DE3343649C2

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Info

Publication number: DE3343649C2
Application number: DE3343649A
Authority: DE
Inventors: Anton 4650 Gelsenkirchen De Dinkelbach
Original assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Current assignee: Gebr Eickhoff Maschinenfabrik u Eisengiesserei GmbH
Priority date: 1983-12-02
Filing date: 1983-12-02
Publication date: 1990-07-12
Also published as: DE3343649A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zur Ausübung dieses Verfahrens erforderliche Schaltungsanordnung zur Steuerung eines als Gleichstromnebenschlußmotor ausgebildeten elektrischen Winden motors einer im Untertagebau in stark geneigter Lagerung ein gesetzten Walzenschrämmaschine. Ein derartiges Verfahren ist aus den Eickhoff-Mitteilungen, 1977, H. 3, S. 4-12 bekannt. Diesem Gleichstrommotor wird die elektrische Antriebsenergie für den Anker- und den Feldstromkreis über steuerbare Gleichrichter, vorzugsweise Siliziumzellen (Thy ristoren), zugeführt. Dabei sind die im Ankerstromkreis liegenden Gleichrichter für den Vierquadrantenbetrieb ausgelegt.The invention relates to a method and to exercise this Process necessary circuitry for controlling a designed as a DC shunt motor electric winches motors one in underground construction in strongly inclined storage set roller cutting machine. Such a procedure is from the Eickhoff messages, 1977, H. 3, pp. 4-12. This DC motor is the electrical drive energy for the armature and field circuit via controllable rectifiers, preferably silicon cells (Thy ristors). Here are the ones in the armature circuit Rectifiers designed for four-quadrant operation.

Es gehört zum vorbekannten Stand der Technik, Walzenschrämmaschi nen, die untertage in stark geneigten oder gar steil stehenden Flözen eingesetzt sind, mit einer oder mehreren Winden auszustat ten. Eine derartige Winde, die mit ihrem Antriebsrad beispielswei se in eine Zahnstange eingreift und die Walzenschrämmaschine über die Streblänge bewegt, wird von einem Gleichstromnebenschlußmotor angetrieben, dem die elektrische Antriebsenergie über steuerbare Gleichrichter zugeht.It is part of the prior art, roller cutting machine those who are underground in steeply inclined or even steep Seams are used to be equipped with one or more winches Such a winch, for example with its drive wheel engages in a rack and the roller cutting machine over the face length is moved by a DC shunt motor driven, which the electrical drive energy via controllable Rectifier approaches.

Die Winde einer so eingesetzten Walzenschrämmaschine ist vor allem bei der Bergfahrt hoch belastet. Hier hat sie nicht nur die An druckkraft für die als Lösewerkzeuge dienenden Schrämwalzen aufzu bringen, sondern sie muß auch die auf den Maschinenkörper einwir kende Hangabtriebskraft überwinden. Bei der Talfahrt gleitet dage gen der Maschinenkörper in stark geneigten Flözen unter dem Ein fluß der Hangabtriebskraft vielfach von selbst abwärts. In diesem Fall erzeugt die Winde nur die für den Werkzeugeingriff der beiden Schrämwalzen erforderlichen Andruckkräfte. Wird jedoch ein größe rer Ausbruch angefahren, so laufen beide Schrämwalzen leer um. Die Vorschubgeschwindigkeit der Walzenschrämmaschine nimmt in diesem Bereich zu, wird aber durch die Winde begrenzt, deren Gleichstrom nebenschlußmotor jetzt generatorisch arbeitet, also bremsend tätig ist, und die von ihm erzeugte elektrische Energie ins Netz ab gibt.The winch of a roller cutting machine used in this way is above all heavily loaded during the ascent. Here she has more than just the job pressure force for the scraper rollers serving as release tools bring, but it must also act on the machine body overcome the downward slope force. Dage slides on the descent towards the machine body in strongly inclined seams under the one the downward force of the river often descends automatically. In this Fall only generates the winch for the tooling of the two Cutting forces required pressure forces. However, will be a size If the excavation started, both cutting rollers run empty. The Feed speed of the roller cutting machine increases in this Area too, but is limited by the winds, their direct current shunt motor now works as a generator, i.e. braking and the electrical energy it generates is released into the grid gives.

Eine Phasenabschnittsteuerung für den treibenden oder bremsenden Windenbetrieb, muß für den Vierquadrantenbetrieb ausgelegt sein. Erst dann ist der Antriebsmotor in der Lage, in beiden Maschinen fahrtrichtungen antreibend oder bremsend auf das Windenantriebsrad einzuwirken. Diese Anschnittsteuerung arbeitet aber während des Bremsbe triebes nur dann fehlerfrei als Wechselrichter, wenn die Netzspannung nicht unter die Ankerspannung des als Genertor arbeitenden Gleichstromneben schlußmotors absinkt. Mit einer derart stark absinkenden Netzspan nung muß aber stets dann gerechnet werden, wenn die am Ende des Ausbruchs angelangte Walzenschrämmaschine mit ihren beiden Walzen bei voller Vorschubgeschwindigkeit wieder in den Abbaustoß ein fährt. In dieser Situation werden neben die im Vergleich zum Windenmotor sehr leistungsstarken Antriebsmotoren der bei den Schrämwalzen schlagartig motorisch hochbelastet, was regelmäßig zu einem starken Spannungsabfall des elektrischen Netzes führt und die Netzspannung unter die Ankerspannung des Gleichstromnebenschlußmotors der Winde absinken läßt.A trailing edge control for the driving or braking Winch operation, must be designed for four-quadrant operation. Only then is the drive motor able to work in both machines Driving directions or braking on the winch drive wheel act. However, this gate control works during braking only as an inverter, if the mains voltage is not below the Armature voltage of the DC auxiliary current working as a generator gate final motor sinks. With such a sharp drop in chip However, the calculation must always be made if the at the end of the Outbreak arrived roller cutting machine with its two rollers at full feed speed again in the excavation moves. In this situation, in addition to the very powerful drive motors compared to the winch motor, the the cutting rollers are suddenly subjected to high motor loads, which regularly leads to a sharp drop in voltage of the electrical Mains leads and the mains voltage below the armature voltage of the DC shunt motor can lower the winch.

Der im Bremsbetrieb als Wechselrichter arbeitende, mit Thyristoren ausgerüstete Gleichrichter ist netzgeführt. Seine Thyristoren ge ben während des Bremsbetriebes den vom generatorisch arbeitenden Nebenschlußmotor erzeugten Gleichstrom im Netztakt jeweils zu dem von ihnen freigegebenen Wicklungsstrang des Netzes ab. Da eine un ter die Ankerspannung des Gleichstromnebenschlußmotors abgefallene Netzspannung nicht in der Lage ist, den zuvor gezündeten, also auf Durchgang geschalteten Thyristor zu löschen und die Verbindung zum elektrischen Netz zu unterbrechen, kippt der Wechseltrichter und es sprechen die Sicherungen des elektrischen Netzes an, was augen blicklich zum Stillstand der Walzenschrämmaschine führt.The one working in the braking mode as an inverter, with thyristors Equipped rectifier is network-led. His thyristors ge ben during braking operation that of the generator working Shunt motor generated direct current in each case to the from them released winding phase of the network. Since an un ter the armature voltage of the DC shunt motor dropped Mains voltage is not able to ignite the previously ignited Pass through switched thyristor and clear the connection to To interrupt the electrical network, the inverter and it tilts the fuses of the electrical network address what eyes leads suddenly to a standstill of the roller cutting machine.

Ziel der Erfindung ist es, in solchen Situationen den ungewollten Stillstand einer Walzenschrämmaschine zu vermeiden. The aim of the invention is to avoid the unwanted in such situations Avoid standstill of a roller cutting machine.

Dazu geht die Erfindung von dem eingangs erläuterten Verfahren aus und schlägt vor, die zum Betrieb des Gleichstromnebenschlußmotors erforderliche Ankerspannung während der Talfahrt der Walzenschräm maschine durch Reduzieren des Felstroms zu verringern und auf ei nem Wert zu halten, der unterhalb der bei dieser Maschinenfahrt richtung gegebenenfalls auftretenden niedrigsten Netzspannung liegt. Die Ankerspannung eines Gleichstromnebenschlußmotors ist abhängig vom Feldstrom und von der Motordrehzahl, während die Mo tordrehzahl und das Motordrehmoment von der Stärke des Feldstromes und der Stärke des Ankerstromes abhängen. Daher kann die Anker spannung, ohne die Motordrehzahl zu verändern, durch Reduzieren des Feldstromes abgesenkt werden. Bei der Talfahrt benötigt die Winde einer Walzenschrämmaschine ohnehin nur eine geringe An triebsleistung, weil die Hangabtriebskräfte in Maschinenfahrtrich tung wirksam sind und die Winde bei ihrer Arbeit unterstützen. Folglich ist mit der Verringerung des Feldstromes und der dadurch bedingten Herabsetzung des Ankerdrehmomentes keine Verringerung der Marschgeschwindigkeit der Walzenschrämmaschine, also deren Ge winnungsleistung, verbunden. Ein unbeabsichtigter Maschinenstill stand bei der Talfahrt ist deshalb bei der erfindungsgemäßen Lö sung weitgehend ausgeschlossen bzw. nur in extremen Situationen denkbar. Die Feldschwächung von generatorisch arbeitenden Gleichstrommotoren zur Begrenzung der EMK ist an sich bekannt (z. B. Techn. Mitt. AEG-Telefunken, 1971, H. 6, S. 320-324).To this end, the invention is based on the method explained at the outset and suggests that to operate the DC shunt motor required anchor tension during the descent of the roller cutter machine by reducing the rock current and on egg to maintain a value below that for this machine run direction possibly occurring lowest mains voltage lies. The armature voltage of a DC shunt motor is depending on the field current and the motor speed, while the Mo door speed and the motor torque from the strength of the field current and depend on the strength of the armature current. Hence the anchor voltage without changing the engine speed by reducing of the field current can be reduced. When descending, the In any case, the winch of a roller cutting machine only has a slight start drive power because the downhill forces in the machine floor effective and support the winch in its work. Consequently, with the reduction in the field current and thereby due to a reduction in the armature torque, no reduction the marching speed of the roller cutting machine, i.e. its ge power output, connected. An unintentional machine shutdown stood at the descent is therefore the Lö according to the invention solution largely excluded or only in extreme situations conceivable. The field weakening of those working as generators DC motors to limit the EMF is on known (e.g. Techn. Mitt. AEG-Telefunken, 1971, H. 6, pp. 320-324).

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist der Feldbrücke des Gleichstromnebenschlußmotors ein Feldregler vorgeschaltet, der mit Hilfe eines der Motordrehrichtung entsprechenden Signals die Stär ke des Feldstromes in Abhängigkeit von der Maschinenfahrtrichtung steuert. Entsprechend der Polarität dieses Eingangssignals und der dadurch angezeigten Fahrtrichtung der Walzenschrämmaschine bildet der Feldregler ein Ausgangssignal, das die Thyristoren der Feld brücke innerhalb jeder einzelnen Spannungshalbwelle früher oder später zündet. Er reduziert so den Feldstrom bei der Talfahrt der Walzenschrämmaschine, hebt ihn aber auf seinen normalen Wert wie der an, wenn die Walzenschrämmaschine bergauf fährt.According to another feature of the invention, the field bridge of DC shunt motor upstream of a field controller, the with With the help of a signal corresponding to the direction of motor rotation, the strength ke of the field current depending on the machine direction controls. According to the polarity of this input signal and the thereby forming the direction of travel of the roller cutting machine the field controller has an output signal that the thyristors of the field bridge earlier or within each individual voltage half-wave ignites later. It thus reduces the field current when the valley descends Roller cutting machine, but lifts it to its normal value like which comes on when the roller cutting machine drives uphill.

Vorteilhaft ist es, wenn dem Feldregler des Gleichstromneben schlußmotors, dem nur ein die jeweilige Maschinenfahrtrichtung an zeigendes Signal zugeht, für beide Maschinenfahrtrichtungen je weils eine konstante Feldstromstärke zugeordnet ist. Eine derarti ge Zuordnung gestattet es, die Walzenschrämmaschine mittels zweier Feldstromeinstellungen zu steuern, von denen eine nur bei der Berg- und die andere nur bei der Talfahrt wirksam ist.It is advantageous if the field regulator of the direct current is in addition to end motor, which only one the respective machine direction signal is received, for both machine directions because a constant field current is assigned. Such a ge assignment allows the roller cutting machine to be used by means of two Control field current settings, one of which is only for the Uphill and the other is only effective when descending.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dar gestellt und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the figures asked and explained in more detail in the following description. It shows

Fig. 1 eine in einem geneigten Flöz eingesetzte Wal zenschrämmaschine; Figure 1 is a zenschrämmaschine used in an inclined seam Wal.

Fig. 2 ein Schaltschema. Fig. 2 is a circuit diagram.

Die Walzenschrämmaschine ist mit 1 bezeichnet. Sie besitzt zwei an je einem schwenkbaren Tragarm 2 angeordnete Schrämwalzen 3 mit de nen sie das geneigte gelagerte Flöz 4 löst. Dabei bewegt sie sich auf einem Strebfördermittel 5, das sich über die ganze Länge des Maschinenfahrweges erstreckt und unmittelbar neben dem hereinzuge winnenden Flöz 4 liegt. Eine mit dem Strebfördermittel 5 verbun dene Zahnstange 6 kämmt mit dem Antriebsrad 7 der Walzenschrämma schine 1. Auch diese Zahnstange 6 verläuft über die Länge des Ma schinenfahrweges und dient der Walzenschrämmaschine 1 nicht nur zur Fortbewegung, sondern auch zur Führung. Antriebsmotor 8, Winde 9 und die beiden Schrämköpfe 10, die mit je einem Tragarm 2 und der an den Tragarmenden befindlichen Schrämwalze 3 besetzt sind, bilden den Maschinenkörper. Alle diese Bauteile sind fest mitein ander verschraubt und auf einem nicht dargestellten gemeinsamen Rahmen angeordnet, der auf dem Strebfördermittel 5 aufliegt oder sich einerseits auf einer abbaustoßseitigen, nicht dargestellten Maschinenfahrbahn und andererseits auf der Zahnstange 6 abstützt. Beide Schrämwalzen 3 werden von einem gemeinsamen Motor 8 ange trieben, der mit dem Antriebsmotor 11 der Winde 9 über ein nicht dargestelltes Schrämkabel von der Strecke aus mit elektrischer An triebsenergie versorgt wird. The roll cutting machine is designated 1 . It has two scraper rollers 3, each arranged on a pivotable support arm 2 , with which it releases the inclined seam 4 . It moves on a face conveyor 5 , which extends over the entire length of the machine path and is located directly next to the seam 4 to be drawn in . One with the face conveyor 5 connected rack 6 meshes with the drive wheel 7 of the roller cutting machine 1 . This rack 6 also extends over the length of the machine path and serves the roller cutting machine 1 not only for locomotion, but also for guidance. Drive motor 8 , winch 9 and the two cutting heads 10 , each of which is equipped with a support arm 2 and the cutting roller 3 located on the support arm ends, form the machine body. All of these components are firmly screwed to each other and arranged on a common frame, not shown, which rests on the face conveyor 5 or is supported on the one hand on a mining-side, not shown machine track and on the other hand on the rack 6 . Both cutting rollers 3 are driven by a common motor 8 , which is supplied with the drive motor 11 of the winch 9 via a not shown cutting cable from the route with electrical drive energy.

Der Antriebsmotor 11 der Winde 9, der als Gleichstromnebenschluß motor ausgebildet ist, ist über ein nicht dargestelltes Unterset zungsgetriebe mit dem Antriebsrad 7 der Walzenschrämmaschine 1, das in die Verzahnung der Zahnstange 6 eingreift, getrieblich ver bunden. Seinem Anker geht, wie in der Fig. 2 schematisch darge stellt, die elektrische Energie des Drehstromnetzes über eine An kerbrücke 12 zu. Letztere ist als Phasenanschnittsteuerung ausge bildet, für den Vierquadrantenbetrieb ausgelegt und gestattet es, in beiden Fahrtrichtungen der Walzenschrämmaschine 1 den Gleich stromnebenschlußmotor 11 motorisch bzw. generatorisch zu betrei ben. Eine Feldbrücke 13 stellt die Verbindung der Feldwicklung 14 des Gleichstrommotors 11 mit dem elektrischen Netz her. Sowohl An kerregler 15 als auch Feldregler 16 sind netzgeführt und verbinden Motoranker und Feldwicklung 14 des Gleichstrommotors 11 im Verlauf einer Spannungshalbwelle im Takt der Netzfrequenz mit dem elektri schen Netz.The drive motor 11 of the winch 9 , which is designed as a direct current shunt motor, is via a reduction gear, not shown, with the drive wheel 7 of the roller cutting machine 1 , which engages in the toothing of the toothed rack 6 , a related party. His anchor goes, as shown in Fig. 2 schematically Darge, the electrical energy of the three-phase network via a kerbridge 12 to. The latter is formed as a phase gating control, designed for four-quadrant operation and allows the DC shunt motor 11 to operate in both directions by motor or generator in both directions of travel of the roller cutting machine 1 . A field bridge 13 connects the field winding 14 of the DC motor 11 to the electrical network. Both the ker controller 15 and the field controller 16 are network-guided and connect the motor armature and the field winding 14 of the DC motor 11 in the course of a voltage half-wave in time with the network frequency with the electrical network.

Um eine Überlastung des Antriebsmotors 8 der beiden Schrämwalzen 3 auszuschließen, wirkt der Belastungsstrom dieses Motors 8 regelnd auf die Drehzahl des Gleichstromnebenschlußmotors 11 der Winde 9 ein. Er reduziert die Vorschubgeschwindigkeit der Walzenschrämma schine 1 bei über einem vorgegebenen Wert ansteigendem Strom des Antriebsmotors 8 oder aber er vergrößert die Vorschubgeschwindig keit der Walzenschrämmaschine 1, wenn der Strom unter den vorgege benen Wert absinkt. Ein der Stromstärke dieses Antriebsmotors 8 entsprechendes Signal steht zusammen mit einem Sollwertsignal vor den Eingängen des Ankerreglers 15 an. Mit Hilfe eines Drehzahlreg lers 17, einer Umschaltlogik 18, eines Stromreglers 19 und eines Impulsbildners 20 erzeugt dieser Regler 15 Ausgangssignale, mit deren Hilfe er die Thyristoren der Ankerbrücke 12 früher oder spä ter zündet und sie im Takt des Drehstromnetzes, innerhalb einer Spannungshalbwelle, über einen mehr oder weniger langen Zeitab schnitt für den Belastungsstrom durchgängig macht. Auf diese Weise paßt der Ankerregler 15 den Ankerstrom des Windenmotors 11 der je weiligen Schrämwalzenbelastung an. In order to rule out overloading of the drive motor 8 of the two cutting rollers 3 , the load current of this motor 8 has a regulating effect on the speed of the DC shunt motor 11 of the winch 9 . It reduces the feed speed of the roller cutting machine 1 when the current of the drive motor 8 rises above a predetermined value, or else it increases the feed speed of the roller cutting machine 1 when the current drops below the predetermined value. A signal corresponding to the current of this drive motor 8 is present together with a setpoint signal in front of the inputs of the armature regulator 15 . With the help of a speed controller 17 , a switching logic 18 , a current controller 19 and a pulse generator 20 , this controller 15 generates output signals, with the aid of which it ignites the thyristors of the armature bridge 12 sooner or later and over them in time with the three-phase network, within a voltage half-wave makes a more or less long period for the load current consistent. In this way, the armature regulator 15 adjusts the armature current of the winch motor 11 to the respective cutting roller load.

Dem Feldregler 16 geht lediglich ein Steuersignal zu. dieses stammt von einem mit dem Anker des Gleichstromnebenschlußmotors 11 gekuppelten Tachogenerator 21 und zeigt dem Feldregler 16 die je weilige Fahrtrichtung der Walzenschrämmaschine 1 an. Je nach der Polarität dieses Signals liefert der Feldregler 16 einen die Thy ristoren der Feldbrücke 13 zündenden Steuerstrom und bestimmt in gleicher Weise durch früheres oder späteres Zünden der Thyristoren die Stärke des Feldstromes in Abhängigkeit von der Maschinenfahrt richtung.The field controller 16 only receives a control signal. This comes from a tachometer generator 21 coupled to the armature of the direct current shunt motor 11 and indicates to the field controller 16 the respective direction of travel of the roller cutting machine 1 . Depending on the polarity of this signal, the field controller 16 supplies a control current which ignites the thyristors of the field bridge 13 and, in the same way, determines the strength of the field current as a function of the machine travel direction by earlier or later ignition of the thyristors.

Man kann auch dem Feldregler 16 des Gleichstromnebenschlußmotors 11 zwei unterschiedliche, konstante Feldstromstärken zuordnen, von denen die größere bei der Bergfahrt und die kleinere bei der Tal fahrt der Walzenschrämmaschine 1 wirksam ist. In diesem Fall hat der Feldregler 16 nur die Aufgabe, in Abhängigkeit von der jewei ligen Maschinenfahrtrichtung, die jeweils richige Feldstromstärke auszuwählen und sie durch entsprechendes Steuern der Thyristoren in der Feldwicklung 14 wirksam werden zu lassen.You can also assign the field controller 16 of the DC shunt motor 11 two different, constant field currents, of which the larger when driving uphill and the smaller when driving down the roller cutting machine 1 is effective. In this case, the field controller 16 only has the task of selecting the correct field current in each case as a function of the respective machine direction of travel and of letting it take effect by appropriately controlling the thyristors in the field winding 14 .

Claims

1. A method for controlling a trained as a DC shunt motor electric winch motor 11 of a roller cutting machine used in a strongly inclined ter storage, which the electrical drive energy for the armature and the field circuit via controllable rectifier, preferably with silicon cells (thyristors) is supplied, the in the armature circuit Lying rectifier is designed for four-quadrant operation, characterized in that the armature voltage of the DC shunt motor ( 11 ) during the downward movement of the roller cutting machine ( 1 ) is reduced by reducing the field current and is kept at a value which is below that which may occur in this direction of travel lowest mains voltage.

2. Circuit arrangement for carrying out the method according to claim 1, characterized by one of the field bridge ( 13 ) of the direct current shunt motor ( 11 ) upstream field controller ( 16 ), the signal strength with the help of a motor direction of rotation Si the strength of the field current depending on the machine direction controls.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the field controller ( 16 ) of the direct current shunt motor ( 11 ) is assigned a different, constant field current strength for both machine directions of travel.