 kommenden Drehzahlistwert bei Vollaussteuerung entspricht Da- Wert angepaßt werden. Der Schalter 23 setzt den Ausdurch ist die Drehzahlabweichung nach Abschalten der gang 24 des Drehzahlreglers 7 auf Null. Die Wicklung 1 Vollaussteuerung zunächst Null und ändert sich nur all- 40 liegt an der vollen Betriebsspannung; die Wicklung 2 ist mählich durch Rücklauf des Integrators bzw. Drehzahl- spannungslos. Beim Umschalten auf Regelbetrieb weränderung. Das Drehmoment bzw. Bremsmoment ist al- den die Schalter 19,20,21,22,23 gemeinsam umgeschalso beim Übergang in den Regelbetrieb zunächst Null tet Dadurch wird der Sollwertgeber 9 an den Integrator und setzt infolge der sich erst bildenden Regelabwei- 13 angeschlossen, die Komparator- und Regsleinrichchung weich ein, wodurch eine schnelle Drehzahlände- 45 tung 15 abgeschaltet, der Drehzahlregler 7 freigegeben rung bzw. Sinschwingvorgänge sicher vermieden wer- und die Phasenanschnittsteuerung 29 an den Drehzahlden. regler 7 angeschlossen.In a further favorable embodiment, output 18 of the comparator and control device 15 under 30 Use of an integrator is one between which lies on the input 28 of the integrator 13. The switching output of the speed controller and the input of the inter 19, 20, 21, 22, 23 are coupled to each other tegrators arranged return provided, which in F i g. 2 is the full scale position shown supplies an additional signal to the integrator in such a way that the connection of the control arrangement to the setpoint generator 9 Output of the speed controller is regulated to zero. 35 opened by switch 21 and via the Kompara-Auf In this way, the output of the integrator becomes the authoring and control device 15, the output 17des automatically guided to a value that the respective integrator 13 to the coming from the actual value transmitter 10 The actual speed value at full modulation corresponds to the data value. The switch 23 enforces the off is the speed deviation after switching off the gear 24 of the speed controller 7 to zero. The winding 1 Full modulation initially zero and only changes every- 40 is due to full operating voltage; the winding is 2 gradually due to the return of the integrator or speed de-energized. When switching to regular operation, change. The torque or braking torque is switched over together with switches 19, 20, 21, 22, 23 when switching to normal operation initially zero tet This means that the setpoint generator 9 is sent to the integrator and, as a result of the control deviations that are just forming, sets the comparator and control device soft on, whereby a rapid speed change 45 is switched off, the speed controller 7 is released tion or sin oscillation processes can be safely avoided and the phase control 29 on the speed. controller 7 connected.
Es kann sich weiterhin als vorteilhaft erweisen, daß Bei einer dritten, in F i g. 3 dargestellten erfindungsbei geschlossenem Regelkreis in Abhängigkeit von gemäßen Ausführungsform ist an Stelle der Komparadurch größere Pausen zwischen Antriebs- und Brems- 50 tor- und Regeleinrichtung 15 eine Rückführung 25 vormomenlwirkung bedingten höheren Soll-Istwertdiffe- gesehen, die bei Voilaussteuerung den Ausgang 24 des renzen die Komparator- und Regeleinrichtung bzw. die Drehzahlreglers 7 mit dem Eingang 28 des Integrators Rückführung zugeschaltet sind. Damit wird erreicht, 13 verbindet und die durch ein Zusatzsignal am Eingang daß bei derartigen, längeren Pausen, die z. B. insbeson- des Integrators 13 den Ausgang 17 des Integrators 13 so dere durch Schützumschaltungen bedingt sein können, 55 verändert, daß dem Eingang 12 des Drehzahlreglers 7 nicht in ähnlicher Weise wie beim Wechsel der Betriebs- eine Regelabweichung vorgetäuscht wird, die den Ausarten ein Rucken auftritt. gang 24 des Drehzahlreglers 7 selbsttätig auf Null zu-It can also prove to be advantageous that in a third, in FIG. 3 illustrated invention closed control loop depending on the current embodiment is instead of the comparator larger pauses between drive and brake 50 gate and control device 15 a return 25 pre-momentary effect conditional higher target / actual value differences, which at Voilaussteuerung the output 24 of the limit the comparator and control device or the speed controller 7 with the input 28 of the integrator Feedback are switched on. This achieves 13 connects and the through an additional signal at the input that with such, longer breaks, the z. B. in particular integrator 13 the output 17 of the integrator 13 so which can be caused by contactor switchovers, 55 changed that the input 12 of the speed controller 7 a system deviation is not simulated in a manner similar to that when changing the operating mode, which leads to the degeneration a jerk occurs. gear 24 of the speed controller 7 automatically closes to zero.
Weitere Einzelheiten der Erfindung können der nach- rückführt. Im Regelbetrieb ist die Rückführung durchFurther details of the invention can be traced back. In normal operation, the return is through
folgenden Beschreibung einiger in den Zeichnungen den Schalter 26 ur'.erbrochen, in dieser Version kannfollowing description of some in the drawings the switch 26 ur'.broken, in this version can
dargestellter Ausführungsbeispiele entnommen werden. 60 der Sollwert dauernd angeschlossen bleiben.illustrated embodiments can be taken. 60 the setpoint remain permanently connected.
Es zeigt In der Fig. 4 ist der Verlauf des Drehmomentes inIt shows in FIG. 4 the curve of the torque in
F i g. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsge- Form eines Diagramms dargestellt. Auf d';r Waagrech-F i g. 1 shows a first embodiment of the inventive form of a diagram. On the horizontal
mäßen Anordnung ohne Integrator, ten 32 ist das Ausgangssignal des Drehzahlreglers 7According to an arrangement without an integrator, th 32 is the output signal of the speed controller 7
Fig.2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung aufgetragen, die Linie 33 im Quadranten II stellt dieFig.2 plotted a second embodiment of the invention, the line 33 in quadrant II represents the
mit Integrator und Komparator-und Regeleinrichtung, 65 Spannung für Treib.n und die Kurve 34 das jeweilswith integrator and comparator and control device, 65 voltage for Treib.n and curve 34 each
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform mit Integrator dazugehörende Drehmoment dar, während die Linie 353 shows a third embodiment with integrator associated torque, while line 35
und einer Rückführeinrichtung und im Quadranten IV die Spannung beim Bremsen und dieand a feedback device and in quadrant IV the voltage during braking and the
Fig. 4 eine Möglichkeit des Drehmomentenverlaufs Kurve 36 das Bremsmoment aufzeigen.Fig. 4 show a possibility of the torque curve 36, the braking torque.
In F i g. 4 ist der Verlauf des Drehmomentes bei Verwendung eines stetig arbeitenden Reglers gezeigt. Es ist dabei deutlich zu erkennen, daB ein spürbares Moment erst bei größeren Ausgangswerten des Drehzahlreglers 7 auftritt. Infolgedessen muß beim Übergang auf Regelbetrieb der Drehzahlregler erst einen größeren, praktisch unwirksamen Bereich durchfahren.In Fig. 4 is the torque curve when used of a continuously working controller. It can be clearly seen that there is a noticeable moment occurs only with larger output values of the speed controller 7. As a result, the transition to regular operation must the speed controller first traverses a larger, practically ineffective range.
Im Rahmen der Erfindung liegen auch solche Anordnungen, bei denen Antriebs- und Bremsteil auf mehrere Maschinen aufgeteilt sind, z. B. als Antriebsmotor und Wirbelstrombremse.In the context of the invention, there are also those arrangements in which the drive and brake part on several Machines are divided, e.g. B. as a drive motor and eddy current brake.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
2020th
2525th
3030th
4040
4545
5050
6060
Claims (5)
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