DE3623755C2

DE3623755C2 -

Info

Publication number: DE3623755C2
Application number: DE3623755A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 5270 Gummersbach De Buehne; Wolfgang Dipl.-Ing. 5275 Bergneustadt De Elter; Herbert Herhaus; Heiner Dipl.-Ing. 5270 Gummersbach De Kemmann
Original assignee: ABUS KG 5270 GUMMERSBACH DE
Current assignee: ABUS Kransysteme GmbH
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1989-09-28
Also published as: DE3623755A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überlastsicherung von elektrischen Motoren und von durch die elektrischen Motoren angetriebenen Hebezeugen, die mit zwei Geschwindigkeitsstufen ausgerüstet sind, wobei eine Schaltung vorgesehen ist, die zunächst nur den Betrieb in einer langsamen Geschwindigkeitsstufe zuläßt, ein der Belastung entsprechendes Meßsignal empfängt, das Meßsignal mit einem einstellbaren Maximalwert vergleicht, bei Überschreitung des Maximalwertes die elektrischen Motoren abschaltet und bei Nichtüberschreitung des Maximalwertes den Betrieb für eine schnelle Geschwindigkeitsstufe freigibt.The invention relates to a device for overload protection of electric motors and by that electric motors powered hoists with two Speed levels are equipped with a circuit is provided, initially only operating in one slow speed allows one of the load receives the corresponding measurement signal, the measurement signal with a adjustable maximum value compares if exceeded the maximum value switches off the electric motors and if the maximum value is not exceeded, operation for releases a fast speed level.

Überlastsicherungen an Hebezeugen mit zwei Geschwindigkeitsstufen bieten nicht nur die Möglichkeit, bei Erkennung einer Überlast die Hubbewegung abzuschalten, sondern auch weitgehend zu verhindern, daß eine Überlast plötzlich mit der schnellen Hubgeschwindigkeit angehoben wird. Eine solche Einrichtung wie sie auch im Oberbegriff des Anspruchs 1 wiedergegeben ist, wird in der DE-AS 30 58 712 beschrieben. Die dort beschriebene Überlastsicherung läßt zunächst Hubbewegungen sowohl mit der langsamen, als auch mit der schnellen Geschwindigkeit zu, solange eine geringe Teillast, z. B. 20% der Nennlast des Hebezeuges, unterschritten bleibt. Wird diese Teillast überschritten, wird die schnelle Hubgeschwindigkeit für eine gewisse, vorgegebene Zeit gesperrt, bis davon ausgegangen werden kann, daß eine zuvor aus dem schlaffen Seil angehobene Last auch vollständig abgehoben hat, d. h. keine weitere Lastzunahme zu erwarten ist. Ist während dieser Zeit keine Überlast registriert worden, wird sodann die schnelle Hubgeschwindigkeit wieder freigegeben, andernfalls auch die langsame Hubgeschwindigkeit gesperrt.Overload protection on hoists with two speed levels not only offer the possibility of detection switch off the lifting movement in the event of an overload, but also largely to prevent an overload suddenly with the fast lifting speed is raised. A such facility as reproduced in the preamble of claim 1, is in the DE-AS 30 58 712 described. The overload protection described there initially allows both lifting movements with the slow as well as the fast speed too, as long as a low partial load, e.g. B. 20% of the nominal load of the Hoist remains below. Will this part load is exceeded, the fast lifting speed for locked for a predetermined amount of time until assumed can be that one previously from the slack rope has lifted the load fully, d. H. no further load increase is expected. Is during this If no overload has been registered, the fast lifting speed released again, otherwise the slow lifting speed is also blocked.

Ähnliche Einrichtungen werden in der DE 32 47 369 C2 und der DE 29 30 439 A1 beschrieben.Similar devices are described in DE 32 47 369 C2 and described in DE 29 30 439 A1.

Aus der DE 32 47 369 C2 ist eine Schaltungsanordnung für die Lastbegrenzung und Überlastsicherung eines Hubwerkantriebes mit zwei Hubgeschwindigkeiten bekannt. Bei dieser Schaltungsanordnung sind nur noch zwei Meßeinheiten erforderlich, eine für die Teillast, auf die der Teillastschalter anspricht, und eine andere für die Grenzlast, auf die der Grenzlastschalter anspricht. Insgesamt handelt es sich um eine spezielle Relais-Schaltung, wobei ein Teillastschalter ein Teillastrelais und ein Grenzlastschalter ein Grenzlastrelais steuert. Ferner ist ein Zeitstufenrelais vorhanden.DE 32 47 369 C2 describes a circuit arrangement for the load limitation and overload protection of a hoist drive known with two lifting speeds. At this Circuit arrangement only two measuring units are required, one for the part load to which the part load switch responds, and another for the limit load to which the limit switch responds. Overall, it is around a special relay circuit, being a part load switch a partial load relay and a limit switch Limit load relay controls. There is also a timer relay available.

Aus der DE 29 30 439 A1 ist ein Verfahren zur Sicherung eines mit wenigstens zwei verschiedenen Hubgeschwindigkeiten arbeitenden Hebezeugs bekannt, wobei während des Straffens eines Hubseiles die Hubseilkraft ermittelt und beim Überschreiten eines vorgebbaren Grenzwertes von einer höheren auf eine geringere Hubgeschwindigkeit umgeschaltet wird, wobei ferner die Hubseilkraftänderung als Funktion der Zeit ermittelt wird und die Verminderung der Hubgeschwindigkeit bei einem zu der Differenz zwischen der maximal zulässigen und der momentanen Hubseilkraft proportionalen Wert ausgelöst wird. Ferner ist hieraus eine Vorrichtung mit einem Fühler zur Feststellung der momentanen Hubseilkraft bekannt, dessen Ausgangssignal einem Aufbereiter zugeführt wird. Zur Bildung einer ersten Ausgangsgröße differenziert der Aufbereiter das zugeführte Signal nach der Zeit. Ferner wird zur Bildung einer zweiten Ausgangsgröße ein bestimmter Wert errechnet. Ein Komparator vergleicht die beiden Ausgangsgrößen des Aufbereiters. Nur bei einer Übereinstimmung beider Ausgangsgrößen wird ein erster Schalter in der Steuerung des Hebezeugs betätigt, mit dem die Hubgeschwindigkeit rückgeschaltet wird. Bei Erreichen eines vorgebbaren Schwellenwertes wird ein zweiter Schalter betätigt, durch den die Hubbewegung abgeschaltet wird.DE 29 30 439 A1 describes a method for securing one with at least two different lifting speeds working hoist known, during the Tensioning a hoist rope determines the hoist rope force and when a predefinable limit of one is exceeded higher to a lower lifting speed is, the change in hoisting rope force as a function the time is determined and the reduction in lifting speed at one to the difference between the maximum permissible and proportional to the current lifting rope force Value is triggered. This is also a Device with a sensor for determining the current Hoist rope power known, the output signal of a conditioner is fed. To form a first output variable the conditioner differentiates the supplied signal after the time. It is also used to form a second output variable a certain value is calculated. A comparator compares the two output variables of the conditioner. Just if the two output variables match, a first switch in the hoist control operated, with which the lifting speed is switched back. At A predetermined threshold value is reached second switch operated by the stroke movement is switched off.

Aus der US 29 92 365 ist eine Leistungs-Meßeinrichtung für Wechselstrom bekannt. Es wird von der Überlegung ausgegangen, daß übliche Meßeinrichtungen für Wechselstrom nicht ausreichen, um ELektromotoren oder andere Einrichtungen vor Überlast zu schützen. Es werden daher in separaten Kanälen die jeweiligen Werte der elektrischen Spannung einerseits und der Stromstärke andererseits gemessen oder registriert. Die Spannung wird von zwei Phasen der Stromleitungen zu beispielsweise einem Motor über einen Transformator abgeleitet und die Stromstärke entsprechend von der dritten Phase. Spannung und Stromstärke werden dann in bestimmter Weise moduliert, gleichgerichtet und schließlich einander überlagert. Bei auftretenden Spitzenwerten, die bestimmte vorgegebene Grenzwerte überschreiten, wird durch eine angeschlossene Steuereinheit der Elektromotor abgeschaltet.From US 29 92 365 is a power measuring device for AC known. It is assumed that that conventional measuring devices for alternating current are not are sufficient to provide electric motors or other devices To protect overload. It is therefore in separate channels the respective values of the electrical voltage on the one hand and the current on the other hand measured or registered. The voltage is supplied by two phases of the power lines for example derived from a motor via a transformer and the amperage correspondingly from the third Phase. The voltage and current are then specified Modulated in a way, rectified and finally each other overlaid. When peak values occur, the specific exceed the specified limit values is indicated by a connected control unit the electric motor is switched off.

Alle Einrichtungen nach dem zuvor beschriebenen Stand der Technik benötigen einen besonderen Geber zur Ermittlung der vom Antrieb betätigten bzw. der am Hebezeug hängenden Last.All facilities according to the status of Technology require a special encoder to determine the operated by the drive or the load hanging on the hoist.

Ausgehend von der zu Anfang angegebenen Einrichtung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Überlastsicherung hinsichtlich Fehlbedienung und Meßgenauigkeit weiter zu verbessern.Based on the facility specified at the beginning the invention has the object of overload protection with regard to incorrect operation and measuring accuracy continue to improve.

Die gestellte Ausgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Zähler vorgesehen ist, durch den ein zu häufiges Einschalten der elektrischen Motoren mit der langsamen Geschwindigkeitsstufe festgestellt wird und der ein Überlastsignal auslöst, so daß die elektrischen Motoren abgeschaltet werden, daß, nachdem die Anlaufströme der elektrischen Motoren abgeklungen sind, Motorstrom, Motorspannung und Phasenverschiebung zwischen Motorstrom und Motorspannung ermittelt werden und daß aus dem Motorstrom, der Motorspannung und der Phasenverschiebung das Meßsignal gebildet wird.According to the invention, the posed issue is solved by that a counter is provided by which too frequent Turn on the electric motors with the slow Speed level is determined and the an overload signal triggers so that the electric motors are switched off be that after the starting currents of the electrical Motors have decayed, motor current, motor voltage and phase shift between motor current and motor voltage be determined and that from the motor current, the Motor voltage and the phase shift the measurement signal is formed.

Auf diese Weise ergeben sich mehrere wesentliche Vorteile. Einmal ergibt sich eine konstruktive Vereinfachung, da keine mechanischen Komponenten, wie statische Lastmeßaufnehmer, benötigt werden. Ferner ergibt sich im Vergleich mit üblicherweise eingesetzten Seikraftmeßaufnehmern ein Gewinn an Hakenhöhe. Schließlich läßt sich der Kostenaufwand für die Einrichtung wesentlich vermindern.In this way, there are several major advantages. First, there is a constructive simplification, because no mechanical components, such as static load sensors, are needed. Furthermore, there is a comparison with commonly used seismic sensors Gain in hook height. Finally, the cost can be reduced reduce significantly for the facility.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Claims 2 to 6 marked.

Im Unterschied zu Verfahren, bei denen ein besonderer Geber für die Ermittlung der Last eingesetzt wird, ist es bei dem vorliegenden Verfahren nicht möglich, während des Stillstands des Antriebsmotors bzw. der Antriebsmotoren sowie während der Ein- und der Umschaltzeit, die der Antriebsmotor benötigt, um seine Solldrehzahl zu erreichen, die Größe der Last zu erfassen. Somit ist im Moment des Einschaltens des Antriebs die Größe der Last zunächst unbekannt. Um in dieser Zeit größere Hubbewegungen zu verhindern, wird zunächst nur der Betrieb des Hebezeugs in der langsamen Geschwindigkeitsstufe zugelassen. Erst nach Ablauf einer Lastmessung in der langsamen Geschwindigkeitsstufe wird bei Nichtüberschreitung der zulässigen Last die schnelle Geschwindigkeit freigegeben, andernfalls beide Hubbewegungen gesperrt. Der Zähler verhindert einen andauernden Tippbetrieb ausschließlich in Einschaltzeiten.In contrast to procedures in which a special donor is used to determine the load, it is with the current procedure not possible during standstill the drive motor or the drive motors and during the switch-on and switchover times that the drive motor needed to reach its target speed, the To measure the size of the load. So at the moment of turning on of the drive the size of the load is initially unknown. In order to prevent larger lifting movements during this time, initially only the operation of the hoist in the allowed slow speed level. Only after Process of a load measurement in the slow speed level If the permissible load is not exceeded, the fast speed released, otherwise both Stroke movements blocked. The counter prevents you continuous jog mode only during switch-on times.

In der Praxis ist es wichtig, daß nach dem Ein- oder Umschalten des Antriebsmotors während einer Zeit von etwa 0,1 bis 0,3 sec der Meßvorgang ausgeblendet ist und daß eine interne Logik vorgesehen ist, so daß während dieser Zeit nur ein Antrieb mit langsamer Geschwindigkeit ermöglicht ist. Hierbei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß während des Einschaltens eines Elektromotors, insbesondere eines Hubmotors, für das bevorzugte vorliegende Anwendungsgebiet, während einer Zeit von 0,1 bis 0,3 sec, ein Anlaufstrom entsteht, der das fünf- bis achtfache des Nennstroms betragen kann, so daß während dieser Anfangszeit eine Lastmessung nicht möglich ist, zumindest nicht sinnvoll wäre. Die interne Logik vermeidet dabei größere Hubbewegungen während dieses Einschaltvorgangs und erlaubt zunächst nur den Betrieb des Antriebs mit langsamer Geschwindigkeit, insbesondere ein Heben des Hebezeugs im Feinhub. Erst nach Ablauf einer Meßzeit im Feinhub wird dann der Ausgang für die schnelle Geschwindigkeit freigegeben. Ein in der Praxis häufig angewendeter schneller Tippbetrieb während der langsamen Geschwindigkeit führt ebenfalls nicht zu irgendwelchen Schäden.In practice it is important that after entering or Switching the drive motor for a time of about 0.1 to 0.3 sec the measuring process is hidden and that internal logic is provided so that during this Only one drive with slow speed allowed is. This is based on the knowledge that while switching on an electric motor, in particular a lifting motor, for the preferred field of application, for a time of 0.1 to 0.3 sec Starting current is generated which is five to eight times the nominal current can be so that during this initial period a load measurement is not possible, at least not sensible would. The internal logic avoids larger lifting movements during this turn-on and allowed initially only the operation of the drive with slower Speed, especially lifting the hoist in the Fine stroke. Only after a measuring time in the fine stroke is then the output for fast speed released. A faster used frequently in practice Jog mode during slow speed also not for any damage.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung im Schema dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing is an embodiment of the invention Establishment shown in the scheme, namely shows

Fig. 1 einen Teil einer elektrischen Schaltung, Fig. 1 shows a part of an electrical circuit,

Fig. 2 einen zweiten Teil einer elektrischen Schaltung, der zu dem Schaltungsteil nach Fig. 1 hinzugehört, Fig. 2 shows a second part of an electrical circuit, the added part of the circuit portion of FIG. 1,

Fig. 3 Einzelheiten zu prinzipiellen Vorgängen und Fig. 3 details of basic processes and

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Deckel eines Gerätegehäuses. Fig. 4 is a plan view of the lid of a device housing.

Zur besseren Übersicht ist der Schaltplan gemäß den eingezeichneten strichpunktierten Linien in verschiedene Funktionsblöcke gegliedert, die mit den Blockbezeichnungen Ia, Ib und II bis XI versehen sind.For a better overview, the circuit diagram is shown in the dash-dotted lines in different Functional blocks structured with the block designations Ia, Ib and II to XI are provided.

Der Funktionsblock Ia enthält einen Stromwandler Tr 1, der auf der Sekundärseite einen dem Primärstrom proportionalen Strom im Verhältnis ¹/₃₀₀₀ erzeugt. Dabei ist der Primärstrom der Strom der Phase L 3 (Block II) eines Elektromotors, wobei es sich beispielsweise um einen Feinhubmotor oder die hochpolige Wicklung eines polumschaltbaren Motors handelt. Die Widerstände R 8, R 9 und R 10 ergeben eine in einem gewissen Verhältnis zu ihnen stehende errechenbare Spannung am Punkt P 1. Die weiteren Bauteile des Blocks Ia bilden einen Trigger, das heißt an Punkt b liegt ein Signal von etwa +12 V, kurz Hi genannt, an, wenn der Feinhub des Motors in Betrieb ist, also ein Feinhubstrom durch den Stromwandler Tr 1 fließt. Fließt kein Strom durch den Stromwandler Tr 1, so liegt bei b das Signal etwa +2 V, kurz Lo genannt, an. Zu diesem Zweck wird über die Diode D 2 und den Widerstand R 11 der Kondensator C 3 negativ aufgeladen, jedoch wegen der Diode D 3 bis maximal etwa -0,6 V. Unterschreitet diese Spannung den Wert am +-Eingang des Operationsverstärkers OV 1, so springt der Ausgang von OV 1 auf etwa +12 V. Wird nun der Strom des Feinhubes gleich null, so lädt sich der Kondensator C 3 über den Widerstand R 12 auf die Spannung am Knotenpunkt zwischen den Widerständen bzw. der Diode R 13, D 4, R 12 und R 22 auf. An diesem Knotenpunkt liegt stets etwa +0,6 V Spannung an. Überschreitet die Spannung am +-Eingang des Operationsverstärkers OV 1 (Spannung am Kondensator C 3) den Wert von etwa +0,25 V, so springt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers OV 1 auf -12 V, das heißt der Punkt b liegt auf "Lo". Zu erwähnen sind noch die Widerstände R 17, R 15 und R 16 sowie die Diode D 5, die wie dargestellt geschaltet sind.Function block Ia contains a current transformer Tr 1, which generates a current proportional to the primary current in the ratio ¹ / ₃₀₀₀ on the secondary side. The primary current is the current of phase L 3 (block II) of an electric motor, which is, for example, a fine-stroke motor or the high-pole winding of a pole-changing motor. The resistors R 8, R 9 and R 10 result in a calculable voltage at point P 1 which is in a certain relation to them. The other components of block Ia form a trigger, that is to say a signal of approximately +12 V is present at point b . abbreviated Hi, on when the fine stroke of the motor is in operation, i.e. a fine stroke current flows through the current transformer Tr 1 . If no current flows through the current transformer Tr 1, the signal at b is approximately +2 V, or Lo for short. For this purpose, the capacitor C 3 is negatively charged via the diode D 2 and the resistor R 11 , but because of the diode D 3 to a maximum of approximately -0.6 V. If this voltage falls below the value at the + input of the operational amplifier OV 1, so the output jumps from OV 1 to about +12 V. If the current of the fine stroke is now zero, the capacitor C 3 charges via the resistor R 12 to the voltage at the node between the resistors or the diode R 13, D. 4, R 12 and R 22 . There is always approximately +0.6 V voltage at this node. If the voltage at the + input of the operational amplifier OV 1 (voltage at the capacitor C 3 ) exceeds the value of approximately +0.25 V, the output voltage of the operational amplifier OV 1 jumps to -12 V, ie the point b is at "Lo ". To be mentioned are the resistors R 17, R 15 and R 16 and the diode D 5, which are connected as shown.

Block Ib entspricht schaltungsmäßig im wesentlichen dem Block Ia. Es sind also wiederum ein Transformator Tr 2 und Widerstände R 18, R 19 und R 20 vorgesehen, wodurch an Punkt P 2 eine Spannung gebildet wird, die in einem bestimmten Verhältnis zu diesen Widerständen steht. Dieser Schaltungsteil gemäß Block Ib, wiederum mit weiteren Dioden D 6, D 7 und D 8, weiteren Widerständen R 21, R 24, R 25, R 26, einem Kondensator C 4 und einem Operationsverstärker OV 2, ist für den Haupthub des betreffenden Motors bzw. für die schnelle und niedrigpolige Wicklung des Motors bestimmt. Aus diesem Grunde sind die Werte für die Widerstände R 18, R 19 und R 20 entsprechend anders als die Werte der Widerstände im Block Ia gewählt. Die Ausgangsspannung ergibt sich an Punkt c. In terms of circuitry, block Ib essentially corresponds to block Ia. A transformer Tr 2 and resistors R 18, R 19 and R 20 are again provided, whereby a voltage is formed at point P 2 which is in a certain ratio to these resistors. This circuit part according to block 1b, again with further diodes D 6, D 7 and D 8, further resistors R 21, R 24, R 25, R 26, a capacitor C 4 and an operational amplifier OV 2, is for the main stroke of the motor in question or for the fast and low-pole winding of the motor. For this reason, the values for the resistors R 18 , R 19 and R 20 are selected differently than the values of the resistors in block Ia. The output voltage results at point c.

Gemäß Block II wird mittels der Widerstände R 1, R 2, R 3 und R 4 ein künstlicher Sternpunkt gebildet, der das Massepotential der Schaltung festlegt. Die Widerstände R 1, R 2, R 3, R 4 sind mit den Phasenleitern L 1, L 2, L 3 verbunden. An Punkt P 3 liegt eine zu der Spannung an dem Phasenleiter L 3 proportionale Wechselspannung an, die jedoch wegen des Kondensators C 1 zeitlich phasenverschoben ist. Über Diode D 1, Widerstand R 5, Transistor T 1 und Widerstand R 6 wird daraus ein invertiertes Rechtecksignal an Punkt P 4 gebildet.According to block II, an artificial star point is formed by means of the resistors R 1, R 2, R 3 and R 4 , which defines the ground potential of the circuit. The resistors R 1, R 2, R 3, R 4 are connected to the phase conductors L 1, L 2, L 3 . At point P 3 there is an AC voltage which is proportional to the voltage on the phase conductor L 3 , but which is phase-shifted due to the capacitor C 1 . An inverted square-wave signal at point P 4 is formed therefrom via diode D 1, resistor R 5, transistor T 1 and resistor R 6 .

Das Schaltungsteil gemäß Block III erzeugt jede vierte Netzperiode, also alle 80 ms, einen kurzen, etwa 0,5 bis 1 ms dauernden, positiven Impuls, der in Block IV verwertet wird. Dazu wird das Signal an Punkt P 4 zunächst durch den Schmitt-Trigger ST 2 invertiert. Der Zähler 1 wird als Frequenzteiler, das heißt für die Teilung durch 4, verwendet. Der vorerwähnte kurze Impuls wird bei einem Übergang von Hi nach Lo des Ausgangs des Zählers COUNTER 1 erzeugt. Am PIN 9 des Gatters NOR 3 liegt ein Lo-Signal an, während das Signal an PIN 8 invertiert und über R 7 und C 2 zeitlich verzögert auftritt, das heißt erst nach etwa 0,5 bis 1 ms von Lo auf Hi steigt. Während dieser Zeit ist der Ausgang von NOR 3 auf Hi. Zwischengeschaltet ist noch, wie dargestellt, ein weiterer Schmitt-Trigger ST 3 (Invertierung des Ausgangssignals des Zählers COUNTER 1). Block IV enthält einen invertierenden Integrator, der die Summe der Signale an den Punkten P 1 und P 2 zeitlich integriert.The circuit section according to block III generates a short positive pulse lasting approximately 0.5 to 1 ms every fourth network period, ie every 80 ms, which is used in block IV. For this purpose, the signal at point P 4 is first inverted by the Schmitt trigger ST 2 . Counter 1 is used as a frequency divider, i.e. for division by 4. The short pulse mentioned above is generated when the output of the counter COUNTER 1 changes from Hi to Lo. A Lo signal is present at PIN 9 of gate NOR 3 , while the signal at PIN 8 is inverted and occurs with a time delay via R 7 and C 2 , that is, it only increases from Lo to Hi after about 0.5 to 1 ms. During this time the output from NOR 3 is Hi. Another Schmitt trigger ST 3 is interposed, as shown, (inversion of the output signal of the counter COUNTER 1 ). Block IV contains an inverting integrator, which integrates the sum of the signals at points P 1 and P 2 in time.

Der Schalter S 2 moduliert das Meßsignal des Stromes in Abhängigkeit vom Rechtecksignal am Punkt P 4 aus Block II, so daß die maximale Ausgangsspannung des in Block IV enthaltenen Integrators proportional zu I × cos (ϕ-ϕ₀) wird, wenn der Motorstrom um einen Phasenwinkel d hinter der Spannung am Phasenleiter L 3 nachläuft und in Block II eine zeitliche Verzögerung der Spannung an Punkt P 4 gegenüber der Spannung am Phasenleiter L 3 von ϕ₀ ≈ 20° erzeugt wurde. Diese Zusammenhänge sind aus der Fig. 3 zu entnehmen, wo die betreffenden Spannungen über die Zeit t schematisch aufgetragen sind. Die schraffiert eingezeichnete Fläche stellt die für den Integrationsvorgang wirksame Eingangsspannung dar. Das RC-Glied mit dem Widerstand R 27 und dem Kondensator C 6 dämpft sehr kurze Störspannungsspitzen.The switch S 2 modulates the measurement signal of the current as a function of the square-wave signal at point P 4 from block II, so that the maximum output voltage of the integrator contained in block IV becomes proportional to I × cos ( ϕ - ϕ ₀) when the motor current is one d phase angle behind the voltage on phase conductor L 3 and runs after a time delay has been generated in the voltage at point P 4 with respect to the voltage on phase conductor L 3 of φ ₀ ≈ 20 ° in block II. These relationships can be seen from FIG. 3, where the voltages in question are plotted schematically over time t . The hatched area represents the input voltage effective for the integration process. The RC element with the resistor R 27 and the capacitor C 6 dampens very short interference voltage peaks.

Vor dem Integrator (Operationsverstärker OV 3, Diode D 10, Kondensator C 5 und Schalter S 1, die, wie dargestellt, parallel zueinander geschaltet sind) ist noch ein Schalter S 4 mit dem Schalter S 2 in Reihe geschaltet. Der Schalter S 4 ist während der Anlaufzeit des Motors bzw. der Motoren geöffnet. Die Ansteuerung erfolgt durch den Ausgang des UND-Gatters AND 3 (Block IX, VII und VI, Bezugszeichen e). Dadurch wird ein Aufladen des Kondensators C 5 während des Ein- bzw. Umschaltvorgangs verhindert.Before the integrator (operational amplifier OV 3, diode D 10, capacitor C 5 and switch S 1, which, as shown, are connected in parallel to one another), a switch S 4 is connected in series with the switch S 2 . Switch S 4 is open during the start-up time of the motor or motors. The control takes place through the output of the AND gate AND 3 (block IX, VII and VI, reference symbol e ). This prevents charging of the capacitor C 5 during the switch-on or switchover process.

Block V ist dazu bestimmt, eine variable Referenzspannung für Block VI zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird von Punkt P 3 (Block II, Bezugszeichen a) eine zu der Spannung am Phasensleiter L 3 proportionale Wechselspannung über Diode D 12 gleichgerichtet und mittels Widerstände R 29 und R 30 und Kondensator C 7 geglättet. Der Operationsverstärker OV 4 arbeitet als Differenzverstärker, dessen Ausgangsspannung bei einer Netzspannung von etwa 390 V an den Phasenleitern L 1, L 2, L 3 verschwindet. Diese Ausgangsspannung bildet den netzspannungsabhängigen Anteil an der Referenzspannung, der variabel am Potentiometer R 34 abgegriffen werden kann. Der Operationsverstärker OV 5 arbeitet aufgrund der Beschaltung als invertierender Addierer. Für die Bildung der Referenzspannung wird ein konstanter Anteil +11 V × R 37/R 36 gebildet, zu welchem bei Betrieb im Feinhub des Motors mittels Schalter S 3 die Spannung am Potentiometerabgriff, um -R 37/R 35 verstärkt, addiert wird. Die Diode D 13 schützt den C-MOS-Schalter S 3 vor größeren negativen Spannungen. Weitere Widerstände R 31, R 32 und R 33 sind, wie dargestellt, geschaltet.Block V is designed to generate a variable reference voltage for Block VI. For this purpose, point P 3 (block II, reference symbol a ) rectifies an AC voltage proportional to the voltage on phase conductor L 3 via diode D 12 and smoothed by means of resistors R 29 and R 30 and capacitor C 7 . The operational amplifier OV 4 works as a differential amplifier, the output voltage of which disappears at a mains voltage of approximately 390 V on the phase conductors L 1, L 2, L 3 . This output voltage forms the part of the reference voltage that is dependent on the mains voltage and can be tapped variably at the potentiometer R 34 . The operational amplifier OV 5 works due to the wiring as an inverting adder. A constant component +11 V × R 37 / R 36 is formed for the formation of the reference voltage, to which the voltage at the potentiometer tap, amplified by - R 37 / R 35 , is added during operation in the fine stroke of the motor by means of switch S 3 . The diode D 13 protects the C-MOS switch S 3 from larger negative voltages. Further resistors R 31, R 32 and R 33 are connected as shown.

Im Block VI dient der Operationsverstärker OV 6 als Komparator und erzeugt am Ausgang ein Hi-Signal, wenn die Integratorspannung (vgl. Block IV) die Referenzspannung übersteigt. Der Widerstand R 28 und die Diode D 11, die entsprechend R 17/D 5 und R 26/D 8 in Block Ia und Ib geschaltet sind, erheben den Lo-Level der Operationsverstärker OV 6 von etwa -12 V auf ein für die CMOS-Bausteine passendes Niveau von etwa 0 bis 2 V.In block VI, the operational amplifier OV 6 serves as a comparator and generates a Hi signal at the output when the integrator voltage (cf. block IV) exceeds the reference voltage. The resistor R 28 and the diode D 11, which are connected in accordance with R 17 / D 5 and R 26 / D 8 in blocks Ia and Ib, raise the Lo level of the operational amplifier OV 6 from about -12 V to one for the CMOS -Building levels of about 0 to 2 V.

Fig. 2 zeigt ein Schaltungsteil, das im Anschluß und als Einheit mit dem Schaltungsteil nach Fig. 1 zu sehen ist, und zwar beinhaltet Fig. 2 den Logikteil der Schaltung. Block VII dient zur Ausblendung des Überlastsignals während des Einschaltvorgangs. Bei einer von Lo nach Hi gehenden Flanke an Punkt b wird die Spannung am Knotenpunkt von Kondensator C 8, Widerstand R 38, Diode D 14 und Schmitt- Trigger ST 6 kurzzeitig positiv. Während dieser Zeit ist der Ausgang von ST 6 auf Lo und damit auch das Signal an PIN 5 des UND-Gatters AND 2. An Punkt b erfolgt Eingabe "langsam ein" und an Punkt c die Eingabe "schnell ein". Kondensator C 9, Widerstand R 39, Diode D 15 und Schmitt- Trigger ST 5 sind entsprechend der vorigen Erläuterung über UND-Gatter AND 1 geschaltet. Fig. 2 shows a circuit part, which can be seen in connection and as a unit with the circuit part according to Fig. 1, namely Fig. 2 contains the logic part of the circuit. Block VII serves to suppress the overload signal during the switch-on process. With a flank going from Lo to Hi at point b , the voltage at the node of capacitor C 8, resistor R 38, diode D 14 and Schmitt trigger ST 6 becomes briefly positive. During this time, the output from ST 6 to Lo and thus also the signal at PIN 5 of the AND gate AND 2 is entered at point b "slowly on" and at point c the entry "quickly on". Capacitor C 9, resistor R 39, diode D 15 and Schmitt trigger ST 5 are connected in accordance with the previous explanation via AND gate AND 1 .

Block VIII besteht im wesentlichen aus zwei NOR-Gattern NOR 2 und NOR 4, die als Flip-Flop geschaltet sind, wodurch der Überlastzustand gespeichert wird. Das Flip-Flop wird einmal durch Hi-Signal am Ausgang von AND 2 und zum anderen durch ein Hi-Signal am Ausgang des Zählers COUNTER 2 gemäß Block IX gesetzt. Das Zurücksetzen geschieht durch das Reset-Signal gemäß Block X. Zu erwähnen sind noch die Diode D 17 und der Widerstand R 47, die wie gezeichnet geschaltet sind.Block VIII essentially consists of two NOR gates NOR 2 and NOR 4, which are connected as a flip-flop, as a result of which the overload state is stored. The flip-flop is set on the one hand by a Hi signal at the output of AND 2 and on the other hand by a Hi signal at the output of the counter COUNTER 2 in accordance with block IX. The reset is done by the reset signal according to block X. Also to be mentioned are the diode D 17 and the resistor R 47, which are connected as shown.

Block IX enthält zunächst die Ansteuerung des Zählers COUNTER 2. Gezählt werden die von Lo nach Hi gehenden Flanken des Signals bei b mit der Bedeutung: Langsame Geschwindigkeit bzw. Feinhub ein. Gelöscht wird der Zählerstand nach Ablauf der Einschaltzeit, wobei auf PIN 9 von AND 3 verwiesen wird, bei Betrieb im Feinhub oder bei einem Reset-Signal über Diode D 16. Weiterhin enthält Block IX eine Schaltung zur Freigabeverzögerung des Haupthubs des elektrischen Antriebs bzw. Motors über Relais K 2. Dies wird realisiert durch NOR-Gatter NOR 1, Widerstand R 40, Kondensator C 10 und den Schmitt-Trigger ST 4. Über die Diode D 27 entlädt sich der Kondensator C 10 nach dem Abschalten des Motors bzw. des Hebezeugs sehr schnell und damit wird auch bei schnellem Tippbetrieb stets eine neue Freigabeverzögerung der schnellen Hubgeschwindigkeit erzwungen. Erst nach Ablauf der durch Widerstand R 40 und Kondensator C 10 bestimmten Zeit nach dem Einschalten wird der Ausgang des Schmitt-Triggers ST 4 und damit der Eingang des UND- Gatters AND 4 auf Hi geschaltet. Ohne Überlastzustand schaltet dann das Relais K 2 in die Arbeitsstellung. Die weiterhin vorhandenen Bauteile, nämlich Widerstand R 41, Kondensator C 11, Widerstand R 44, Transistor T 3 und Diode D 19 sind wie dargestellt geschaltet.Block IX initially contains the control of the counter COUNTER 2. The edges of the signal at b from Lo to Hi are counted with the meaning: Slow speed or fine stroke on. The counter reading is cleared after the switch-on time, referring to PIN 9 of AND 3 , during operation in fine stroke or with a reset signal via diode D 16. Block IX also contains a circuit for delaying the release of the main stroke of the electric drive or motor K via relay 2. This is implemented by NOR gate NOR 1, resistor R 40, capacitor C 10 and the Schmitt trigger ST 4. the diode D 27, capacitor C 10 is discharged after the switching off of the motor or of the hoist very quickly and thus even with fast jog mode, a new release delay of the fast lifting speed is always enforced. The output of the Schmitt trigger ST 4 and thus the input of the AND gate AND 4 are switched to Hi only after the time determined by the resistor R 40 and capacitor C 10 has elapsed after being switched on. The relay K 2 then switches to the working position without an overload condition. The remaining components, namely resistor R 41, capacitor C 11, resistor R 44, transistor T 3 and diode D 19 are connected as shown.

Block X formt schließlich das Reset-Signal aus einer nicht dargestellten Schützensteuerung auf den C-MOS-Pegel der internen Schaltung um. Mit Diode D 20, Widerstand R 45, Kondensator C 12 und Widerstand R 46 wird ein geglätteter Gleichstrom durch die gezeichnete Eingangsdiode des Optokopplers erzeugt. Der Ausgangsfototransistor wird niederohmig, so daß der Kondensator C 13 über den Widerstand R 49 langsam negativ aufgeladen wird. Nach etwa einer Sekunde springt der Ausgang des Schmitt-Triggers ST 1 auf Hi. Die Entladung des Kondensators C 13 bei Abschaltung des Reset geschieht über Widerstand R 47, Diode D 21 und Widerstand R 48 sehr viel schneller als die Aufladung. Unter anderem dient der Kondensator C 19 der Entstörung der Schaltung.Block X finally converts the reset signal from a contactor control (not shown) to the C-MOS level of the internal circuit. With diode D 20, resistor R 45, capacitor C 12 and resistor R 46 , a smoothed direct current is generated by the input diode of the optocoupler. The output photo transistor becomes low-resistance, so that the capacitor C 13 is slowly negatively charged via the resistor R 49 . After about a second, the output of the Schmitt trigger ST 1 jumps to Hi. The capacitor C 13 is discharged when the reset is switched off via resistor R 47, diode D 21 and resistor R 48 much faster than charging. Among other things, the capacitor C 19 serves to suppress the circuit.

Block XI zeigt, daß das Relais K 1 für die Freigabe des Feinhubs des elektrischen Antriebs über den Transistor T 2 direkt aus dem oben beschriebenen Flip-Flop NOR 2, NOR 4 angesteuert wird. Wenn sich das Relais K 1 in Ruhestellung befindet, bedeutet dies Überlast. Zu erwähnen sind noch der Widerstand R 43 und die Diode D 18, die wie dargestellt geschaltet sind.Block XI shows that the relay K 1 for the release of the fine stroke of the electric drive via the transistor T 2 is driven directly from the flip-flop NOR 2, NOR 4 described above. If the relay K 1 is in the rest position, this means overload. Also worth mentioning are the resistor R 43 and the diode D 18, which are connected as shown.

Die oben erläuterte Schaltung ist weitgehend in einem einzigen Gerätegehäuse untergebracht. Fig. 4 veranschaulicht eine Draufsicht auf einen Gehäusedeckel mit den Bezeichnungen für die verschiedenen Anschlüsse. Bei R und N erfolgt der Anschluß für das Reset-Signal. An L 1, L 2 und L 3 ist eine 3-Phasen-Wechselspannung von beispielsweise dreimal 380 bis 425 V angeschlossen.The circuit explained above is largely housed in a single device housing. Fig. 4 illustrates a top view of a housing cover with the designations for the various connections. With R and N the connection for the reset signal is made. A 3-phase AC voltage of, for example, three times 380 to 425 V is connected to L 1, L 2 and L 3 .

F 2 und F 1 bilden den Stromwandler-Anschluß für den Feinhub, das heißt für langsame Geschwindigkeit über Transformator Tr 1. Bei H 2 und H 1 befindet sich der Stromwandler-Anschluß für den Haupthub, das heißt für schnelle Geschwindigkeit über den Transformator Tr 2. Die Bezugszeichen 23 und 24 bezeichnen die Anschlüsse zu den Relaiskontakten des Relais K 2 für die Freigabe des Haupthubs mit einem Arbeitskontakt. Weitere Anschlüsse bei den Bezugszeichen 11, 12 und 14 dienen der Verbindung mit Relaiskontakten des Relais K 1 für die Freigabe des Feinhubs mit einem Umschaltkontakt. Bemerkt sei noch, daß durch Änderung der Werte für die Widerstände R 1 bis R 4 und des Kondensators C 1 sowie der Daten der Transformatoren Tr 1 und Tr 2 andere gewünschte Anschlußspannungen möglich sind. An dem Gehäusedeckel können noch Einstellschrauben vorgesehen sein, und zwar dient die Einstellschraube "Haupthub" (Potentiometer R 19) zur Einstellung des Abschaltpunktes für die niederpolige Wicklung des Motors bzw. für den Haupthubmotor. Die Einstellschraube "Feinhub" (Potentiometer R 9) dient zur Einstellung des Abschaltpunktes für die hochpolige Wicklung des Motors bzw. den Feinhubmotor. Die Einstellschraube "Anpassung" entspricht dem Potentiometer R 34. Die Einstellung auf einer Skaleneinteilung von 0 bis 20 erfolgt nach Tabellenwerten, die dem jeweils verwendeten Antriebsmotoren zugeordnet sind. F 2 and F 1 form the current transformer connection for the fine stroke, that is to say for slow speed via transformer Tr 1. At H 2 and H 1 , the current transformer connection for the main stroke is located, that is to say for fast speed via transformer Tr 2 . the reference numerals 23 and 24 denote the connections to the relay contacts of the relay K 2 for the release of the main lift with a working contact. Further connections at reference numerals 11, 12 and 14 are used to connect to relay contacts of relay K 1 for the release of the fine stroke with a changeover contact. It should also be noted that by changing the values for the resistors R 1 to R 4 and the capacitor C 1 and the data of the transformers Tr 1 and Tr 2, other desired connection voltages are possible. Adjusting screws can also be provided on the housing cover, namely the adjusting screw "main stroke" (potentiometer R 19 ) for setting the switch-off point for the low-pole winding of the motor or for the main lifting motor. The adjusting screw "fine stroke" (potentiometer R 9 ) is used to set the switch-off point for the high-pole winding of the motor or the fine-stroke motor. The adjustment screw "adjustment" corresponds to the potentiometer R 34. The setting on a scale from 0 to 20 is made according to table values that are assigned to the drive motors used.

Claims

1. Device for overload protection of electric motors and hoists driven by the electric motors, which are equipped with two speed levels, a circuit being provided which initially only allows operation at a slow speed level, receives a measurement signal corresponding to the load, the measurement signal compares with an adjustable maximum value, switches off the electric motors when the maximum value is exceeded and enables operation for a fast speed level if the maximum value is not exceeded, characterized in that a counter ( COUNTER 1 ) is provided, by which the electrical motors are switched on too frequently the slow speed level is determined and which triggers an overload signal so that the electric motors are switched off so that after the starting currents of the electric motors have decayed, motor current, motor voltage and phase shift between n Motor current and motor voltage are determined and that the measurement signal is formed from the motor current, the motor voltage and the phase shift.

2. Device according to claim 1, characterized in that for separate detection of the motor current in the slow and the fast speed stage current transformers ( Tr 1, Tr 2 ) are provided, between their secondary terminals potentiometers ( R 9, R 19 ) to adapt the current measurement signals the circuit are arranged.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that an adjusting device ( R 34 ) is provided in order to be able to make a linear and variable adaptation to motor characteristics dependent on the motor voltage.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a circuit part ( C 1 ) is provided which compensates for the temperature difference between the cold and warm electric motor by an additional phase shift between motor current and motor voltage.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measurement signal is formed in an integrator ( OV 3, C 5, D 10 ), wherein a square-wave signal generated from the motor voltage with one at the secondary terminals of the current transformer ( Tr 1 , Tr 2 ) applied signal is modulated and the modulated signal is fed to the inverting input of the integrator ( OV 3, C 5, D 10 ), the integration time being a multiple of the period of the mains frequency.

6. Device according to claim 5, characterized in that an operational amplifier ( OV 6 ) is provided for comparing the measurement signal at the output of the integrator ( OV 3, C 5, D 10 ) with the maximum value.