DE590986C - Anordnung zur Regelung von Antrieben fuer Aufzuege - Google Patents

Anordnung zur Regelung von Antrieben fuer Aufzuege

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DE590986C
DE590986C DES101402D DES0101402D DE590986C DE 590986 C DE590986 C DE 590986C DE S101402 D DES101402 D DE S101402D DE S0101402 D DES0101402 D DE S0101402D DE 590986 C DE590986 C DE 590986C
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Germany
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DES101402D
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/34Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using Ward-Leonard arrangements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

  • Anordnung zur Regelung von Antrieben für Aufzüge Die Erfindung bezieht sich auf Antriebe für Aufzüge und ähnliche Fördereinrichtungen, deren Motoren durch Änderung der d. h. in Leonard-Schaltung, geregelt werden. Bei diesen Antrieben muß besonderer Wert darauf gelegt werden, daß die Motordrehzahl in weiten Grenzen von der Leistung bzw. dem Strom des Motors, und zwar sowohl der Größe als auch der Richtung der Leistung nach unabhängig ist. Außerdem ist anzustreben, daß Drehzahländerungen mit möglichster Beschleunigung herbeigeführt bzw. ausgeglichen werden können, daß also die Trägheit der magnetischen Felder weitgehend ausgeschaltet ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß zum Ausgleich einer gegebenen Differenz zwischen der wirklichen und einer eingestellten Drehzahl im Motorstromkreis zwei Steuerspannungskomponenten erzeugt werden, von denen die eine in einem bestimmten Verhältnis zu der wirklichen Drehzahl, die andere dagegen in einem größeren Verhältnis zu der auszugleichenden Drehzahldifferenz steht und im Sinne einer Verringerung der Drehzahldifferenz wirkt. Unter Drehzahldifferenz ist dabei entweder ein Unterschied zwischen der wirklichen Drehzahl des Motors und einer im Verlauf eines Regelvorganges beabsichtigten, abweichenden Drehzahl zu verstehen oder aber eine Abweichung der Drehzahl von einer durch den Regler eingestellten Drehzahl, welche durch Belastungsänderungen, durch Änderungen der Drehzahl des den Leonard-Generator antreibenden Motors oder aus anderen Gründen entstehen.
  • Die beiden Steuerspannungsk omponenten, die gemäß der Erfindung in dem Motorstromkreis erzeugt werden, wirken dabei stets gegeneinander und sind so bemessen, daß sie sich aufheben, wenn keine Drehzahldifferenz vorhanden ist. Tritt dagegen eine Drehzahldifferenz auf oder ist bei einem Steuervorgang eine Drehzahländerung beabsichtigt, so weichen die beiden Steuerspannungskomponenten voneinander ab, und zwar erfindungsgemäß so, daß stets die der Drehzahldifferenz entsprechende Steuerspannungskomponente zu dieser Differenz in einem wesentlich größeren Verhältnis steht als die andere Steuerspannungskomponente zu der jeweils vorhandenen Drehzahl. Zur Erzeugung der Steuerspannungskomponenten - kann man verschiedene Mittel anwenden; die zweckmäßigste Anordnung ergibt sich, wenn man eine im Erregerkreis des Leonard-Generators liegende Hilfssteuerdynamo verwendet.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Der zum Antrieb eines Aufzuges dienende Motor 111 wird von einem Generator G, dem Leonard-Generator, gespeist. Der Generator G ist mit einer Nebenschlußerregerwicklung Gf und einer Hauptschlußerregerwicklung Gs ausgerüstet. Zur Regelung der Generatorerregung dient ein Regelwiderstand r1, der an die Klemmen einer Stromquelle S1 angeschlossen ist. Vermittels eines Reglers Cr wird die Erregerwicklung Gf je nach der gewünschten Drehzahl des Leonard-Motors M an verschiedene Anzapfpunkte des Regelwiderstandes r1 angeschlossen.
  • In dem Stromkreis der Nebenschlußerregerwicklung Gf liegt ein Regler R, in dem Ausführungsbeispiel eine mit dem Leonard-Generator G direkt gekuppelte Hilfssteuerdynamo. Zur Erregung dieser Hilfssteuerdynamo dienen drei Erregerwicklungen R1, R= und R3. Die Wicklungen R= und R3 sind N.ebenschlußerregerwicklungen, während die Wicklung R1 eine Hauptschlußwicklung ist. Die Erregerwicklung R3 liegt in Reihe mit einem Regelwiderstand 72 an den Klemmen L1 und L2 der Stromquelle S1. Zur Einstellung des Regelwiderstandes 72 dient ein Schalthebel C2, der ebenso wie der zum Einstellen des Widerstandes r1 dienende Schalthebel Cl durch den Regler Cr bewegt wird. Eine Vergrößerung der der Erregerwicklung Gf zugeführten Spannung entspricht dabei einer Vergrößerung des in der Wicklung R3 fließenden Erregerstromes.
  • Die zweite Nebenschlußerregerwicklung R2 der Hilf steuerdynamo R liegt an den Klemmen des Motors 11l. Von den beiden Erregerwicklungen R1 und R2 wird in der Hilfssteuerdynamo R eine elektromotorische Kraft erzeugt, die in jedem Zeitpunkt der induzierten Spannung und damit der Drehzahl des Motors !hl proportional ist. Die Windungszahl der Erregerwicklung R1, welche vom Motorstrom durchflossen wird, ist im Verhältnis zu der Windungszahl der an den Motorklemmen liegenden Erregerwicklung R2 derart bemessen, daß sich die von der Wicklung R1 erzeugte elektromotorische Kraft zu der von der Wicklung R= in der Hilf ssteuerdynamo R erzeugten elektromotorischen Kraft verhält, wie der C?hmsche Spannungsabfall des Motors M zu dessen Klemmenspannung. Die Wicklung R1 ist derart geschaltet, daß die von ihr erzeugte elektromotorische Kraft derjenigen der Wicklung R= entgegenwirkt, -wenn die Leistung in der Richtung von dem Leonard-Generator G nach dem Leonard-Motor M fließt, während die beiden Wicklungen R1 und R2 sich unterstützen, wenn umgekehrt der Motor Leistung an den Generator abgibt. Die von den Wicklungen R1 und R2 erzeugte Erregung ist daher in jedem Falle und unabhängig von der Richtung der Motorleistung' proportional der Motordrehzahl. Die Wicklung R3 der Hilfssteuerdynamo R ist derart geschaltet, daß sie den beiden Erregerwicklungen R1 und R2 entgegenwirkt, und ist dabei so bemessen, daß sie bei völlig ausgeschaltetem Regelwiderstandr2 die gleiche Erregung bewirkt wie die Wicklung R2 bei einer Generatorspannung, die dem gleichen Betriebszustand, d. h. der höchsten Motordrehzahl, entspricht.
  • Wie bereits erwähnt, ist der Leonard-Generator G noch mit einer Compoundwicklung Gs ausgerüstet. Durch diese Wicklung wird die Drehzahl des Motors unabhängig von der Belastung etwa auf der gleichen Höhe gehalten. Durch die Wicklung wird jedoch nur eine grobe Regelung bezweckt, während eine genaue Einstellung der Drehzahl von den Erregerwicklungen der Hilfssteuerdynamo R abhängt. Die Compoundwicklung kann daher mit einer den normalen Ausführungen gegenüber verringerten Windungszahl ausgeführt oder auch ganz entbehrt werden.
  • In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, bei der die beiden Erregerwicklungen R'= und R3 der Schaltung nach Fig. i zu einer einzigen Wicklung R2-R3 zusammengefaßt sind. Damit die Wirkung dieser Erregerwicklung die gleiche bleibt, liegt an den Klemmen des Leonard-Generators G ein Potentiometerwiderstand r4, an den die Erregerwicklung R2-R3 angeschlossen ist. Außerdem ist eine Verbindung hergestellt zwischen dem Regelwiderstand r2- und dem Regelwiderstand r4. Bei entsprechender Bemessung der Erregerwicklung R2-R3 und der in ihrem Stromkreis liegenden Regelwiderstände y2 und 74 läßt sich mit dieser Schaltung die gleiche Wirkung erzielen wie mit der Schaltung nach Fig. i.
  • Von der Hilfssteuerdynamo R wird in dem Stromkreis der Erregerwicklung Gf des Leonard-Generators G eine Steuerspannung erzeugt, welche die Differenz zwischen der wirklichen Drehzahl des Motors M und der einer bestimmten Einstellung des Reglers Cr entsprechenden Drehzahl proportional ist. Die prozentuale Änderung der dem Erregerstromkreis des Leonard-Generators eingeprägten Spannung im Verhältnis zu der Änderung der Motordrehzahl, welche durch die Regelspannung herbeigeführt werden soll, kann durch entsprechende Bemessung der Erregerwicklungen R1, R2 und R3 auf einen bestimmten Wert eingestellt werden. Wählt man beispielsweise das Verhältnis 5 : i, so -wird bei einer Drehzahländerung von -f- 3 °/o eine Steuerspannung von - 15 °f, und bei einer Drehzahländerung von + 2 °1o eine Steuerspannung von - 1o °/o erzeugt. Die Steuerspannung wird o, -wenn die Drehzahldifferenz Null ist. Die Hilfssteuerdynamo wird zweckmäßig derart ausgebildet, daß ihr remanenter Magnetismus möglichst klein ist. Dies kann durch Lamellierung des Eisens und durch andere bekannte Mittel erreicht werden. Die von der Hilfssteuerdynamo R erzeugte Steuerspannung wird zweckmäßig so bemessen, daß sie nur einen Teil der Spannung des Netzes S' beträgt. Man kann auch einen Spaltpolgenerator verwenden, bei dem die Sättigung bei einer bestimmten Steuerspannung so groß ist, daß eine weitere Steigerung der Spannung ausgeschlossen ist.
  • Die Wirkungsweise der in den Fig. r und 2 dargestellten Schaltungen ist folgende: Es sei zunächst angenommen, daß der Antriebsmotor D111 des Leonard-Generators G, in dem Ausführungsbeispiel ein Drehstrominotor, durch den Schalter 2, mit dem Drehstromnetz S2 verbunden, und daß auch der Schalter r eingelegt ist. Der Regler Cr möge sich in der gezeichneten Stellung befinden. Die von dem Generator G erzeugte Spannung ist zunächst noch gleich Null, der Leonard-Motor M steht still. Bewegt man nun den Regler Cr auf die erste Schaltstufe, so werden die beiden Erregerwicklungen Gf und R3 an Spannung gelegt. Die von der Hilfssteuerdynamo R erzeugte Spannung wirkt in der gleichen Richtung wie die von dem Netz S1 in der Erregerwicklung Gf erzeugte Erregerspannung -des Generators G. In dieser Erregerwicklung fließt somit ein verhältnismäßig großer Erregerstrom und die Generatorspannung steigt daher schnell auf den der Stellung des Reglers Cr entsprechenden Wert an. Der Motor 111 erhält jetzt Strom und entwickelt ein Drehmoment, durch welches er beschleunigt wird. Gleichzeitig mit dem Anwachsen der Motordrehzahl wächst auch die induzierte Motorspannung entsprechend an, und von dieser abhängig steigt die von den Erregerwicklungen Ri und R2 erzeugte Gegenerregung der Hilfssteuerdynamo R. Dies hat zur Folge, daß mit zunehmender Motordrehzahl die Erregerwicklungen R3 und R'-, R2 sich mehr und mehr gegenseitig aufheben, bis die von der Hilfssteuerdynamo R erzeugte Regelspannung gleich Null wird und für den Erregerstrom in der Wicklung Gf nur noch die an dem Regelwiderstand r1 abgegriffene Spannung maßgebend bleibt. Der Motor läuft jetzt mit einer der Anfangsstellung des Reglers Cr entsprechend niedrigen Drehzahl.
  • Während der Beschleunigungsperiode des Motors wirkt die Steuerspannung der Hilfssteuerdynamo R nicht nur im Sinne einerVerkürzüng der Beschleunigungsperiode und einer Verkürzung der.für den Aufbau des Generatorfeldes notwendigen Zeit, sondern diese Spannung hat auch eine erhebliche Vergrößerung des Anfahrdrehmomentes des Motors 11l zur Folge. Die von der Hilfssteuerdynamo erzeugte Regelspannung wird so lange aufrechterhalten, wie aus irgendeinem Grunde die Drehzahl des Motors unter dem gewünschten Wert bleibt. Die Spannung des Leonard-Generators kann dabei kurzzeitig über ihren endgültigen Wert ansteigen, wenn die Motordrehzahl, beispielsweise wegen der Trägheit der von dem-Motor angetriebenen Lasten genügend unterhalb des Wertes bleibt, der dem Anwachsen der Generatorerregung entspricht.
  • Neigt die Motordrehzahl zu einer Änderung infolge Laständerung, so erzeugt die Regeldynamo in dem Augenblick des Änderungsbeginns eine Steuerspannung in dem Feldkreis des Leonard-Generators, welche die Drehzahländerung wieder ausgleicht. Die Steuerspannung der Regeldynamo hat einen solchen Wert, daß sie, falls sie länger bestehen bleiben würde, eine Änderung der Generatorspannung erzeugen würde, die über das der lastabhängigen Drehzahländerung entsprechende Maß hinausginge. Dies hat zur Folge, daß die Generatorklemmenspannung sich außerordentlich schnell ändert, und daß die Steuerspannung der Hilfssteuerdynamo in dem Sinne fällt, wie die Generatorklemmenspannung den für die Drehzahländerung notwendigen Wert annimmt.
  • Die gleichen Regelvorgänge spielen sich ab, wenn der Regler Cr auf weitere Stufen eingestellt wird, die höheren Motordrehzahlen entsprechen. Bei der Regelschaltung nach der Erfindung wird die Drehzahlregelung des Motors bestimmt durch das Verhältnis zwischen der Motordrehzahl und der induzierten Motorspannung. Da dieses Verhältnis nicht von Änderungen der Generatordrehzahl infolge von Belastungsänderungen oder Änderungen der Generatorspannung infolge der Ankerrückwirkung und des Ohmschen Spannungsabfalles oder Verminderung der Compoundwirkung bei hohen Drehzahlen wegen der Sättigung im magnetischen Kreis des Generators oder ähnlichen Faktoren abhängt, so hat die Erfindung den wesentlichen Vorzug, daß die Drehzahlregelung des Motors von allen diesen Faktoren in dem in Betracht kommenden Arbeitsbereich unabhängig ist.
  • Es wurde bereits erwähnt, daß die von der Hilfssteuerdynamo R erzeugte Steuerspannung verschwindet, wenn der Motor mit der gewünschten Drehzahl läuft; die prozentuale Änderung der im Erregerstromkreis des Leonard-Generators erzeugten Spannung im Vergleich zu der Drehzahländerung des Motors kann daher an sich beliebig groß sein. Je größer das Verhältnis ist, um so schneller werden Generator und Motor den Änderungen des Betriebes folgen. Besonders günstige Ergebnisse erzielt man, wenn das Verhältnis mit 5 : z gewählt wird. Wählt man das Verhältnis zu groß, so kann sich unter Umständen die Motordrehzahl derart schnell ändern, daß Beschleunigungs- und Verzögerungkräfte und Stromwerte auftreten, die ein erträgliches Maß überschreiten. Um dies zu verhindern, wird die von der Hilfsdynamo erzeugte Regelspannung zweckmäßig so gewählt, daß sie nur einen Bruchteil der die Erregerwicklung des Generators speisenden Netzspannung beträgt. Bei einer Netzspannung von 24o V erzielt man mit etwa 6o V Regelspannung besonders günstige Ergebnisse.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Regelung von Antrieben für Aufzüge und ähnliche Fördereinrichtungen, deren Motoren durch Änderung der Ankerspannung, insbesondere in Leonard-Schaltung, geregelt werden und bei denen zum Ausgleich einer gegebenen Differenz zwischen der wirklichen und einer durch einen Regler eingestellten Drehzahl im Motorstromkreis je eine der wirklichen Drehzahl und eine der ersteren entgegenwirkende, der Drehzahldifferenz entsprechende Steuerspannungskomponente erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die der wirklichen Drehzahl entsprechende Steuerspannungskomponente zu dieser Drehzahl in einem kleineren Verhältnis steht, als die der Drehzahldifferenz entsprechende Steuerspannungskomponente zu der Drehzahldifferenz. .
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältniswerte (Steuerspannungskomponente zu Drehzahl bzw. Drehzahldifferenz) sich zueinander etwa wie i : 5 verhalten.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i - mit einer im Erregerkreis des den Motor speisenden Generators (Leonard-Generator) liegenden Hilfssteuerdynamo zur Erzeugung der Steuerspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Motorspannung (R=) und eine vom Motorstrom (R1) abhängige Erregung der Hilfssteuerdynamo eine unabhängig von der Größe und Richtung der Leistung jeweils der Motordrehzahl entsprechende Steuerspannungskomponente liefern, während eine dritte, unabhängig. gesteuerte Erregung (R3) die der Drehzahldifferenz entsprechende Steuerspannung erzeugt.
  4. 4. Anordnung. nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfssteuerdynamo mit zwei Erregerwicklungen ausgerüstet ist, von denen die eine vom Motorstrom abhängig ist, während die andere von der Differenz einer unabhängigen Spannung und einer der Generatorspannung proportionalen Spannung abhängt.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch i bis 4, mit einem im Erregerstromkreis des Leonard-Generato@rs liegenden Regler, dadurch gekennzeichnet, daß zwangsläufig mit diesem Regler (C1) ein weiterer Regler (C2) verstellt wird, der in dem Erregerstromkreis der Hilfssteuerdynamo liegt.
DES101402D 1930-10-20 1931-10-14 Anordnung zur Regelung von Antrieben fuer Aufzuege Expired DE590986C (de)

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DE (1) DE590986C (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE745280C (de) * 1938-06-16 1944-03-24 Siemens Ag Leonardsteuerung, insbesondere fuer Hobelmaschinen
DE909855C (de) * 1949-01-29 1954-04-26 Westinghouse Electric Corp Geschwindigkeitsueberwachte Steuervorrichtung fuer elektrische Aufzuege
US2743404A (en) * 1952-03-01 1956-04-24 Westinghouse Electric Corp Magnetic amplifier for a generator fed motor system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE909855C (de) * 1949-01-29 1954-04-26 Westinghouse Electric Corp Geschwindigkeitsueberwachte Steuervorrichtung fuer elektrische Aufzuege
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