DE3245663A1

DE3245663A1 - Elektrische anlaufsteuerung

Info

Publication number: DE3245663A1
Application number: DE19823245663
Authority: DE
Inventors: Peter Peterborough Ontaria Eastcott de Hertel; Ronald Clare Peterborough Ontario Trussler
Original assignee: Canadian General Electric Co Ltd; General Electric Canada Co
Current assignee: General Electric Canada Co
Priority date: 1981-12-10
Filing date: 1982-12-09
Publication date: 1983-06-23
Also published as: DE3245663C2; US4496883A; JPH0341030B2; JPS58119798A; CA1185315A

Description

Anmelder in s Canadian General Electric Com^^ny

Toronto

Elektrische Anlaufsteuerung

Die Erfindung betriff eine elektrische Anlaufsteuerung für ein Antriebssystem einer Last, insbesondere für ein Mahlwerk.

Wenn beispielsweise die Charge eines Mahlwerks nach dem Abschalten des Synchronmotoren enthaltenden Antriebssystem zu einem Klumpen susannnen friert, sit eine Anlaufsteuerung ("inching") erforderlich, vsa den Rotor der Synchronmotoren langsam und fortschreitend ."5U drehen, so daß ein schrittweiser Antrieb erfolgt, bei dem die Charge allmählich bewegt und aufgelockert wird, um dadurch zu verhindern, daß eine verhältnismäßig große verklumpte Masse angehoben wird und aufschlägt» Um einen geeigneten Anlauf 2U erzielen, ist es bereits bekannt, hydraulische oder pneumatische Kupplungen vollständig einzurücken und die Antriebsritzel des zum Antrieb des Mahlwerks dienenden Zahnrads mit den Aitriebswellen der Synchronmotoren mechanisch einzukuppeln. Wenn nieder-'freguenter Strom über die Versorgungsleitung zugeführt wird, wird jeder Pol der Feldwicklung auf dem Rotor (Rotorpol) mit einem benachbarten entsprechenden Statorpol entgegengesetzter Polarität auf der Statorwicklung ausgerichtet»

Für einen allmählichen Anlauf des Mahlwerks'wird der Rotor der Synchronxnotoren derart gedreht, daß jeder angrenzend zu einem entsprechenden Statorpol angeordnete Rotorpol in eine benachbarte Lage ausgerichtet mit dem nächsten Statorpol auf der Statorwicklung fortbewegt wird„ Die Bewegung jedes Rotorpols der beiden

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Synchronmotoren wird durch eine Erregung der Statorwicklungen mit einem niederfrequenten Wechselstrom bewirkt und durch Erregung der Feldwicklungen der Rotoren mit einem Gleichstrom. Die zyklische Spannungszufuhr erfolgt mit größenordnungsmäßig 1 Hz.

Bei einer elektrischen Anlaufsteuerung für ein Mahlwerk ergibt sich eine Schwierigkeit, wenn die Rotoren der Synchronmotoren gedreht werden. Während der Drehung der Rotoren erfolgt ein überschwingen jedes Rotorpols, wenn dieser in eine Lage angrenzend an den nächsten Statorpol bewegt wird. Ein Überschwingen tritt auf, weil im Hinblick auf die durch die Charge verursachte Last, das Mahlwerk und die Rotoren der Synchronmotoren ein großes Antriebsmoment erforderlich ist.. Nach dem Überschwingen der Rotoren über den nächsten Statorpol zieht das durch die Statorwicklung jedes Motors erzeugte Magnetfeld jeden Rotorpol zurück in eine mit dem entsprechenden Statorpol ausgerichtete Lage. Aufgrund des Moments und des Magnetfelds kann der Rotor schwingen. Durch das Überschwingen der Rotoren ergibt sich vor allem die Schwierigkeit, daß durch diese Vibrationen die Zähne des Zahnrads und der damit kämmenden Antriebsritzel beschädigt werden können. Auf diese Zähne werden beträchtliche entgegengesetzt gerichtete Kräfte ausgeübt, die insbesondere starke mechanische Spannungen während der Vibration der Rotoren verursachen. Ein fortgesetztes Auftreten derartiger Belastungskräfte für die Zähne kann zu einem Bruch der Zahne der Antriebsritzel und/oder des Zahnrads führen. Dadurch können beträchtliche Ausfallzeiten und Reparatur,arbeiten für das Auswechseln beschädigter Zahnräder erforderlich werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Anlaufsteuerung anzugeben, bei der während des Anlaufs eines Mahlwerks oder dergleichen Last die auftretenden Belastungskräfte verringert werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird deshalb eine elektrische Anlaufsteuerung für ein Antriebssystem einer Last vorgesehen, welches

BAD ORIGINAL

Antriebssystem einen oder mehrere Synchronmotoren enthält, die mit der Last über betreffende hydraulische oder pneumatische Kupplungen oder sonstige Kopplungseinrichtung verbunden sind» Wenn Kupplungen verwendet werden, \^erden vorzugsweise die Synchronmotoren vorher synchronisiert und die Kupplungen werden vor dem Beginn des AnlaufVorgangs eingerückt. Die Anlaufsteuerung enthält eine Betätigungseinrichtung zur Erregung der Synchronmotoren, und eine Einrichtung zur Zufuhr von Gleichstrom zur Erregung der Feldwicklungen auf den Rotoren der Synchronmotoren, sowie eine Einrichtung für eine zyklische Spannungs zufuhr zu einer Statorwicklung jede" Synchronniotore / um die Rotoren und die Last entsprechend" betreffenden vorherbestimmten Beträgen bei jedem Zyklus der Spannungszufuhr zu .drehen» Die Anlaufsteuerung enthält ferner eine Rückkoppelungseinrichtung zur Steuerung der Spannung, welche die der Statorwicklung zugeführte Spannung in Abhängigkeit von gefährdenden mechanischen Kräften einjustiert, die durch die Last bei der Drehung des Mahlwerks verursacht werden. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine Steuerung ,der Größe der zugeführten Spannung erfolgt, weil durch Steuerung der Größe der zugeführten Spannung das überschwingen und Vibrationen der Rotorpole verringert werden ,waduiEh die gefährdenden mechanischen Kräfte verringert werden, die in dem Zahnradgetriebe beim elektrischen Anlauf- des Mahlwerks auftreten können.

Gemäß der Erfindung wird deshalb eine elektrische"Anlaufsteuerung vorgesehen, die eine Einrichtung zur Zufuhr von Gleichstrom an die Feldwicklungen der Rotoren der Synchronmotoren aufweist, eine Einrichtung für eine zyklische Spannungszufuhr zu den Statoren der Synchronmotoren, um die Rotoren und die Last mit betreffenden vorherbestimmten Beträgen zu drehen, und zwar bei jeder zyklischen Zufuhr einer Spannung, Ferner ist eine Rückkoppelungseinrichtung zur Steuerung der Größe der Spannung vorgesehen, welche den Statoren in Abhängigkeit von gefährdenden mechanischen Kräften in dem Antriebssystem zugeführt wird, um das Auftreten zu großer mechanischer Belastungskräfte zu verhindern.

Bei der bevorzugten Verwendung der Anlaufsteuerung besteht

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1 / ·'» ι UDO

die Last aus einem Mahlwerk, das durch ein Zahnrad angetrieben wird, mit dem Antriebsritzel ständig kämmen, die über Kupplungen oder sonstige Kupplungseinrichtungen angetrieben werden. Die Anlaufsteuerung enthält vorzugsweise mindestens eine Fühlereinrichtung für Schwingungen, die in unmittelbarer Nähe des Zahnradgetriebes angeordnet ist/ um ein Rückkoppelungssignal für die Steuerung der Spannung zu liefern, das von den " auftretenden mechanischen Belastungskräften abhängt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Fühlereinrichtung ein elektromechanischer Wandler.

Anhand der einzigen Figur soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Anlaufsteuerung gemäß der Erfindung" für ein Mahlwerk.

An dem nicht dargestellten Mahlwerk ist ein großes Zahnrad 10; angeordnet, mit dem zwei Ritzel 12,14 ständig mit den betreffenden Zähnen in einem kämmenden Eingriff stehen. Die Antriebswellen 16, 18 der beiden Ritzel 12, 14 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über Druckluftkupplungen 20 und mit den Abtriebswellen 2 4 und 2 6 von Synchronmotoren 2 8 und verbunden. Den Kupplungen 20, 22 wird von einem Druckluftvorrat 32 über Luftleitungen 34 und 36 und Druckventile 38 und 40 Druckluft zugeführt.

Es ist eine Anlaufsteuerung 42 vorgesehen, die eine Betätigungseinrichtung 44 und eine Spannungssteuereinrichtung 46 enthält. Die Betätigungseinrichtung 44 verursacht ein Einrücken der Kupplungen durch ein Signal über die Ausgangsleitung 48 zu den Druckventilen 38 und 40,.und dient ebenfalls zur Erregung der Synchronmotoren 28, 30. Zur Erregung der Synchronmotoren führt die Betätigungseinrichtung 44 zyklisch eine Gleichspannung zu den Rotoren der Synehroninotore über Versorgungs lei-. tungen 50 und 52, um die Statoren und die Last mit betreffenden vorherbestimmten Beträgen bei jeder zyklischen Zufuhr der Spannung zu drehen. Es ist jedoch zu beachten, daß■vor der Betätigung der Synchronraotoren 28,30 die Motoren synchronisiert werden und die Kupplungen 20, 22 vollständig-eingerückt sind, und daß die Motorfelder durch eine Feld-Erregungseinrichtung

^ BAD ORIGINAL

- 7 31 erregt werden.

Die Spannungssteuereinrichtung 46 stellt die Größe der durch die Betätigungseinrichtung 44 in Abhängigkeit von den mechanischen Belastungskräften zugeführten Spannung ein, welche Belastungskräfte des Zahnrads 10 beim Antrieb der Mühle durch die Rotoren der Synchronmotoren 28 und 30 auftreten. An die Spannungssteuereinrichtung 46 ist ein als Fühlereinrichtung dienender Wandler 54 angeschlossen, der über eine Leitung 56 ein Rückkoppelungssignal an die Anlaufsteuerung 42 liefert. Der Wandler 54 ist in unmittelbarer Nähe dej Zahnrads 10 und eines der betreffenden der beiden Antriebsritzel 1|2, 14 angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung können durch den Wandler 54 Beanspruch-ungskräfte durch Vibrationen oder Stöße nachgewiesen werden, die zwischen dem Zahnrad 10 und dem betreffenden Ritzel 12 während der schrittweisen Fortdrehung des Antriebsritzels auftreten.

Im folgenden soll der schrittweise Rotorantrieb während, der langsamen Anlauffortbewegung des Synchronmotors im kritischen Bereich erläutert werden. Es sei angenommen, daß die Synchronmotoren 20,22 48 Pole und eine Drehzahl von 150 Upm sowie eine Fortschalteinrichtung mit 6 Kontakteinrichtungen aufweist. Die Größe der· diskreten Schritte des Rotors für jede Kontakteinrichtung^- Zuordnung ergibt sich aus :

360 Grad χ 2

Mechanische Grade/Schritt =

48 Pole χ 12 Schritte/Zyklus = 1,25 Grad

Obwohl dies ein verhältnismäßig kleiner Winkel ist, ergibt sich aus bekannten Konstruktionsprinzipien, daß bei Erregung einer Eigenfreguenzen entsprechenden Resonanzschwingung des Motors, des Getriebes und des Mahlwerks durch derartige Stoßkräfte zu einer Zerstörung führende mechanische Beanspruchungen in dem Zahnradgetriebe aufgrund einer Drehmomentverstärkung auftreten können. Durch Begrenzung der beim schrittweisen Betrieb auf die Zänne auftretende Stoßkräfte kann bei dem beschriebenen Äusführungsbeispiel der Erfindung die Gefahr einer Bedor ZahnkrJif tu ant.ei Ir.nüißi g verringert worden.

BADORIGINAL

Leer sei te

Claims

Patentansprüche

( 1./Elektrische Anlaufsteuerung für ein Antriebssystem einer Last, die durch einen oder mehrere Synchronmotoren angetrieben wird, insbesondere für ein Mahlwerk, dadurch gekennzeichnet., daß eine Einrichtung (31) zur Zufuhr von erregendem Gleichstrom an die Feldwicklung jedes der Rotoren der Synchronmotoren (28,30) vorgesehen ist, daß eine Einrichtung (44) für eine zyklische Zufuhr einer Spannung zu jedem der Statoren der Synchronmotoren vorgesehen ist, um die Rotoren und die Last durch betreffende vorherbestimmte Beträge bei jeder zyklischen Zufuhr der Spannung zu betätigen, und daß eine eine Rückkoppelungsleitung (56) aufweisende Span- ■ nungssteuereinrichtung (46) vorgesehen ist, die die Größe der den Statoren zugeführten Spannung in Abhängigkeit von gefährdenden mechanischen Belastungskräften in dem Antriebssystem steuert, um die mechanischen Belastungskräfte zu verringern . -

Elektrische Anlaufsteuerung nach Anspruch 1, bei dem die Last über ein Zahnradgetriebe angetrieben wird, dadurch ge kenn zeichnet, daß die Synchronmotoren mit der Last über pneumatische oder hydraulische Kupplungen (20,22) gekuppelt werden,sobald die Kupplungen eingerückt und die Synchronmotoren synchronisiert sind, daß die Anlaufsteuerung eine Betätigungseinrichtung (44) zum Erregen der Synchron-

BAD ORfGINAt

motoren enthält, sowie eine Einrichtung (31) zur 2u.CuIu von Gleichstrom an die Feldwicklungen der Rotoren der Synchronmotoren und eine Einrichtung (44) zur zyklischen Zufuhr einer Gleichspannung an eine Statorwicklung jedes der Synchronmotoren, um die Rotoren und die Last durch betreffende vorherbestimmte Beträge nach jeder zyklischen Zufuhr der Spannung zu drehen, und daß eine rückgekoppelte Spannungssteuereinrichtung (36) vorgesehen ist, um die Größe der der Statorwicklung zugeführten Spannung in Abhängigkeit von mechanischen Belastungskräften einzustellen, die in dem Getriebe während der Drehung der Rotoren und der Last auftreten, können, um dadurch gefährdende mechanische Belastungskräfte zu verringern.

Elektrische Anlaufsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zei chnet, daß die Last ein Mahlwerk ist, daß das Getriebe ein an dem Mahlwerk angeordnetes Zahnrad (10) aufweist,/dessen Zähne die Zähne von Antriebsritzeln (12,14) ständig in einem kämmenden Eingriff stehen, daß die Antriebsritzel mit der Ausgangsseite der Kupplungen (20,22) verbunden sind, und daß die mit einer Rückkoppelungsleitung verbundene Spannungssteuereinrichtung mindestens an eine Fühlereinheit (54) angeschlossen ist, die in unmittelbarer Nähe des Zahnrads und eines betreffenden der daran angreifenden Antriebsritzel angeordnet ist, um ein Signal an die Spannungssteuereinrichtung (46) in Abhängigkeit von auftretenden mechanischen Belastungskräften zu liefern.

Elektrische Anlaufsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zei chnet, daß die Fühlereinrichtung ein elektromechanischer Wandler ist.

BAD ORIGlMAL